Изотопно-геохимическая характеристика венлокских карбонатных и терригенно-карбонатных отложений Приполярного Урала и южной части гряды Чернышева

Объект исследований. Венлокские карбонатные и терригенно-карбонатные отложения Приполярного Урала и южной части гряды Чернышева.

Материалы и методы. Карбонатные и терригенно-карбонатные породы из разрезов Приполярного Урала (обн. 212, 217) и южной части гряды Чернышева (обн. 479). Основным методом являлся изотопный анализ карбонатного углерода и кислорода.

Результаты. Изотопный состав карбонатных и терригенно-карбонатных пород имеет широкий диапазон значений δ¹³С (–6.4…–0.05‰) и δ¹⁸O (20.0–26.9‰). По этим данным выделяются три временных интервала, обладающие отличительными изотопными характеристиками и примерно соответствующие раннему шейнвуду (I), позднему шейнвуду (II) и гомеру (III). I интервал характеризуют только породы обн. 479 с δ¹³С = –3.6…–3.0‰ и δ¹⁸O = 22.4–23.6‰. Во II интервале средние значения изотопных характеристик пород обн. 479 показывают тенденцию к утяжелению по углероду (–5.5…–3.5‰), по кислороду (23.2–25.2‰). В породах обн. 212 средние изотопные значения по углероду варьируют от –2.9 до –1.3‰, а по кислороду – от 21.9 до 24.3‰. В обн. 217 средние значения δ13С составляют –1.8…–0.8‰, а δ¹⁸O – 22.4–25.4‰. В III интервале в породах обн. 479 средние значения изотопного состава углерода утяжеляются от –2.5 до –0.7‰. В породах обн. 212 изотопные значения кислорода (21.9–23.1‰) и углерода (–4.9…–2.5‰) имеют тенденцию к утяжелению, тогда как в породах обн. 217 средние изотопные значения δ¹³С (–1.9…–0.5‰) и δ¹⁸O (22.3–24.5‰) фактически не изменяются. Как показывают литолого-фациальные исследования, облегчение изотопного состава углерода в пределах –6.4…–3.0‰ связано с повышением микробной активности в осадках, проявлением вадозно-фреатических обстановок, а также поступлением облегченной углекислоты с привносом терригенного материала с суши. В последнем случае изотопные величины кислорода также наиболее облегченные (20.0–23.0‰).

Выводы. Полученные изотопные характеристики венлокских пород свидетельствуют о логичности выделения трех временных интервалов и их корреляции с палеогеографическими реконструкциями венлокского осадконакопления в Тимано-Североуральском морском бассейне.

1. Антошкина А.И. (2003) Рифообразование в палеозое (на примере севера Урала и сопредельных территорий). Екатеринбург: УрО РАН, 303 c.

2. Антошкина А.И. (2011) Бактериальное породообразование – реальность современных методов исследований. Уч. зап. Казан. ун-та. Сер.: Естеств. науки, 153(4), 114-126.

3. Антошкина А.И. (2015) Ассоциации ооидов и строматолитов – стресс для бентосных экосистем. Изв. вузов. Геология и разведка, (3), 19-25.

4. Антошкина А.И., Салдин В.А., Никулова Н.Ю., Юрье-ва З.П., Пономаренко Е.С., Сандула А.Н., Канева Н.А., Шмелева Л.А., Шеболкин Д.Н., Шадрин А.Н., Инкина Н.С. (2015) Реконструкция осадконакопления в палеозое Тимано-Североуральского региона: направления исследований, результаты, проблемы и задачи. Изв. Коми НЦ УрО РАН, 1(21), 55-72.

5. Антошкина А.И., Шеболкин Д.Н. (2014) Генетическая интерпретация ооидных образований (на примере венлокских отложений южной части гр. Чернышева). Геохимия литогенеза. Мат-лы Всерос. совещ. с междунар. участием. Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 165-168.

6. Антошкина А.И., Шеболкин Д.Н., Шмелева Л.А., Исаенко С.И. (2019) Биохемогенные известняки и доломиты в нанометровом масштабе: значение для геологической летописи. Вестн. ИГ Коми НЦ, (8), 3-13.

7. Безносова Т.М., Лукин В.Ю. (2009) Войвывский горизонт – новое стратиграфическое подразделение. Геология и минеральные ресурсы Европейского Северо-Востока России. Мат-лы XV Геолог. съезда Республики Коми. Т. II. Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 15-18.

8. Виноградов В.И. (2008) Изотопный состав углерода и кислорода венд-кембрийских карбонатных пород и палеоэкологические реконструкции. Литология и полезн. ископаемые, (1), 51-65.

9. Галимов Э.М. (1968) Геохимия стабильных изотопов углерода. М.: Недра, 226 с.

10. Зуйкова О.Н., Ботвинник П.В. (1986) Коррелятивные значения кальцисферид при стратиграфии верхнемеловых отложений восточной части Терско-Сунженской нефтегазоносной области. Вопросы геологии и нефтегазоносности северо-восточного Кавказа, (45), 14-17.

11. Канева Н.А., Пономаренко Е.С., Шевчук С.С. (2013) Проблема генетической интерпретации Calcisphaera incertae sedis (на примере верхнедевонских отложений Тимано-Печорского региона). Вестн. ИГ Коми НЦ УрО РАН, (12), 15-19.

12. Кузнецов В.Г. (2003) Эволюция карбонатонакопления в истории Земли. М.: ГЕОС, 259 с.

13. Кулешов В.Н. (2001) Эволюция изотопных углекислотно-водных систем в литогенезе. Сообщ. 1. Седиментогенез и диагенез. Литология и полезн. ископаемые, (5), 491-508.

14. Кулешов В.Н., Седаева К.М. (2009) Геохимия изотопов (δ13С, δ18О) и условия образования верхнеказанских карбонатных отложений Волго-Вятского междуречья. Литология и полезн. ископаемые, (5), 508-526.

15. Маслов А.В. (2005) Осадочные породы: методы изучения и интерпретации полученных данных. Екатеринбург: УГГУ, 289 с.

16. Носик Л.П., Кучер М.Н., Носик В.Л., Серов Л.С. (1988) Особенности фракционирования изотопного состава химических элементов в физических и химических процессах. Эксперимент в минералогии. Тр. XI Всесоюзн. совещ. по экспериментальной минералогии. М.: Наука, 35-43.

17. Палеозойское осадконакопление на внешней зоне шельфа пассивной окраины северо-востока Европейской платформы. (2011) (Отв. ред. А.И. Антошкина, В.А. Салдин). Сыктывкар: Геопринт, 200 с.

18. Першина А.И., Цыганко В.С., Щербаков Э.С., Боринцева Н.А. (1971) Биостратиграфия силурийских и девонских отложений Печорского Урала. Л.: Наука, 130 с.

19. Силаев В.И., Хазов А.Ф. (2003) Изотопное диспропорционирование карбонатного углерода в процессах гипргенно-экзогенной перегруппировки вещества земной коры. Сыктывкар: Геопринт, 41 с.

20. Стратиграфические схемы Урала (докембрий, палеозой). (1993) (Ред. Н.Я. Анцыгина, Б.А. Попова, Б.И. Чувашова и др.). Екатеринбург: Урал. геол.-съем. экспедиция, 152 л.

21. Тимонин Н.И. (1975) Тектоника гряды Чернышева. Л.: Наука, 130 с.

22. Фор Г. (1989) Основы изотопной геологии. М.: Мир, 590 с.

23. Шеболкин Д.Н. (2008) Новые данные по границе лландовери и венлока на р. Изьяю (гр. Чернышева). Молодежь и наука на Севере. Мат-лы докл. I Всерос. молодеж. науч. конф. Т. I. Сыктывкар: Коми НЦ УрО РАН, 165-166.

24. Шеболкин Д.Н. (2015) Разнообразие строматолитовых построек как отражение специфики венлокского осадконакопления в Тимано-Североуральском регионе. Геология рифов. Мат-лы Всерос. литол. совещ. Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 157-159.

25. Шеболкин Д.Н. (2017) Джинтуйская свита венлока на р. Изьяю (гряда Чернышева). Природное геологическое наследие европейского севера России. Мат-лы Всерос. науч. конф. Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 97-100.

26. Шеболкин Д.Н. (2018) Литогенетическая типизация и условия образования венлокских отложений Приполярного Урала и гряды Чернышева. Нефтегаз. геология. Теория и практика, 13(2), 22. http://www.ngtp.ru/rub/2/20_2018pdf

27. Шеболкин Д.Н., Мянник П. (2014) Венлокские отложения южной части гряды Чернышева (Тимано-Североуральский регион). Литосфера, (1), 33-40.

28. Antoshkina A.I. (2007) Silurian sea-level and biotic events in the Timan-northern Ural region: sedimentological aspects. Acta Palaeontol. Sin., 46, 23-27.

29. Antoshkina A.I., Beznosova T.M., Männik P., Matukhin R.G., Menner V.V., Modzalevskaya T.L. (2000) Correlation of the Silurian sequence of the Timan-northern Ural region with the Baltic sections and with the international Standard. Pan-Artic Palaeozoic Tectonics, Evolution of Basins and Fauna. Ichthyolith Issue, Spec. Publ. 6, 17-21.

30. Bickert T., Patzold J., Samtleben C., Munnecke A. (1997) Paleoenvironmental changes in the Silurian indicated by stable isotopes in brachiopod shells from Gotland, Sweden. Geochim. Cosmochim. Acta, 61, 2717-2730.

31. Calner M. (2008) Silurian global events at the tipping poind of climate change. Mass extinctions. Berlin, Heidelberg, Springer-Verlag, 21-58.

32. Caputo M.V. (1998) Ordovician-Silurian glaciation and global sea-level changes. Silurian cycles – Linkages of dynamic stratigraphy with atmospheric, oceanic, and tectonic changes. (Ed. E. Landing, M.E. Johnson). N. Y. St. Mus. Bull., 491, 15-25.

33. Cramer B.D., Loydell D.K., Samtleben C., Munnecke A., Kaljo D., Männik P., Martma T., Jeppsson L., Kleffner M.A., Barrick J.E., Johnson C.A., Emsbo P., Joachimsk M.M., Bickert T., Saltzman M.R. (2010) Testing the limits of Paleozoic chronostratigraphic correlation via high-resolution (<500 kyr) integrated conodont, graptolite, and carbon isotope (δ13Ccarb) bio-chemostratigraphy across the Llandovery-Wenlock (Silurian) boun dary: Is a unified Phanerozoic time scale achievable? GSA Bull., 122, 700-1716.

34. Cramer B.D., Saltzman M.R. (2005) Sequestration of 12C in the deep ocean during the early Wenlock (Silurian) positive carbon isotope excursion. Palaeogeog. Palaeoclim. Palaeoecol., 219, 333-349.

35. Jeppsson L. (1990) An oceanic model for lithological and faunal changes tested on the Silurian record. J. Geol. Soc., Lond., 147, 663-667.

36. Jeppsson L. (1997) A new latest Telychian, Sheinwoodi an and Early Homerian (Early Silurian) standard conodont zonation. Transactions of the Royal Society of Edinburgh. Earth Sci., 88, 91-114.

37. Kaljo D., Martma T., Männik P., Viira V. (2003) Implications of Gondvana glaciations in the Baltic Later Ordovician and Silurian and a carbon isotopic test of environmental cyclicity. Bull. de la Societe geologique de France, 174, 59-66.

38. Keith M.L., Weber J.N. (1964) Carbon and oxygen isotopic composition of selected limestones and fossils. Geochim. Cosmochim. Acta, 28, 1787-1816.

39. Lehnert O., Eriksson M.J., Calner M. et al. (2007) Concurrent sedimentary and isotopic indications for global climatic cooling in the Late Silurian. Acta Palaeontol. Sin., 46, 249-255.

40. Männik P., Antoshkina A.I., Beznosova T.M. (2000) The llandovery – wenlock boundary in the Russian Arctic. Proc. Eston. Aced. Sci. Geol., 49, 104-111.

41. Männik P., Martma T. (2000) The llandovery – wenlock boundary in Subporal Urals. Pan-Artic Palaeozoic Tectonics, Evolution of Basins and Fauna: Ichthyolith Iss., Spec. Publ., 6, 64-67.

42. Scotese C.R. (2004) Paleogeograhfic Atlas. Paleomap Project. Calgary.