Геохимия известняков пограничного интервала нижнего-среднего карбона на Южном и Среднем Урале
https://doi.org/10.24930/1681-9004-2022-22-3-300-326
Аннотация
Объект исследования. Известняки 11 разрезов пограничного интервала нижнего и среднего карбона на Южном и Среднем Урале (9 разрезов на восточном склоне, 2 - на западном). Осадочные последовательности западного склона Урала накапливались в пределах Восточно-Европейской платформы, в то время как восточноуральские карбонатные толщи представляют собой фрагменты карбонатной платформы, формировавшейся в остаточном бассейне Уральского океана. Материал и методы. Изучались литологические особенности известняков всех рассматриваемых разрезов, проанализировано распределение редких элементов, а также Al и Fe. Результаты и выводы. Уточнены и оценены основные характеристики бассейнов осадконакопления, в том числе редокс-состояние среды, удаленность и состав источников терригенного материала, климатические особенности и влияние эндогенных процессов, в первую очередь вулканизма. Полученные результаты подтверждают точку зрения об отсутствии длительного перерыва в осадконакоплении на уровне границы раннего и среднего карбона и отсутствии катастрофического падения уровня Мирового океана. Нет также признаков значительного похолодания. Геохимические и литологические данные свидетельствуют о локальных кратковременных перерывах, трансформациях обстановок осадконакопления и источников алюмосиликокластической примеси, а также о некоторой гумидизации климата на рубеже раннего и среднего карбона.
Об авторах
Г. А. Мизенс
Институт геологии и геохимии УрО РАН
Россия
Россия
620110, Екатеринбург, ул. Акад. Вонсовского, 15.
С. А. Дуб
Институт геологии и геохимии УрО РАН
Россия
Россия
620110, Екатеринбург, ул. Акад. Вонсовского, 15.
Список литературы
1. Алексеев А.С. (2000) Типизация фанерозойских событий массового вымирания. Вестн. МГУ. Сер. 4: Геол., (5), 6-14.
2. Алексеев А.С., Реймерс А.Н. (2010) Климат каменноугольного периода и его динамика на Восточно-Европейской платформе и западном склоне Урала. Геология и нефтегазоносность северных районов Урало-Поволжья. Сборник мат-лов Всерос. науч.-практ. конф., посвящ. 100-летию со дня рождения проф. П.А. Софроницкого. Пермь: Перм. гос. ун-т, 16-18.
3. Альтгаузен М.Н., Халезов А.Б., Малышев В.И., Ковалева С.А. (1975) Многостадийное образование экзогенных концентраций урана в палеоруслах. Геология рудн. месторождений, 17(1), 105-108.
4. Арбузов С.И., Рихванов Л.П. (2010) Геохимия радиоактивных элементов. Томск: ТПУ, 300 с.
5. Артюшков Е.В., Чехович П.А. (2011) Изменения уровня моря и быстрые движения земной коры в платформенных областях в среднем карбоне-ранней перми. Геология и геофизика, 52(10), 1567-1592.
6. Балашов Ю.А. (1976) Геохимия редкоземельных элементов. М.: Наука, 267 с.
7. Балашов Ю.А. (1985) Изотопно-геохимическая эволюция мантии и коры Земли. М: Наука, 224 с.
8. Белоусов А.Б. (2006) Эксплозивные извержения вулканов Курило-Камчатского региона: механизм, динамика, закономерности образования отложений. Автореф. дис. ... докт. геол.-мин. наук. М.: МГУ, 42 с.
9. Восель Ю.С. (2015) Геохимия урана в современных карбонатных отложениях малых озер (формы нахождения и изотопные отношения 234U/238U). Дис. ... канд. геол.-мин. наук. Новосибирск: ИГМ СО РАН, 128 с.
10. Гаврилов Ю.О., Щепетова Е.В., Барабошкин Е.Ю., Щербинина Е.А. (2002) Аноксический раннемеловой бассейн Русской плиты: седиментология и геохимия. Литология и полез. ископаемые, 4, 359-380.
11. Григорьев Н.А. (2009) Распределение химических элементов в верхней части континентальной коры. Екатеринбург: УрО РАН, 162 с.
12. Гурвич Е.Г. (1998) Металлоносные осадки Мирового океана. СПб: ВНИИокеангеология, 337 с.
13. Дуб С.А., Мизенс Г.А., Кулешов В.Н., Степанова Т.И., Кучева Н.А., Николаева С.В., Мельничук О.Ю., Кулагина Е.И., Петров О.Л. (2020) Граница нижнего и среднего карбона в разрезах восточного склона Южного и Среднего Урала: изотопный состав углерода и кислорода в известняках. Литосфера, 20(3), 305-327. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2020-20-3-305-327
14. Дубинин А.В. (2004) Геохимия редкоземельных элементов в океане. Литология и полез. ископаемые, (4), 339-358.
15. Дубинин А.В., Розанов А.Г. (2001) Геохимия редкоземельных элементов и тория в осадках и железомарганцевых конкрециях Атлантического океана. Литология и полез. ископаемые, (3), 311-323.
16. Иванова Р.М. (1988) Позднесерпуховские фораминиферы восточного склона Среднего и Южного Урала. Ежегодник ВПО, 31. Л.: Наука, 5-19.
17. Интерпретация геохимических данных. (2001) (Отв. ред. Е.В. Скляров). М.: Интермет Инжиниринг, 288 с.
18. Кулагина Е.И., Пазухин В.Н., Кочеткова Н.М., Синицына З.А., Кочетова Н.Н. (2001) Характеристика разрезов. Стратотипические и опорные разрезы башкирского яруса карбона Южного Урала. Уфа: Гилем, 10-54.
19. Лемешко М.Н., Поцелуев А.А., Шалдыбин М.В., Лемешко Д.И. (2017) Критерии локального прогноза пород-коллекторов в карбонатных венд-кембрийских отложениях усть-кутского горизонта. Георесурсы, 19(2), 122-128. http://doi.org/10.18599/grs.19.2.6
20. Летникова Е.Ф., Кузнецов А.Б., Вишневская И.А., Терлеев А.А., Константинова Г.В. (2011) Геохимические и изотопные (Sr, C, O) характеристики венд-кембрийских карбонатных отложений хр. Азыр-1528 Тал (Кузнецкий Алатау): хемостратиграфия и обстановки седиментогенеза. Геология и геофизика, 52(10), 1466-1487.
21. Маслов А.В. (2020) Башкирский мегантиклинорий: позднерифейско-вендские перерывы и возможные трансформации систем питания бассейна тонкой алюмосиликокластикой. Литосфера, 20(4), 455-470. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2020-20-4-455-470
22. Маслов А.В., Гражданкин Д.В., Дуб С.А., Мельник Д.С., Парфенова Т.М., Колесников А.В., Чередниченко Н.В., Киселева Д.В. (2019) Укская свита верхнего рифея Южного Урала: седиментология и геохимия (первые результаты исследований). Литосфера, 19(5), 659-686. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2019-19-5-659-686
23. Маслов А.В., Мельничук О.Ю., Титов Ю.В., Червяковская М.В. (2020) Реконструкция состава пород питающих провинций. Статья 2. Лито- и изотопно-геохимические подходы и методы. Литосфера, 20(1), 40-62. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2020-20-1-40-62
24. Маслов А.В., Школьник С.И., Летникова Е.Ф., Вишневская И.А., Иванов А.В., Страховенко В.Д., Черкашина Т.Ю. (2018) Ограничения и возможности литогеохимических и изотопных методов при изучении осадочных толщ. Новосибирск: ИГМ СО РАН, 383 с.
25. Махлина М.Х., Алексеев А.С., Горева Н.В., Исакова Т.Н., Друцкой С.Н. (2001) Средний карбон Московской синеклизы (южная часть). Т. 1. Стратиграфия. М.: ПИН РАН, 244 с.
26. Мизенс Г.А. (2002) Седиментационные бассейны и геодинамические обстановки в позднем девоне-ранней перми юга Урала. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 190 с.
27. Мизенс Г.А., Степанова Т.И., Дуб С.А., Кузнецов А.Б. (2017) Граница нижнего и среднего карбона на востоке Урала по изотопно-геохронологическим данным. Докл. АН, 477(1), 61-66.
28. Мизенс Г.А., Степанова Т.И., Кучева Н.А. (2012) Восточные зоны Среднего Урала в карбоне (эволюция бассейнов осадконакопления и особенности палеотектоники). Литосфера, (4), 107-126.
29. Пучков В.Н. (2010) Геология Урала и Приуралья (актуальные вопросы стратиграфии, тектоники, геодинамики и металлогении). Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 280 с.
30. Ронов А.Б., Ермишкина А.И. (1959) Распределение марганца в осадочных породах. Геохимия (3), 206-225.
31. Савельева О.Л., Савельев Д.П., Карташова Е.В. (2015) Известняки Вахильского поднятия (Восточная Камчатка): литологическая и геохимическая характеристика. Вестн. КРАУНЦ. Науки о земле. 26(2), 37-50.
32. Салихов Д.Н., Яркова А.В. (1992) Нижнекаменноугольный вулканизм Магнитогорского мегасинклинория. Уфа: УрО РАН, 137 с.
33. Смыслов А.А. (1974) Уран и торий в земной коре. Л.: Недра, 231с.
34. Степанова Т.И., Кулагина Е.И., Кучева Н.А., Мизенс Г.А., Пазухин В.Н. (2013) Разрез “Чернышевка” на р. Худолаз (Восточный склон Южного Урала). Тр. ИГГ УрО РАН. Вып. 160, 32-38.
35. Степанова Т.И., Кучева Н.А. (2006) Разрез Худолаз - стратотип горизонтов субрегиональной схемы нижнекаменноугольных отложений восточного склона Урала. Литосфера, (1), 45-75.
36. Степанова Т.И., Кучева Н.А., Школин А.А. (2001) Новые материалы по стратиграфии и аммоноидеям верхнесерпуховских отложений на р. Исети. Эволюция жизни на Земле. Мат-лы II Междунар. симпоз. Томск: Томск. госуниверситет, 233-236.
37. Тейлор С.Р., МакЛеннан С.М. (1988) Континентальная кора: ее состав и эволюция. М.: Мир, 384 с.
38. Фархутдинов И.М., Соктоев Б.Р., Рихванов Л.П., Фархутдинов А.М., Злобина А.Н., Исмагилов Р.А., Никонов В.Н., Белан Л.Н. (2020) Влияние геологических факторов на распределение урана и тория в солевых отложениях питьевых вод (Республика Башкортостан). Изв. Томского политехн. университента. Инжиниринг георесурсов, 331(4), 16-27.
39. Холодов В.Н., Недумов Р.И. (1991) О геохимических критериях появления сероводородного заражения в водах древних водоемах. Изв. АН СССР. Сер. геол, (12), 74-82.
40. Шатров В.А. (2007) Лантаноиды как индикаторы обстановок осадкообразования (на основе анализа опорных разрезов протерозоя и фанерозоя Восточно-Европейской платформы). Автореф. дис. . д-ра геол.-мин. наук. М.: ГИН РАН, 52 с.
41. Шатров В.А., Войцеховский Г.В. (2009) Применение лантаноидов для реконструкций обстановок осадкообразования в фанерозое и протерозое (на примере разрезов чехла и фундамента Восточно-Европейской платформы). Геохимия, (8), 805-824.
42. Эрнст В. (1976) Геохимический анализ фаций. Л.: Недра, 127 с.
43. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. (2010) Геохимические и минералогические индикаторы вулканогенных продуктов в осадочных толщах. Екатеринбург: УрО РАН, 412 с.
44. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. (2011) Геохимические индикаторы литогенеза (литологическая геохимия). Сыктывкар: Геопринт, 742 с.
45. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. (2014) Геохимия марганца. Сыктывкар: Геопринт, 538 с.
46. Юдович Я.Э., Шишкин М.А., Лютиков Н.В., Кетрис М.П., Беляев А.А. (1998) Геохимия и рудогенез черных сланцев Лемвинской зоны Севера Урала. Сыктывкар: Пролог, 340 с.
47. Язева Р.Г., Бочкарев В.В. (1998) Геология и геодинамика Южного Урала. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 204 с.
48. Adams J.A.S., Weaver C.E. (1958) Thorium-to-uranium ratios as indicators of sedimentary processes: example of concept of geochemical facies. Bull. Amer. Ass. Petrol. Geol., 42(2), 387-430.
49. Alekseev A.S., Kononova L.I., Nikishin A.M. (1996) The Devonian and Carboniferous of the Moscow Syneclise (Russian Platform): stratigraphy and sea-level changes. Tectonophysics, 268, 149-168.
50. Bau M. (1996) Controls on the fractionation of isovalent trace elements in magmatic and aqueous systems: Evidence from Y/Ho, Zr/Hf, and lanthanide tetrad effect. Contrib. Mineral. Petrol., 123, 323-333.
51. Bell K.G. (1963) Uranium in carbonate rocks. USGS Prof. Paper 474-A. 29 p.
52. Bolhar R., Van Kranendonk M.J. (2007) A non-marine depositional setting for the northern Fortescue Group, Pilbara Craton, inferred from trace element geochemistry of stromatolitic carbonates. Prec. Res., 155, 229-250.
53. Bond D., Wignall P.B., Racki G. (2004) Extent and duration of marine anoxia during the Frasnian-Famennian (Late Devonian) mass extinction in Poland, Germany, Austria and France. Geol. Mag., 41(2), 173-193.
54. Condie K.C. (1993) Chemical composition and evolution of the upper continental crust: contrasting results from surface samples and shales. Chem. Geol., 104, 1-37.
55. Condie K.C., Wronkiewicz D.J. (1990) The Cr/Th ratio in Precambrian pelites from the Kaapvaal Craton as an index of craton evolution. Earth Planet. Sci. Lett., 97, 256-267.
56. Franchi F., Hofmann A., Cavalazzi B., Wilson A., Barbieri R. (2015) Differentiating marine vs hydrothermal processes in Devonian carbonate mounds using rare earth elements (Kess Kess mounds, Anti-Atlas, Morocco). Chem. Geol., 409, 69-86.
57. Grossman E.L., Bruckschen P., Mii H., Chuvashov B.I., Yancey T.E., Veizer J. (2002) Carboniferous paleoclimate and global change: isotopic evidence from the Russian platform. Стратиграфия и палеогеография карбона Евразии. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 61-71.
58. Grossman E.L., Joachimski M.M. (2019) The oxygen isotope record for greenhouse-icehouse-greenhouse transitions in the Paleozoic. Kolner Forum Geol. Palaont. Abstracts of 19th International Congress on the Carboniferous and Permian (Eds S. Hartenfels, H.-G. Herbig, M.R.W. Amler, M. Aretz). Cologne, 23, 132-133.
59. Hatch J.R., Leventhal J.S. (1997) Early diagenetic partial oxidation of organic matter and sulfides in the Middle Pennsylvanian (Desmoinesian) Excello Shale Member of the Fort Scott Limestone and equivalents, northern Midcontinent region, USA. Chem. Geol., 134, 215-235.
60. Jones B., Manning D.A.C. (1994) Comparison of geochemical indices used for the interpretation of paleoredox conditions in ancient mudstones. Chem. Geol., 111, 111-129.
61. Kelly S.D., Newville M.G., Cheng L., Kemner K.M., Sutton S.R., Fenter P., Sturchio N.C., Spotl C. (2003) Uranyl incorporation in natural calcite. Environ. Sci. Technol., 37, 1284-1287.
62. Kitano у., Oomori T. (1971) The coprecipitation of uranium with calcium carbonate. J. Ocean. Soc. Jpn., 27, 34-42.
63. Kulagina E.I., Pazukhin V.N., Nikolaeva S.V., Kochetova N.N., Zainakaeva G.F., Gibshman N.B. (2009) Ser-pukhovian and Bashkirian bioherm facies of the Kizil Formation in the South Urals. Carboniferous Type Sections in Russia and Potential Global Stratotypes. Southern Urals Session. Proc. Int. Field Meeting Ufa-Sibai. Ufa: DizainPoligrafServis Publ., 78-96.
64. Lawrence M.G., Greig A., Collerson K.D., Kamber B.S. (2006) Rare earth element and yttrium variability in South East Queensland waterways. Aquat. Geochem., (12), 39-72.
65. Li F., Webb G.E., Algeo T.J., Kershaw S., Lu C., Oehlert A.M., Gong Q., Pourmand A., Tan X. (2019) Modern carbonate ooids preserve ambient aqueous REE signatures. Chem. Geol., 509, 163-177.
66. Ling H.-F., Chen X., Li D., Wang D., Shields-Zhou G.A., Zhu M. (2013) Cerium anomaly variations in Ediacaran - earliest Cambrian carbonates from the Yangtze Gorges area, South China: implications for oxygenation of coeval shallow seawater. Prec. Res., 225, 110-127.
67. McLennan S.M. (2001) Relationships between the trace element composition of sedimentary rocks and upper continental crust. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 2(4), 203-236.
68. McLennan S.M., Taylor S.R. (1991) Sedimentary rocks and crustal evolution: tectonic setting and secular trends. J. Geol., 99, 1-21.
69. McLennan S.M., Taylor S.R., McCulloch M.T., Maynard J.B. (1990) Geochemical and Nd-Sr isotopic composition of deep-sea turbidites: crustal evolution and plate tectonic associations. Geochim. Cosmochim. Acta, 54, 2015-2050.
70. Mii H., Grossman E. L., Yancey T.E., Chuvashov B.I. (2001) Isotopic records of brachiopod shells from the Russian Platform - Evidence for the onset of mid-Carboniferous glaciation. Chem. Geol., 175(1), 133-147.
71. Mory A.J., Redfern J., Martin J.R. (2008) A review of Permian-Carboniferous glacial deposits in Western Australia. Resolving the Late Paleozoic Ice Age in Time and Space. Geol. Soc. Amer. Spec. Pap. (Eds C.R. Fielding, T.D. Frank, J.L. Isbell), 441, 29-40. doi: 10.1130/2008.2441(02)
72. Nikolaeva S.V., Mizens G.A., Stepanova T.I., Dub S.A., Kucheva N.A., Kuznetsov A.B. (2018) Uppermost Mississippian (Serpukhovian) ammonoid occurrences in U-Pb dated deposits of the Middle Urals (Iset River). 10th International symposium “Cephalopods - present and past”. Abstracts. Morocco, 86-87.
73. Nozaki Y., Zhang J., Amakawa H. (1997) The fractionation between Y and Ho in the marine environment. Earth Planet. Sci. Lett., 148, 329-340.
74. Rogers J.J.W., Adams J.A.S. (1969) Thorium. Handbook of Geochemistry (Ed. K.H. Wedepohl), 2(1). Berlin: Springer, 39 p.
75. Ross C.A., Ross J.R.P. (1988) Late Paleozoic transgressive-regressive deposition. Sea-Level Changes: An Integrative Approach. Soc. Econ. Paleontol. Mineral., Spec. Publ. (Eds C.K. Wilgus, B.S. Hastings, C.G.S.C. Kendall, H. Posamenter, C.A. Ross, J.C. Van Wagoner), 42, 227-243.
76. Tian X., Chen J., Yao L., Hu K., Qi Y., Wang X. (2020) Glacio-eustasy and S13C across the Mississippian-Pennsylvanian boundary in the eastern Paleo-Tethys Ocean (South China): Implications for mid-Carboniferous major glaciation. Geol. J., 55, 2704-2716.
77. Tostevin R., Shields G.A., Tarbuck G.M., He T., Clarkson M.O., Wood R.A. (2016) Effective use of cerium anomalies as a redox proxy in carbonate-dominated marine settings. Chem. Geol., 438, 146-162.
78. Wallace M.W., Hood A.V.S., Shuster A., Greig A., Planavsky N.J., Reed C.P. (2017) Oxygenation history of the Neoproterozoic to early Phanerozoic and the rise of land plants. Earth Planet. Sci. Lett., 466, 12-19.
79. Webb G.E., Kamber B.S. (2000) Rare earth elements in Holocene reefal microbialites: a new shallow seawater proxy. Geochim. Cosmochim. Acta, 64, 1557-1565.
Рецензия
При поддержке: Исследования выполнены в рамках темы АААА-А18-118053090044-1 государственного задания ИГГ УрО РАН с использованием оборудования ЦКП “Геоаналитик” ИГГ УрО РАН. Дооснащение и комплексное развитие “Геоаналитик”ЦКП ИГГ УрО РАН осуществляется при финансовой поддержке гранта Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, соглашение № 075-15-2021-680
Для цитирования:
Мизенс Г.А., Дуб С.А. Геохимия известняков пограничного интервала нижнего-среднего карбона на Южном и Среднем Урале. Литосфера. 2022;22(3):300-326. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2022-22-3-300-326
For citation:
Mizens G.A., Dub S.A. Geochemistry of limestones of the Mid-Carboniferous boundary interval in the Southern and Middle Urals. LITHOSPHERE (Russia). 2022;22(3):300-326. (In Russ.) https://doi.org/10.24930/1681-9004-2022-22-3-300-326
Просмотров: 383
Послать статью по эл. почте 