Некоторые литогеохимические и изотопно-геохимические особенности глинистых пород и перерывы в стратотипе рифея

Объект исследований в данной работе – глинистые породы нижнего, среднего и верхнего рифея (соответственно – бурзянской, юрматинской и каратауской серий) западного склона Южного Урала. Рассмотрены изменения свойственных им значений ряда отношений оксидов и некоторых редких и рассеянных элементов – индикаторов состава пород на палеоводосборах с учетом присутствующих в стратотипе рифея перерывов разной длительности. Основной метод исследований – расчет характерных для глинистых сланцев, мелкозернистых глинистых алевролитов и аргиллитов основных литостратиграфических единиц стратотипа рифея (свит и в ряде случаев подсвит) усредненных величин TiO2/Al2O3, Th/Sc, La/Co и (La/Yb)N и анализ их изменения с учетом известных в стратотипе рифея предмашакского/предзигальгинского, предзильмердакского, предминьярского и предукского перерывов. Результаты. Установлено, что на протяжении всего рифея, вне зависимости от перерывов в осадконакоплении, связанных с теми или иными перестройками в областях питания и осадконакопления, ряд литогеохимических характеристик тонкозернистых обломочных пород бурзянской, юрматинской и каратауской серий (такие как TiO2/Al2O3, Th/Sc, La/Co и в существенной степени (La/Yb)N) практически не испытывали значимых изменений. Выводы. Полученные результаты дают повод думать, что принципиальных изменений в составе комплексов пород – источников тонкой алюмосиликокластики для осадочных последовательностей рифея на протяжении более 1 млрд лет не происходило, и противоречат активному сценарию тектонических процессов конца раннего докембрия и всего позднего докембрия. Напротив, данные о значениях tNd(DM) и eNd(t) в 37 образцах глинистых пород стратотипа рифея все же отражают смену состава пород питающих провинций и так или иначе вписываются в канву субглобальных событий, установленных традиционными геологическими методами в стратотипической местности рифея. В соответствии с ними в айское и машакское время в областях сноса имело место увеличение доли ювенильного материала. К этому же привел и предзильмердакской перерыв.

1. Андреичев В.Л., Соболева А.А., Герелс Дж. (2014) U-Pb возраст и источники сноса обломочных цирконов из верхнедокембрийских отложений Северного Тимана. Стратиграфия. Геол. корреляция, 22, 32-45.

2. Беккер Ю.Р. (1988) Молассы докембрия. Л.: Наука, 288 с. Богданова С.В., Писаревский С.А., Ли Ч.Х. (2009) Образование и распад Родинии (по результатам МПГК 440). Стратиграфия. Геол. корреляция, 17(3), 29-45.

3. Брусницына Е.А., Ершова В.Б., Худолей А.К., Андерсон Т., Маслов А.В. (2021) Возраст и источники сноса пород четласской серии (рифей) Среднего Тимана по результатам U-Th-Pb (LA-ICP-MS) датирования обломочных цирконов. Стратиграфия. Геол. корреляция, 29(2), 3-23.

4. Гареев Э.З. (1997) Петрохимические и геохимические особенности и эволюция состава осадочных пород стратотипического разреза рифея на Южном Урале. Рифей Северной Евразии. Геология. Общие проблемы стратиграфии. (Под ред. В.А. Коротеева). Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 171-182.

5. Горохов И.М., Зайцева Т.С., Кузнецов А.Б., Овчинникова Г.В., Аракелянц М.М., Ковач В.П., Константинова Г.В., Турченко Т.Л., Васильева И.М. (2019) Изотопная систематика и возраст аутигенных минералов в аргиллитах инзерской свиты Южного Урала. Стратиграфия. Геол. корреляция, 27(2), 3-30.

6. Зайцева Т.С., Горохов И.М., Ивановская Т.А., Семихатов М.А., Кузнецов А.Б., Мельников Н.Н., Аракелянц М.М., Яковлева О.В. (2008) Мессбауэровские характеристики, минералогия и изотопный возраст (Rb-Sr, K-Ar) верхнерифейских глауконитов укской свиты Южного Урала. Стратиграфия. Геол. корреляция, 16(3), 3-25.

7. Зайцева Т.С., Кузнецов А.Б., Горожанин В.М., Горохов И.М., Ивановская Т.А., Константинова Г.В. (2019) Основание венда на Южном Урале: Rb-Sr возраст глауконитов бакеевской свиты. Стратиграфия. Геол. корреляция, 27(5), 82-96.

8. Зайцева Т.С., Кузнецов А.Б., Сергеева Н.Д., Адамская Е.В., Плоткина Ю.В. (2022) U-Th-Pb возраст детритового циркона из оолитовых известняков укской свиты: следы гренвильских источников сноса в позднем рифее Южного Урала. Докл. РАН. Науки о Земле, 503(2), 90-96.

9. Ковалев С.Г., Маслов А.В., Ковалев С.С., Высоцкий С.И. (2019) Sm-Nd возраст пикритов Лысогорского комплекса (Южный Урал): свидетельства инициального среднерифейского магматизма. Докл. АН, 488(1), 595-598. https://doi.org/10.31857/S0869-5652488158-61

10. Краснобаев А.А., Козлов В.И., Пучков В.Н., Бушарина С.В., Сергеева Н.Д., Падерин И.П. (2013б) Цирконовая геохронология машакских вулканитов и проблема возраста границы нижний–средний рифей (Южный Урал). Стратиграфия. Геол. корреляция, 21(5), 3-20. https://doi.org/10.7868/S0869592X13050050

11. Краснобаев А.А., Козлов В.И., Пучков В.Н., Сергеева Н.Д., Бушарина С.В., Лепехина Е.Н. (2013а) Цирконология навышских вулканитов айской свиты и проблема возраста нижней границы рифея на Южном Урале. Докл. АН, 448(4), 437-442. https://doi.org/10.7868/S086956521304021X

12. Кузнецов А.Б., Овчинникова Г.В., Горохов И.М., Каурова О.К., Крупенин М.Т., Маслов А.В. (2003) Srизотопная характеристика и Pb-Pb возраст известняков бакальской свиты (типовой разрез нижнего рифея, Южный Урал). Докл. АН, 391(6), 794-798.

13. Кузнецов А.Б., Овчинникова Г.В., Семихатов М.А., Горохов И.М., Каурова О.К., Крупенин М.Т., Васильева И.М., Гороховский Б.М., Маслов А.В. (2008) Sr изотопная характеристика и Pb-Pb возраст карбонатных пород саткинской свиты, нижнерифейская бурзянская серия Южного Урала. Стратиграфия. Геол. корреляция, 16(2), 16-34.

14. Кузьмин М.И., Ярмолюк В.В. (2021) Геологическая история Земли – от зарождения до наших дней. Науки о Земле и недропользование, 44(4), 496-503.

15. Кузьмин М.И., Ярмолюк В.В., Гладкочуб Д.П., Горячев Н.А., Деревянко А.П., Диденко А.Н., Донская Т.В., Кравчинский В.А., Оганов А.Р., Писаревский С.А. (2021) Геологическая эволюция Земли: от космической пыли до обители человечества. Новосибирск: ГЕО, 325 с.

16. Маслов А.В. (1988) Литология верхнерифейских отложений Башкирского мегантиклинория. М.: Наука, 133 с.

17. Маслов А.В. (2020а) Башкирский мегантиклинорий: позднерифейско-вендские перерывы и возможные трансформации систем питания бассейна. Литосфера, 20(4), 455-470. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2020-20-4-455-470

18. Маслов А.В. (2020б) Разрез верхнего докембрия Южного Урала и перерывы в нем. Тр. ИГГ УрО РАН, вып. 167, 38-42.

19. Маслов А.В., Гареев Э.З., Крупенин М.Т., Демчук И.Г. (1999) Тонкая алюмосиликокластика в верхнедокембрийском разрезе Башкирского мегантиклинория (к реконструкции условий формирования). Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 324 с.

20. Маслов А.В., Гареев Э.З., Подковыров В.Н. (2010) Песчаники верхнего рифея и венда Башкирского мегантиклинория. Литология и полез. ископаемые, (3), 320-338.

21. 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

22. Маслов А.В., Ерохин Е.В., Гердес А., Ронкин Ю.Л., Иванов К.С. (2018) Первые результаты U-Pb LA-ICP-MSизотопного датирования обломочных цирконов из аркозовых песчаников бирьянской подсвиты зильмердакской свиты верхнего рифея (Южный Урал). Докл. АН, 482(5), 558-561.

23. Маслов А.В., Крупенин М.Т. (1991) Разрезы рифея Башкирского мегантиклинория (западный склон Южного Урала). Свердловск: УрО АН СССР, 172 с.

24. Маслов А.В., Крупенин М.Т., Гареев Э.З., Анфимов Л.В. (2001) Рифей западного склона Южного Урала (классические разрезы, седименто- и литогенез, минерагения, геологические памятники природы). Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, Т. I, 351 с.; Т. II, 134 с.; Т. III, 130 с.; Т. IV, 103 с.

25. Маслов А.В., Кузнецов А.Б., Крамчанинов А.Ю., Шпакович Л.В., Гареев Э.З., Подковыров В.Н., Ковалев С.Г. (2022) Источники сноса верхнедокембрийских глинистых пород Южного Урала: результаты геохимических и Sm-Nd изотопно-геохимических исследований. Стратиграфия. Геол. корреляция, 30(1), 33-54.

26. Маслов А.В., Мельничук О.Ю., Мизенс Г.А., 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

27. Маслов А.В., Ножкин А.Д., Подковыров В.Н., Летникова Е.Ф., Туркина О.М., Ронкин Ю.Л., Крупенин М.Т., Дмитриева Н.В., Гареев Э.З., Лепихина О.П., Попова О.Ю. (2008) Тонкозернистые алюмосиликокластические породы рифея Южного Урала, Учуро-Майского региона и Енисейского кряжа: основные литогеохимические характеристики. Геохимия, (11), 1187-1215.

28. Маслов А.В., Оловянишников В.Г., Ишерская М.В. (2002) Рифей восточной, северо-восточной и северной периферии Русской платформы и западной мегазоны Урала: литостратиграфия, условия формирования и типы осадочных последовательностей. Литосфера, (2), 54-95.

29. Маслов А.В., Подковыров В.Н., Гареев Э.З., Котова Л.Н. (2016) Валовый химический состав песчаников и палеогеодинамические реконструкции. Литосфера, (6), 33-55.

30. Нижний рифей Южного Урала. (1989) (Отв. ред. М.А. Семихатов). М.: Наука, 208 с.

31. Овчинникова Г.В., Васильева Г.В., Семихатов М.А., Кузнецов А.Б., Горохов И.М., Гороховский Б.М., Левский Л.К. (1998) U-Pb систематика протерозойских карбонатных пород: инзерская свита уральского стратотипа рифея (Южный Урал). Стратиграфия. Геол. корреляция, 6(4), 20-31.

32. Овчинникова Г.В., Васильева И.М., Семихатов М.А. (2000) Возможности Pb-Pb датирования карбонатных пород с открытыми U-Pb системами: миньярская свита стратотипа верхнего рифея, Южный Урал. Стратиграфия. Геол. корреляция, 8(6), 3-19.

33. Овчинникова Г.В., Кузнецов А.Б., Васильева И.М., Горохов И.М., Крупенин М.Т., Гороховский Б.М., Маслов А.В. (2013) Pb-Pb возраст и Sr-изотопная характеристика среднерифейских фосфоритовых конкреций: зигазино-комаровская свита Южного Урала. Докл. АН, 451(4), 430-434.

34. Подковыров В.Н., Семихатов М.А., Кузнецов А.Б., Виноградов Д.П., Козлов В.И., Кислова И.В. (1998) Изотопный состав карбонатного углерода в стратотипе верхнего рифея (каратавская серия Южного Урала). Стратиграфия. Геол. корреляция, 6(4), 3-19.

35. Пучков В.Н. (2010) Геология Урала и Приуралья (актуальные вопросы стратиграфии, тектоники, геодинамики и металлогении). Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 280 с.

36. Раабен М.Е. (1975) Верхний рифей как единица общей стратиграфической шкалы. М.: Наука, 247 c.

37. Семихатов М.А., Кузнецов А.Б., Маслов А.В., Горохов И.М., Овчинникова Г.В. (2009) Cтратотип нижнего рифея – бурзянская серия Южного Урала: литостратиграфия, палеонтология, геохронология, Sr- и C-изотопные характеристики карбонатных пород. Стратиграфия. Геол. корреляция, 17(6), 17-45.

38. Семихатов М.А., Кузнецов А.Б., Чумаков Н.М. (2015) Изотопный возраст границ общих стратиграфических подразделений верхнего протерозоя (рифея и венда) России: эволюция взглядов и современная оценка. Стратиграфия. Геол. корреляция, 23(6), 16-27.

39. Соболева А.А., Андреичев В.Л., Бурцев И.Н., Никулова Н.Ю., Хубанов В.Б., Соболев И.Д. (2019) Детритовые цирконы из верхнедокембрийских пород вымской серии Среднего Тимана: U-Pb возраст и источники сноса. Бюл. МОИП. Отд. геол., 94(1), 3-16.

40. Соловов А.П., Матвеев А.А. (1985) Геохимические методы поисков рудных месторождений. М.: МГУ, 232 с.

41. Стратотип рифея. Стратиграфия. Геохронология. (1983) (Отв. ред. Б.М. Келлер, Н.М. Чумаков). М.: Наука, 184 с.

42. Хераскова Т.Н., Буш В.А., Диденко А.Н., Самыгин С.Г. (2010) Распад Родинии и ранние стадии развития Палеоазиатского океана. Геотектоника, (1), 5-28.

43. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. (2000) Основы литохимии. СПб.: Наука, 479 с.

44. Якубчук А.С. (2019) От Кенорлэнда до современных континентов: тектоника и металлогения. Геотектоника, (2), 3-32.

45. Bartley J.K., Khan L.C., McWilliams J.L., Stagner A.F. (2007) Carbon isotope chemostratigraphy of the Middle Riphean type section (Avzyan Formation, Southern Urals, Russia): Signal recovery in a fold-and-thrust belt. Chem. Geol., 237, 211-232.

46. Cawood P.A., Hawkesworth C.J. (2014) Earth’s middle age. Geology, 42(6), 503-506.

47. 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.

48. Cullers R.L. (1995) The control on the major- and trace-element evolution of shales, siltstones and sandstones of Ordovician to Tertiary age in the Wet Mountains region, Colorado, U.S.A. Chem. Geol., 123, 107-131.

49. Cullers R.L. (2002) Implications of elemental concentrations for provenance, redox conditions, and metamorphic studies of shales and limestones near Pueblo, CO, USA. Chem. Geol., 191, 305-327.

50. Ernst R.E., Hamilton M.A., Söderlund U., Hanes J.A., Gladkochub D.P., Okrugin A.V., Kolotilina T., Mekhonoshin A.S., Bleeker W., LeCheminant A.N., Buchan K.L., Chamberlain K.R., Didenko A.N. (2016) Long-lived connection between southern Siberia and northern Laurentia in the Proterozoic. Nature Geosci., 9, 464-469.

51. Evans D.A.D., Mitchell R.N. (2011) Assembly and breakup of the core of Paleoproterozoic–Mesoproterozoic supercontinent Nuna. Geology, 39(5), 443-446.

52. Geochemistry of Sediments and Sedimentary Rocks: Evolutionary Considerations to Mineral Deposit-Forming Environments. (2003) (Ed. by D.R. Lentz). Ottawa, Geological Association of Canada, GeoText, 4, 184 р.

53. Huang Z., Yuan C., Long X., Zhang Y., Du L. (2019) From breakup of Nuna to assembly of Rodinia: A link between the Chinese Central Tianshan Block and Fennoscandia. Tectonics, 38, 4378-4398. https://doi.org/10.1029/2018TC005471

54. Jacobsen S.B., Wasserburg G.J. (1984) Sm-Nd isotopic evolution of chondrites and achondrites, II. Earth Planet. Sci. Lett., 67, 137-150.

55. Knoll A.H., Javaux E.J., Hewitt D., Cohen P. (2006) Eukaryotic organisms in Proterozoic oceans. Phil. Trans. Royal Soc., 361, 1023-1038.

56. Kuznetsov A.B., Bekker A., Ovchinnikova G.V., Gorokhov I.M., Vasilyeva I.M. (2017) Unradiogenic strontium and moderate-amplitude carbon isotope variations in early Tonian seawater after the assembly of Rodinia and before the Bitter Springs Excursion. Precambr. Res., 298, 157-173.

57. Lustrino M., Foulger G.R., Hole M., Natland J.H. (2022) Constraints on the formation of basaltic magmas. Comment on “Lithosphere thickness controls the extent of mantle melting, depth of melt extraction and basalt compositions in all tectonic settings on Earth – a review and new perspectives” by Niu Y. (2021). Earth Sci. Rev., 226, 103942.

58. McCulloch M.T., Wasserburg G.J. (1978) Sm-Nd and Rb-Sr chronology of continental crust formation. science, 200, 1003-1011.

59. McLennan S.M. (1989) Rare earth elements in sedimentary rocks: influence of provenance and sedimentary processes. Geochemistry and mineralogy of rare earth elements. (Eds B.R. Lipin, G.A. McKay). Rev. Mineral., 21, 169-200.

60. McLennan S.M., Fryer B.J., Young G.M. (1979) The geochemistry of the carbonate-rich Espanola Formation (Huronian) with emphasis on the rare earth elements. Can. J. Earth Sci., 16, 230-239.

61. Meert J.G. (2012) Whatʼs in a name? The Columbia (Paleopangaea/Nuna) supercontinent. Gondwana Res., 21, 987-993.

62. Michard A., Gurriet P., Soudant M., Albarede F. (1985) Nd isotopes in French Phanerozoic shales: external vs. internal aspects of crust evolution. Geochim. Cosmochim. Acta, 49, 601-610.

63. Mukherjee I., Large R.R., Corkrey R., Danyushevsky L.V. (2018) The Boring Billion, a slingshot for Complex Life on Earth. Sci. Reports, 8, 4432. https://doi.org/10.1038/s41598-018-22695-x

64. Niu Y. (2021) Lithosphere thickness controls the extent of mantle melting, depth of melt extraction and basalt compositions in all tectonic settings on Earth – A review and new perspectives. Earth Sci. Rev., 217, 103614.

65. Niu Y. (2022) Paradigm shift for controls on basalt magmatism: Discussion with Lustrino et al. on the paper I recently published in Earth Science Reviews. Earth Sci. Rev., 226, 103943.

66. Ray E., Paul D. (2021) Major and Trace Element Characteristics of the Average Indian Post-Archean Shale: Implications for Provenance, Weathering, and Depositional Environment. ACS Earth Space Chem., 5, 1114-1129.

67. Roberts N.M.W. (2013) The boring billion? – Lid tectonics, continental growth and environmental change associated with the Columbia supercontinent. Geosci. Frontiers, 4, 681-691.

68. Taylor S.R., McLennan S.M. (1985) The Continental Crust: Its Composition and Evolution: An Examination of the Geochemical Record Preserved in Sedimentary Rocks. Oxford: Blackwell, 312 p.

69. Turgeon S., Brumsack H.-J. (2006) Anoxic vs dysoxic events reflected in sediment geochemistry during the Cenomanian–Turonian Boundary Event (Cretaceous) in the Umbria-Marche basin of central Italy. Chem. Geol., 234, 321-339.

70. Zhang S., Li Z.-X., Evans D.A.D., Wu H., Li H., Dong J. (2012) Pre-Rodinia supercontinent Nuna shaping up: A global synthesis with new paleomagnetic results from North China. Earth Planet. Sci. Lett., 353-354, 145-155.