Лито-, минерало- и геохимическая специфика формирования нижнемэотических отложений природного заповедника “Казантипский”, Крым

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В статье представлены результаты изучения карбонатных и сульфатно-карбонатно-глинистых пород нижнего мэотиса в разрезах бухт мыса Казантип комплексом аналитических методов. Установлено, что наибольшим варьированием химического, битуминологического, фазового и изотопного состава углерода характеризуются карбонатно-глинистые и глинистые породы основания разреза. Доказано, что исходное ОВ накапливалось, в основном, в восстановительных условиях, но имеет некоторые вариации в своем составе; характеризуется низкой степенью его катагенетического преобразования, что говорит о сохранении первичного изотопного состава. Выявлен разнообразный фазовый состав глинистой фракции – диоктаэдрический иллит, каолинит, хлорит, глауконит и слабоупорядоченные смешанослойные образования типа иллит/смектит с различным соотношением иллитовой и смектитовой компоненты и варьирующей степенью упорядоченности. Моделирование их дифракционных профилей показало, что иллит/смектитовая структура может свидетельствовать о значительных глубинах мобилизации осадков грязевыми вулканами. Установлено, что изотопный состав 13Сorg колеблется в широких пределах от –33.72 до –19.27 ‰ при моде –22.1…–24.93 ‰. Изотопное облегчение 13Сorg ниже –25.6 ‰ может быть связано с вхождением в ОВ изотопно-легкой массы метанокисляющих бактерий. Выявлено, что вариации кривых изотопного состава 13Сcarb и 13Сorg исследованных пород по разрезу редко характеризуются однонаправленными (положительными и отрицательными) вариациями и имеют разные тенденции по разрезу. Направленность кривой изотопного состава 13Сcarb с некоторыми вариациями имеет выраженную тенденцию к утяжелению вверх, тогда как изотопные значения 13Сорг – на облегчение. Полученные результаты доказывают, что выявленные вариации состава ОВ и изотопии углерода в разрезах нижнего мэотиса мыса Казантип отражают колебания в условиях седиментации температуры, солености, ингрессии пресных вод, колебания биопродуктивности и влияние локальных газофлюидных высачиваний. Предлагается использовать такие акцессорные минералы как циркон, монацит, ильменит в качестве индикатора грязевого палеовулканизма.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. И. Антошкина

Институт геологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: Antoshkina@geo.komisc.ru
Россия, 167982, Сыктывкар, ул. Первомайская, 54

Л. В. Леонова

Институт геологии и геохимии ФГУН УрО РАН

Email: Antoshkina@geo.komisc.ru
Россия, 620016, Екатеринбург, ул. Вонсовского, 15

О. В. Валяева

Институт геологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН

Email: valyaeva@geo.komisc.ru
Россия, 167982, Сыктывкар, ул. Первомайская, 54

Ю. С. Симакова

Институт геологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН

Email: Antoshkina@geo.komisc.ru
Россия, 167982, Сыктывкар, ул. Первомайская, 54

Список литературы

  1. Андрусов Н. И. (1909) Ископаемые мшанковые рифы Керченского и Таманского полуостровов. Записки Киевского об-ва естествоисп. Киев. 1, 1–48.
  2. Антошкина А. И., Леонова Л. В., Лютоев В. П., Симакова Ю. С. (2017) Следы бактериальной активности в неогеновых рифогенных и терригенных породах мыса Казантип (Крым). Геология и биоразнообразие Тетиса и Восточного Паратетиса: Мат-лы Всерос. науч.-практ. конф. Горячий Ключ. 53–57.
  3. Антошкина А. И., Леонова Л. В., Симакова Ю. С. (2020) Новый взгляд на формирование миоценовых мшанковых биогермных известняков мыса Казантип, Крым. ДАН. Науки о Земле. 49(2), 10–14.
  4. Антошкина А. И., Леонова Л. В., Симакова Ю. С. (2022) Нижнемэотические мшанковые биогермы мыса Казантип, Крым: новая концепция палеоэкологической обстановки их природы. Литология и полезные ископаемые. 57(6), 597–624.
  5. Вассоевич Н. Б. (1986) Геохимия органического вещества и происхождение нефти: избранные труды. М.: Наука, 368 с.
  6. Вернигорова Ю. В., Рябоконь Т. С. (2018) Майкопские отложения (олигоцен – нижний миоцен) Керченского полуострова: история изучения, полемика, стратиграфия. НАН Украины, ИГН НАН Украины: Киев, 112 с.
  7. Галимов Э. М. (1986) Изотопный метод выявления нефтематеринских отложений на примере месторождений ряда регионов СССР. Известия АН СССР. Серия геологическая. 4, 3–21.
  8. Гончарова И. А., Ростовцева Ю. В. (2011) Развитие карбонатных органогенных построек в среднем-позднем миоцене Эвксино-Каспийского бассейна (Восточный Паратетис). Рифогенные формации и рифы в эволюции биосферы. Серия “Геобиологические системы в прошлом”. М.: ПИН РАН. 155–178.
  9. Дегенс Э. Т. (1971) Распределение устойчивых изотопов в карбонатах. Карбонатные породы. Т. 2. Физико-химическая характеристика и методы исследования (Под ред. Холодова В. Н.). М.: Мир, 141–153.
  10. Деркачев А. Н., Николаева Н. А., Баранов Б. В., Баринов Н. Н., Можеровский А. В., Минами Х., Хачикубо А., Соджи Х. (2015) Проявление карбонатно-баритовой минерализации в районе метановых сипов в Охотском море на западном склоне Курильской котловины. Океанология. 55(3), 432–443.
  11. Деркачев А. Н., Николаева Н. А., Цой И. Б., Баранов Б. В., Баринов Н. Н., Можеровский А. В., Крылов А. А., Кузнецов А Б., Minami H., Hachikubo A. (2021) Долгоживущий центр газово-флюидных эманаций на западном склоне Курильской котловины (Охотское море). Литология и полезные ископаемые. 56(4), 311–337.
  12. Дорогочинская В. А., Степанов А. Н., Фадеев В. С. (1993) Геохимические факторы, влияющие на формирование состава реликтовых алканов C17-C20 в каустобиолитах. Нефтехимия. 33(1), 7–16.
  13. Ершов, В.В., Перстнева Ю. А. (2018) Литохимическая характеристика сопочной брекчии грязевых вулканов мира. Отечественная геология. 4, 72–83. doi: 10.24411/0869-7175-2018-10007
  14. Зайков В. В., Лейн А. Ю. (1998) Изотопия серы в минералах зоны гипергенеза Гайского медноколчеданного месторождения (Южный Урал). Уральский минералогический сборник. (8), 102–105.
  15. Киркинская В. Η., Смехов Ε. М. (1981) Карбонатные породы – коллекторы нефти и газа. JI.: Недра, 255 с.
  16. Клюкин А. А. (2006) Факторы, определяющие биоразнообразие Казантипского природного заповедника. Тр. Никитского ботанического сада – Национального научного центра. (126), 133–148.
  17. Крылов А. А., Логвина Е. А. (2012) Механизмы формирования аутигенных карбонатов в условиях субаквального диагенеза. Материалы Всероссийского литологического совещания, посвященного 100-летию со дня рождения Л. Б. Рухина: Ленинградская школа литологии (Санкт-Петербург, 25–29 сентября 2012). СПб.: СПбГУ, 59–60.
  18. Крылов А. А., Хлыстов О. М., Земская Т. И., Минами Х., Хачикубо А., Шоджи Х., Кида М., Погодаева Т. П., Наудтс Л., Поорт Д. (2008) Формирование аутигенных карбонатов в грязевых вулканах озера Байкал. Геохимия. (10), 1051–1062.
  19. Krylov A. A., Minami H., Hachikubo A., Shoji H., Khlystov O. M., Zemskaya T. I., Pogodaeva T. P., Kida M., Naudts L., Poort J (2008) Crystallization of autigenic carbonates in mud volcanoes at lake Baikal. Geochem. Int. 46(10), 985–995.
  20. Кулешов В. Н. (2001) Эволюция изотопных углекислотно-водных систем в литогенезе. Сообщение 1. Седиментогенез и диагенез. Литология и полезные ископаемые. (5), 491–508.
  21. Куличенко В. Г. (1971) Условия образования мшанковых рифов в позднемиоценовом бассейне Крыма. Экология беспозвоночных третичных морей Украины. Киев, Наукова думка. 107–115.
  22. Леин А. Ю., Иванов М. В. (2009) Биогеохимический цикл метана в океане. М.: Наука, 576 с.
  23. Леин А. Ю., Русанов И. И., Павлова Г. А., Дара О. М., Верховская З. И., Захарова Е. Е., Юсупов С. К., Иванов М. В. (2011) Об источниках энергии в процессе диагенеза (на примере Черного моря). Литология и полезные ископаемые. (2), 154–169.
  24. Леонова Л. В., Антошкина А. И., Азовскова О. Б., Симакова Ю. С. (2022) О барите в осадке и в полостях фоссилий (заповедник Казантипский, Крым). Современные проблемы генетической, экспериментальной и прикладной минералогии (Юшкинские чтения – 2022): Материалы Российской конференции с международным участием. Сыктывкар: Геопринт, 108–110.
  25. Леонова Л. В., Антошкина А. И., Симакова Ю. С. (2020) Специфичные минералы в мшанковых биогермах и полихетовых известняках (Казантипский заповедник, Крым). Материалы Всероссийского литологического совещания “Геология рифов”. Сыктывкар: Геопринт, 71–73.
  26. Лычагин Г. А. (1952) Ископаемые грязевые вулканы Керченского полуострова. Бюллетень МОИП, отделение геологии. XXVII(4), 3–13.
  27. Муратов М. В. (1973) Руководство по геологической практике в Крыму. Т. II. Геология Крымского полуострова. М.: Недра, 192 с.
  28. Наймарк Е. Б., Ерощев-Шак В.А., Чижикова Н. П., Компанцева Е. И. (2009) Взаимодействие глинистых минералов с микроорганизмами: обзор экспериментальных данных. Журнал общей биологии. 70(2), 155–167.
  29. Недумов Р. И. (1993) Проблемы литологии, геохимии и палеогеографии кайнозойских отложений Предкавказья. Литология и полезные ископаемые. 6, 36–54.
  30. Никитенко О. А., Ершов В. В. (2021) Глобальные закономерности формирования химического состава грязевулканических вод. Геохимия. 66(10), 887–903.
  31. Nikitenko O. A., Ershov V. V. (2021) Geochemical patterns of mud volcanic waters: reviewed worldwide data. Geochem. Int. 59(10), 922–937.
  32. Овсюченко А. Н., Шварев С. В., Ларьков А. С., Мараханов А. В. (2015) Следы сильных землетрясений Керченско-Таманского региона по геологическим данным. Вопросы инженерной сейсмологии. 42(3), 33–54.
  33. Попов С. В., Антипов М. П., Застрожнов А. С., Курина Е. Е., Пинчук Т. Н. (2010) Колебания уровня моря на северном шельфе Восточного Паратетиса в олигоцене-неогене. Стратиграфия и геологическая корреляция. 18(2), 99–124.
  34. Преснов Д. А., Жостков Р. А., Лиходеев Д. В., Белобородов Д. Е., Дударов З. И., Долов С. М. (2020) Новые данные о глубинном строении грязевого вулкана Джау-Тепе. Вулканология и сейсмология. (3), 34–45.
  35. Ростовцева Ю. В., Кулешов В. Н. (2016) Стабильные изотопы (δ13C, δ18О) карбонатов неогена Восточного Паратетиса (Керченско-Таманский регион): условия осадконакопления и постседиментационные изменения. Литология и полезные ископаемые. 51(5), 387–401.
  36. Симонов Д. А., Брянцева Г. В. (2018) Морфоструктурный анализ при неотектонических реконструкциях Керченского полуострова. Бюл. МОИПа. Отд. геол. 93(3),12–25.
  37. Сокол Э. В., Кох С. Н. (2010) В отблесках “вечных огней”. Наука из первых рук. Геология. 5(35), 53–71.
  38. Шванов В. Н., Фролов В.Т, Сергеева Э. И., Драгунов В. И., Патрунов Д. К., Кузнецов В. Г., Беленицкая Г. А., Куриленко В. В., Петровский А. Д., Кондитеров В. Н., Баженова Т. К., Жданов В. В., Щербаков Ф. А., Щербакова М. Н., Мизенс Г. А., Цейслер В. М., Трифонов Б. А., Верба Ю. Л., Ильин К. Б. (1998) Систематика и классификации осадочных пород и их аналогов / отв. ред. В. Н. Шванов. СПб.: Недра, 352 с.
  39. Шнюков Е. Ф., Соболевский Ю. В., Гнатенко Г. И., Науменко П. И., Кутний В. А. (1986) Грязевые вулканы Керченско-Таманской области. Атлас. Киев: Наукова думка, 152 с.
  40. Шнюков Е. Ф., Шереметьев В. М., Маслаков Н. А., Кутний В. А., Гусаков И. Н., Трофимов В. В. (2006) Грязевые вулканы Керченско-Таманского региона. Краснодар: ГлавМедиа, 176 с.
  41. Успенский В. А., Радченко О. А., Беляева Л. С., Богородская Л. И., Баранова Т. Э., Трушков П. А., Ларская Е. С., Беликова А. Р., Кунаева Н. Т. (1986) Задачи и методические приемы битуминологических исследований. Л.: Недра, 223 с.
  42. Ушатинская Г. Т. (2022) Роль бактерий в накоплении кембрийско-ордовикской фосфатоносной оболовой толщи на северо-западе Русской плиты. Палеонтологический журнал. 2, 3–8.
  43. Хант Дж. (1982) Геохимия и геология нефти и газа. М.: Мир, 704 с.
  44. Холодов В. Н. (2002) Грязевые вулканы: закономерности размещения и генезис. Сообщение 1. Грязевулканические провинции и морфология грязевых вулканов. Литология и полезные ископаемые. (3), 227–241.
  45. Холодов В. Н. (2006) Геохимия осадочного процесса М.: ГЕОС, 608 с.
  46. Холодов В. Н. (2013) Элизионные процессы и соляная тектоника. Литология и полезные ископаемые. (4), 300–340.
  47. Allison P. A. (1988) Phosphatized soft-bodied squids from the Jurassic Oxford Clay. Lethaia. (21), 403–410.
  48. Galimov E. M. (1988) Sources and mechanisms of formation of gaseous hydrocarbons in sedimentary rocks. Chem. Geol. 71(1–3), 77–95.
  49. Giesemann A., Jager H. J., Norman A. L., Krouse H. P., Brand W. A. (1994) On-line sulfur-isotope determination using anelemental analyzer coupled to a mass-spectrometer. Anal. Chem. (66), 2816–2819.
  50. Grassineau N. V., Mattey D., Lowry D. (2001) Sulfur isotope analysis of sulfide and sulfate minerals by continuous flow-isotoperatio mass spectrometry. Anal. Chem. (73), 220–225.
  51. Knittel K., Boetius A. (2009) Anaerobic Oxidation of Methane: Progress with an Unknown Process. Annu. Rev. Microbiol. (63), 311–334.
  52. Kopf A. J. (2002) Significance of mud volcanism. Rev. Geophys. 40(2), 2–52. doi: 10.1029/2000RG000093
  53. Matsumoto R., Ryu B. J., Lee S. R., Lin S., Wu S., Sain K., Pecher I., Riedel M. (2011) Occurrence and exploration of gas hydrate in the marginal seas and continental margin of the Asia and Oceania region. Mar. Pet. Geol. (28), 1751–1767.
  54. Pierre C., Demange J., Blanc-Valleron M–M, Dupré S. (2017) Authigenic carbonate mounds from active methane seeps on the southern Aquitaine Shelf (Bay of Biscay, France): evidence for anaerobic oxidation of biogenic methane and submarine groundwater discharge during formation. Cont. Shelf Res. (133), 13–25.
  55. Popov S. V., Goncharova I. A., Iljina L. B., Koromyslova A. V., Viskova L. A., Rostovtseva Yu.V., Fillippova N. Yu., Golovina L. A., Radionova E. P., Vernyhorova Y. V., Dykan N. I., Pinchuk T. N., Kozyrenko T. M., Nikolaeva I. A. (2016) Paleontology and Stratigraphy of the Middle–Upper Miocene of the Taman Peninsula: Part 1. Description of Key Sections and Benthic Fossil Groups. Paleontol. J. 50 (10), 1039–1206. doi: 10.1134/S0031030116100014
  56. Sokol E., Kok S., Kozmenko O., Novikova S., Khvorov P., Nigmatulina E., Belogub E., Kirillov M. (2018) Mineralogy and Geochemistry of Mud Volcanic Ejecta: A New Look at Old Issues (A Case Study from the Bulganak Field, Northern Black Sea). Minerals. 8(8), 344. https://doi.org/10.3390/min8080344
  57. Temescu A. M.F., Pratt L. M., Rothwell G. W., Strother P. K., Nadon G. C. (2009) Carbon isotopes Support the presence of extensive land flores pre-dating the origin of vascular plants. Palaeogeogr., Palaeoclimatol., Palaeoecol. (283), 46–59.
  58. Wang Jiasheng, Suess E., Rickert D. (2004) Authigenic gypsum found in gas hydrate-associated sediments from Hydrate Ridge, the eastern North Pacific. Sci. China Earth Sci. 47(3), 280–288.
  59. Zang Mei, Lu Hongfeng, Guan Hongxiang, Liu Lihua, Wu Daidai1, Wu Nengyou (2018) Methane seepage intensities traced by sulfur isotopes of pyrite and gypsum in sediment from the Shenhu area, South China Sea. Acta Oceanol. Sin. 37(7), 20–27. doi: 10.1007/s13131-018-1241-1

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Геологическое строение Керченского п-ова и местоположение мыса Казантип (а–б). Скальная гряда заповедника, расположение и прибрежный вид изучаемых бухт: Сенькина, правый борт (в), Широкая, правый борт (г) и левый борт (д) и Шарабай, правый борт (е) на мысе Казантип, Азовское побережье Керченского п-ова. Белая стрелка на (д) показывает вторичный диапир. Условные обозначения: (а) отложения: 1 – четвертичные, 2 – плиоцен-верхнемиоценовые, 3 – среднемиоценовые, 4 – олигоцен-нижнемиоценовые (по: Шнюков и др., 1986).

Скачать (1MB)
Метаданные
3. Рис. 2. СЭМ–изображение в режиме вторичных электронов (а, б, г, д): (а) – кристаллы галита в минерализованной биопленке; (б) – скопление фрамбоидов пирита в минерализованной биопленке с обилием NaCl; (в) – ЭПР-спектр минерализованной биопленки с хлоридом натрия; (г) – полихетовый известняк под карбонатной коркой из минибиогерма; (д) – агрегат баритовых зерен в трубочке червя-полихета; (е) – ЭДС-спектр агрегата из баритовых зерен; (ж–м) – аутигенные минералы из шлихового остатка легкой и тяжелой немагнитной фракции гипс-карбонатно-глинистого слоя, подстилающего мшанковые биогермные известняки: (ж) – мелкие гипсовые “розы”; (з) – ЭДС-спектр этого агрегата; (и) – кристаллы барита; (к) – ЭДС–спектр барита; (л) – фоссилия микрогастроподы с кристаллическим баритом в полости раковины; (м) – ЭДС-спектр барита со стронцием.

Скачать (876KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Полость растворения со следами Fe-Mn высачивания в виде пропитки пород разного цвета (а–б) и вторичных карбонатных и гетит-лимонитовых корочек; в – СЭМ–изображение кристаллов гипса и барита в мшанковых известняках в режиме упруго-отраженных электронов; г–д – ЭДС–спектры барита и гипса в широком разнообразии алюмосиликатных микроэлементов Fe, Al, Mg, Si, Na, а в барите – кроме того присутствие микроэлементов Sr и Ti.

Скачать (667KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Распределение н- и изо-алканов насыщенной фракции ХБА. Условные обозначения: С15–С17 – н-алканы, Pr – пристан, Ph – фитан. (а) – бухта Сенькина, обр. 4–18; (б) – бухта Широкая, обр. 8–19.

Скачать (122KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Рентгеновские дифрактограммы: (а) – обр. Шар–9а–19, (б) – Шар–4–19, (в) – Шир-7–19, (г) – Шир-1–19. Условные обозначения: Q – кварц, C – кальцит, A – арагонит, Sm – смектит, Chl – хлорит, K – каолинит, I/S – иллит/смектит, I – иллит, J – ярозит, G – гипс, H – галит, Fsp – полевой шпат; 1 – воздушно-сухой образец, 2 – насыщенный этиленгликолем.

Скачать (288KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Взаимоотношение и направленность изотопных кривых карбонатного и органического углерода в исследованных нижнемэотических породах разрезов бухт Шарабай (Шар), Широкая (Шир) и Сенькина (СБ). Жирным шрифтом выделены изотопные значения, существенно выделяющиеся в сторону как облегчения, так и утяжеления.

Скачать (591KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».