Litologiâ i poleznye iskopaemyeLitologiâ i poleznye iskopaemyeЛитология и полезные ископаемые0024-497X3034-5375The Russian Academy of Sciences65845210.31857/S0024497X23700155TNDAFXArticlesСтатьиС, О, S, Sr-Isotopes in the Osveya Horizon Deposits of the Lower Eifelian on the Territory of BelarusИзотопы С, О, S, Sr в отложениях освейского горизонта нижнего эйфеля на территории БеларусиMakhnachА. А.МахначА. А.amahnach1951@gmail.comPokrovskyB. G.ПокровскийБ. Г.pokrov@ginras.ruMurashkoО. V.МурашкоО. В.pokrov@ginras.ruState Enterprise “Research and Production Centre for Geology” Branch “Institute of Geology”Филиал “Институт геологии” Государственного предприятия “НПЦ по геологии”Geological Institute RASГеологический институт РАН01072023438740620022025Copyright ©; 2023, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2023, Российская академия наук2023Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0024-497X/article/view/658452

The complex interpretation of distribution of δ13C and δ18О in carbonates, δ34S and 87Sr/86Sr in gypsum from the Osveya horizon (Lower Eifelian) on the territory of Belarus showed that significance of diagenetic isotope signals is low and variations of the values can be consistently explained within a sedimentation model. Along with intervals of sections with standard marine δ13C values, there are negative excursions of the parameter (up to –7…–11‰) marking segments of sequence with carbonate-sulphate rocks and smaller scale sulphate manifestations. The excursions correspond to evaporite episodes when the basin shallowed and, probably, dismembered into separate ponds. This led to increasing the role of continental water enriched with soil carbon in the geochemical system of sedimentation due to the land runoff activation and/or shallowing. Continental water could come from for a long time exposed land areas where the Eifelian deposits are absent until now as well as from periodically existing islands. Oxygen isotopic composition does not react to δ13C negative excursions by similar shifts due to the possible absence of significant difference between the δ18О values of atmospheric precipitation, giving rise to land water, and seawater in low latitudes where the territory of Belarus was situated in the Devonian. In 40% of the studied samples, the δ18О values range from –4 to –2‰, corresponding to the Eifelian “plateau” (~–3‰) in the generalized chemostratigraphic curve in the generalized chemostratigraphic curve constructed using calcite of brachiopod shells from several regions of the world. The δ18О values higher than –2‰ (44% of cases), probably, are the result of water evaporation, while figures < –2‰ (16%) which may decrease up to –7.0…–9.5‰ at the peaks of evaporite episodes, are caused by water heating (sometimes very significant) during the basin shallowing. The activation of continental water role accompanying evaporite episodes is supported by the fact that the 87Sr/86Sr ratio in the Osveya horizon gypsum (0.708402–0.708742) is much higher than that of the Eifelian seawater according to a global estimate (0.70772), while δ34S of gypsum (15.5–21.2‰) in more than a half of the analyzed samples is lower than figures characteristic of the Middle Devonian seawater sulphate (19–20‰).

Комплексная интерпретация распределения значений δ13C, δ18О в карбонатах, δ34S и 87Sr/86Sr в гипсе из освейского горизонта нижнего эйфеля на территории Беларуси показала, что значимость постседиментационных изотопных сигналов несущественна и что изотопные вариации могут быть непротиворечиво объяснены в рамках седиментационной модели. Наряду с интервалами, которые характеризуются стандартными морскими значениями δ13C, в разрезах имеются отрицательные экскурсы этого параметра (до –7…–11‰), маркирующие интервалы карбонатно-сульфатных пород и менее масштабных проявлений сульфатов. Экскурсы соответствуют эвапоритовым эпизодам, когда бассейн мелел и, возможно, распадался на отдельные ванны, что приводило к увеличению роли обогащенных почвенным углеродом континентальных вод в геохимической системе седиментации за счет активизации их притока и/или в связи с обмелением. Эти воды могли поступать как с длительно обнаженных участков суши, где и в настоящее время эйфельские отложения отсутствуют, так и с периодически существовавших островов. Изотопный состав кислорода не “реагирует” на отрицательные экскурсы δ13C аналогичными сдвигами в связи с возможным отсутствием существенной разницы между значениями δ18О метеорных осадков, дающих начало водам суши, и морской воды в низких широтах, где в девоне находилась территория Беларуси. Величины δ18О в 40% проанализированных проб заключены в пределы –4…–2‰, т. е. соответствуют эйфельскому “плато” (~–3‰) на генерализованной хемостратиграфической кривой, построенной с использованием кальцита раковин брахиопод из разных регионов мира. Значения δ18О > –2‰ (44% образцов), вероятно, являются следствием испарительного концентрирования воды, а значения δ18О < –2‰ (16%), которые могут опускаться на пиках эвапоритовых эпизодов до –7.0…–9.5‰ обусловлены прогревом воды (иногда весьма значительным) при обмелении бассейна. Активизация роли континентальных вод, сопровождающая эвапоритовые эпизоды, подтверждается тем, что отношение 87Sr/86Sr в освейском гипсе (0.708402–0.708742) гораздо более высокое, чем то, что характерно для морской воды эйфельского века по глобальным оценкам (0.70772), а значения δ34S гипса (15.5–21.2‰) более чем в половине проанализированных проб ниже свойственных морскому сульфату среднего девона (19–20‰).

Isotope geochemistryLower EifelianBelarus.геохимия изотоповнижний эйфельБеларусь.Авторы глубоко благодарны А.Г. Лапцевич, О.Ф. Кузьменковой, Г.Д. Стрельцовой и Н.С. Яковлевой за возможность использовать результаты выполненного ими литостратиграфического расчленения разрезов и коллекцию образцов, а также Г.М. Ефремову, Т.В. Ивановой, И. Колодны, А. Старински, Б. Спиро, Г.И. Лучине и И.Н. Тетеревой, способствовавшим формированию массива аналитических данных, использованных в статье.Бродская Н.Г. Донные отложения и процессы осадкообразования в Аральском море // Труды Института геологических наук. Вып. 115. Геологическая серия (57). М.: Изд-во АН СССР, 1952. 108 с.Валюкявичюс Ю.Ю., Голубцов В.К. Девонская система // Геологическая карта СССР. Масштаб 1 : 1 000 000 (новая серия). Объяснительная записка. Лист N-(34), (35). Вильнюс, Ленинград, 1986. С. 53–68.Вассоевич Н.Б. Основные закономерности, характеризующие органическое вещество современных и ископаемых осадков // Природа органического вещества современных и ископаемых осадков. М.: Наука, 1973. С. 11–59.Виноградов В.И., Беленицкая Г.А., Буякайте М.И. и др. Изотопные признаки условий накопления и преобразования соленосных пород нижнего кембрия Иркутского амфитеатра. Сообщение 2. Изотопный состав стронция // Литология и полез. ископаемые. 2006. №  2. С. 183‒192.Виноградов В.И., Беленицкая Г.А., Покровский Б.Г., Бу-якайте М.И. Изотопно-геохимические особенности отложений верхоленской свиты среднего‒верхнего кембрия Сибирской платформы // Литология и полез. ископаемые. 2011. № 1. С. 79‒93.Высоцкий Э.А., Гарецкий Р.Г., Кислик В.З. Калиеносные бассейны мира. Минск: Наука и техника, 1988. 387 с.Геология Беларуси / Ред. А.С. Махнач, Р.Г. Гарецкий, А.В. Матвеев и др. Минск: Институт геологических наук НАН Беларуси, 2001. 815 с.Жарков М.А. История палеозойского соленакопления. Новосибирск: Наука, 1978. 272 с.Зайцев А.В., Покровский Б.Г. Изотопный состав углерода и кислорода в карбонатных отложениях нижнего и среднего ордовика на северо-западе Русской плиты // Литология и полез. ископаемые. 2014. № 3. С. 283–291.Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.И., Натапов Л.М. Тектоника литосферных плит территории СССР. Кн. 1. М.: Недра, 1990. 328 с.Кудельский А.В. Гидрогеология и минеральные воды Беларуси. Минск: Беларуская навука, 2017. 285 с.Кудельский А.В. Подземные воды Оршанской впадины. Минск: Беларуская навука, 2019. 131 с.Махнач А.А., Ефремов Г.М., Иванова Т.В. Изотопный состав серы сульфатных минералов Белоруссии // Д-оклады АН БССР. 1987. Т. XXXI. № 3. С. 260–263.Махнач А.А., Колодны И., Старински А., Спиро Б. Стабильные изотопы стронция в сульфатных минералах Беларуси // Доклады НАН Беларуси. 2000. Т. 44. № 6. С. 92–95.Махнач А.А., Махнач Н.А., Покровский Б.Г. Геохимия стабильных изотопов в платформенном чехле Беларуси. Минск: Беларуская навука, 2022а. 373 с.Махнач А.А., Покровский Б.Г., Мурашко О.В. Вариации изотопного состава углерода и кислорода в эмсско-франских отложениях Северо-Припятского плеча (юго-восток Беларуси) // Літасфера. 2022б. Т. 2(57). С. 101–115.Махнач А.А., Покровский Б.Г., Мурашко О.В., Петров О.Л. Вариации изотопного состава углерода и кислорода в эмсских и эйфельских отложениях на юго-востоке Латвийской седловины // Літасфера. 2022в. Т. 1(56). С. 67–79.Махнач А.А., Покровский Б.Г., Мурашко О.В., Петров О.Л. Изотопная хемостратиграфия верхнеэмсско-среднеэйфельских отложений в разрезе параметрической скважины Кормянская на Жлобинской седловине // Лiтасфера. 2019а. Т. 2(51). С. 64–74.Махнач А.А., Покровский Б.Г., Мурашко О.В., Петров О.Л. Изотопная хемостратиграфия нижне-среднедевонского разреза зоны сочленения Оршанской впадины и Жлобинской седловины (параметрическая скважина Быховская) // Лiтасфера. 2019б. Т. 1(50). С. 136–148.Махнач А.А., Покровский Б.Г., Мурашко О.В., Петров О.Л. Изотопы углерода и кислорода и условия формирования верхнефаменских сланценосных отложений Припятского прогиба на юге Беларуси // Литология и полез. ископаемые. 2020. № 1. С. 28–42.Махнач А.А., Покровский Б.Г., Стрельцова Г.Д. и др. Вариации изотопного состава углерода и кислорода в нижне-среднедевонских отложениях на юго-западе Воронежской антеклизы // Літасфера. 2021. Т. 2(55). С. 80–94.Никаноров А.М., Федоров Ю.А. Стабильные изотопы в гидрохимии. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 247 с.Покровский Б.Г., Зайцев А.В., Буякайте М.И., Дронов А.В. S–O–Sr–S-изотопная геохимия и хемостратиграфическая корреляция ордовикских отложений Вилюйской структурно-фациальной зоны, Сибирская платформа // Литология и полез. ископаемые. 2022. № 6. С. 570–596.Покровский Б.Г., Зайцев А.В., Дронов А.В. и др. Геохимия изотопов C, O, S, Sr и хемостратиграфия отложений ордовика в разрезе р. Мойеро, север Сибирской платформы // Литология и полез. ископаемые. 2018. № 4. С. 310‒336.Родионова Г.Д., Умнова В.Т., Кононова Л.И. и др. Девон Воронежской антеклизы и Московской синеклизы. М.: Изд-во Воронежского ун-та, 1995. 265 с.Ронов А.Б. Стратисфера, или осадочная оболочка Земли (количественное исследование). М.: Наука, 1993. 144 с.Сорокин В.С., Лярская Л.А., Савваитова Л.С. и др. Девон и карбон Прибалтики. Рига: Зинатне, 1981. 502 с.Стратиграфические схемы докембрийских и фанерозойских отложений Беларуси: объяснительная записка / Ред. С.А. Кручек, А.В. Матвеев, Т.В. Якубовская и др. Минск: ГП “БелНИГРИ”, 2010. 282 с.Толстошеев В.И., Шиманович В.М., Кручек С.А., Сахарук П.О. Геохимические особенности минеральных вод отложений нижней части платформенного чехла Гомельской структурной перемычки и сопредельных территорий // Літасфера. 2019. Т. 1(50). С. 116–135.Фор Г. Основы изотопной геологии / Пер. с англ. М.: Мир, 1989. 590 с.Шванов В.Н., Фролов В.Т., Сергеева Э.И. и др. Систематика и классификации осадочных пород и их аналогов. СПб.: Недра, 1998. 352 с.Claypool G.E., Holser W.T., Kaplan I.R. et al. The age curves of sulfur and oxygen isotopes in marine sulfate and their mutual interpretation. // Chemical Geology. 1980. V. 28. P. 199–260.Denison R.E., Korpnick R.B., Burke W.N. et al. Construction of the Silurian and Devonian seawater 87Sr/86Sr curve // Chemical Geology. 1997. V. 140. P. 109–121.Edwards C.T., Saltsman M.R., Leslie S.A. et al. Strontium isotope (87Sr/86Sr) stratigraphy of Ordovician bulk carbonate: Implications for preservation of primary seawater values // Geol. Soc. Amer. Bull. 2015. V. 127. P. 1275–1289.Fricke H.C., O’Neil J.R. The correlation between 18O/16O ratios of meteoric water and surface temperature: its use in investigating terrestrial climate change over geologic time // Earth Planet. Sci. Lett. 1999. V. 170. P. 181‒196.Grossman E. L. Oxygen Isotope Stratigraphy // The Geologic Time Scale 2012 / Eds F.M. Gradstein, J.G. Ogg, M.D. Schmitz, G.M. Ogg. Amsterdam, Boston, Heidelberg, London, New York, Oxford, Paris, San Diego, San Francisco, Singapore, Sydney, Tokyo: Elsevier, 2012. V. 1. Ch. 10. P. 181–206.Grossman E.L., Joachimski M.M. Oxygen Isotope Stratigraphy / // The Geologic Time Scale 2020 / Eds F.M. Gradstein, J.G. Ogg, M.D. Schmitz, G.M. Ogg. Amsterdam, Oxford, Cambridge (MA, US): Elsevier, 2020. V. 1. Ch. 10. P. 279–307.Jarvis I., Gale A.S., Jenkyns H.C., Pearce M.A. Secular variation in Late Cretaceous carbon isotopes: a new δ13C carbonate reference curve for the Cenomanian–Campanian (99.6–70.6 Ma) / // Geological Magazine. 2006. V. 143(5). P. 561–608.Joachimski M.M., van Geldern R., Breisig S. et al. Oxygen isotope evolution of biogenic calcite and apatite during the Middle and Late Devonian // International Journal of Earth Sciences. 2004. V. 93(4). P. 542–553.Kampschulte A., Strauss H. The sulfur isotopic evolution of Phanerozoic sea water based on the analysis of structurally substituted sulphate in carbonates / // Chemical Geology. 2004. V. 204. P. 255–286.McArthur J.M., Howarth R.J., Shields G.A., Zhou Y. Strontium Isotope Stratigraphy // The Geologic Time Scale 2020 / Eds F.M. Gradstein, J.G. Ogg, M.D. Schmitz, G.M. Ogg. Amsterdam, Oxford, Cambridge (MA, US): Elsevier, 2020. V. 1. Ch. 7. P. 211–238.Paytan A., Yao W., Faul K.T., Gray E.T. Sulfur Isotope Stratigraphy // The Geologic Time Scale 2020 / Eds F.M. Gradstein, J.G. Ogg, M.D. Schmitz, G.M. Ogg. Amsterdam, Oxford, Cambridge (MA, US): Elsevier, 2020. V. 1. Ch. 9. P. 259–278.Rozanski K., Araguas-Araguas L., Gonfiantini R. Isotopic Patterns in Modern Global Precipitation // Climate Change in Continental Isotope Records, Geophysical Monograph Series / Eds P.K. Swart et al. Washington DC: AGU, 1993. V. 78. 36 p.Van Geldern R. Carbon, oxygen and strontium isotope records of Devonian brachiopod shell calcite // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2006. V. 240(1–2). P. 47–67.Veizer J., Ala D., Azmy K. et al. 87Sr/86Sr, δ13C and δ18O evolution of Phanerozoic seawater // Chemical Geology. 1999. V. 161. P. 59–88.