К оценке условий формирования карбонатных пород на Карельском кратоне в палеопротерозое на основе геохимических данных

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Дана сравнительная характеристика условий карбонатного осадконакопления в двух палеопротерозойских структурах, заложившихся на позднеархейском фундаменте Карельского кратона: Северо-Онежском и Пана-Куолаярвинском синклинориях. Начало карбонатонакопления зафиксировано в обоих палеобассейнах с позднего ятулия. Карбонатные породы представлены в разрезе Онежской структуры преимущественно доломитами, в том числе строматолитовыми, а в разрезе Пана-Куолаярвинской известняками и редкими доломитами. В позднем ятулии в Онежском палеобассейне наблюдается расцвет цианобактерий в прибрежно-морских условиях. Отдельные участки бассейна теряли связь с открытым морем, что приводило к развитию процессов эвапоритизации. В Пана-Куолаярвинском бассейне подобного разнообразия цианобактериальных сообществ не существовало, эвапоритизации не происходило. По геолого-литологическим данным в Онежском палеобассейне в ятулии существовали обстановки мелководные, лагунные, плайевого озера и приморской сабхи. В Пана-Куолаярвинском палеобассейне обстановки мелководные, временами с усилением поступления вод с континента и более открыто-морские. Полученные нами геохимические характеристики карбонатных пород приводят к таким же фациальным выводам. Строматолиты в Онежском палеобассейне формировались преимущественно в мелководной зоне, временами связь бассейна седиментации с открытым морем сокращалась и условия приближались к лагунным. В течение ятулия окислительные условия существовали ограниченное время только в Онежском бассейне. В основном, в Онежском и Пана-Куолаярвинском бассейнах седиментации содержание кислорода было близко к границе перехода от дизоксидных к окислительным условиям. Колебания величины Се-аномалии в наслоениях строматолитов отражают изменения содержания кислорода в воде непосредственно в контакте со строматолитовой постройкой, что создает возможность существования кислородных “оазисов” в палеобассейне с дизоксидными и бескислородными условиями. Выводы о редокс-условиях в палеобассейне, основанные только на геохимических маркерах, не являются достаточными. Максимально согласуются с геолого-литологическими данными предположения о существовавшей в палеобассейне с карбонатной седиментацией обстановке, сделанные по комплексу геохимических характеристик (спектрам РЗЭ, величинам аномалий Се и Eu, отношениям отдельных лантаноидов, дополненных анализом парных корреляционных связей редокс-чувствительных элементов).

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. И. Кондрашова

Институт геологии Карельского научного центра РАН; Петрозаводский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: kondr@krc.karelia.ru
Россия, ул. Пушкинская, 11, Петрозаводск, 185910; просп. Ленина, 33, Петрозаводск, 185910

П. В. Медведев

Институт геологии Карельского научного центра РАН; Петрозаводский государственный университет

Email: kondr@krc.karelia.ru
Россия, ул. Пушкинская, 11, Петрозаводск, 185910; просп. Ленина, 33, Петрозаводск, 185910

А. В. Лютиков

Институт геологии Карельского научного центра РАН

Email: kondr@krc.karelia.ru
Россия, ул. Пушкинская, 11, Петрозаводск, 185910

Список литературы

  1. Геология шунгитоносных, вулканогенно-осадочных образований протерозоя Карелии / Ред. В.А. Соколов. Петрозаводск: “Карелия”, 1982. 204 с.
  2. Голубев А.И., Ахмедов А.М., Галдобина Л.П. Геохимия черносланцевых комплексов нижнего протерозоя Карело-Кольского региона. Л.: Наука, 1984. 192 с.
  3. Горохов И.М., Кузнецов А.Б., Мележик В.А. и др. Изотопный состав стронция в верхнеятулийских доломитах туломозерской свиты, Юго-Восточная Карелия // Доклады Академии наук. 1998. Т. 360. № 4. С. 533–536.
  4. Горохов И.М., Кузнецов А.Б., Азимов П.Я. и др. Sr- и C-изотопная хемостратиграфия метакарбонатных пород палеопротерозойской сортавальской серии, Фенноскандинавский щит, Северное Приладожье // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2021. Т. 29 № 2. С. 3–22.
  5. https://doi.org/10.31857/S0869592X21020022
  6. Григорьев Н.А. Распределение химических элементов в верхней части континентальной коры. Екатеринбург: УрО РАН, 2009. 162 с.
  7. Дуб С.А., Мизенс Г.А. Геохимия редкоземельных элементов и цериевая аномалия в морских осадочных карбонатах: современные представления // Вестник геонаук. 2023. Т. 347. № 11. С. 3–17. https://doi.org/10.19110/geov.2023.11.1
  8. Кузнецов А.Б., Горохов И.М., Азимов П.Я. и др. Sr- и С-хемостратиграфический потенциал палеопротерозойских осадочных карбонатов в условиях среднетемпературного метаморфизма: мраморы Рускеалы, Карелия // Петрология. 2021. Т. 29. № 2. С. 172–194. https://doi.org/10.31857/S0869590321010039
  9. Кузнецов А.Б., Семихатов М.А., Горохов И.М. Возможности стронциевой изотопной хемостратиграфии в решении проблем стратиграфии верхнего протерозоя (рифея и венда) // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2014. Т. 22. № 6. С. 3–25. https://doi.org/10.7868/S0869592X14060039
  10. Куликов В.С., Куликова В.В. Куолаярвинский синклинорий: новый взгляд на геологическое строение и сводный разрез // Труды Карельского научного центра РАН. 2014. № 1. С. 28–38.
  11. Куликов В.С., Светов С.А., Слабунов А.И. и др. Геологическая карта Юго-Восточной Фенноскандии масштаба 1 : 750000: новые подходы к составлению // Труды Карельского научного центра РАН. 2017. № 2. С. 3–41. https://doi.org/10.17076/geo444
  12. Макарихин В.В., Кононова Г.М. Фитолиты нижнего протерозоя Карелии. Л.: Наука, 1983. 180 с.
  13. Макарихин В.В., Медведев П.В., Рычанчик Д.В. Роль биотического фактора в ятулийском седиментогенезе // Геодинамика, магматизм, седиментогенез и минерагения Северо-Запада России: материалы Всероссийской конференции, Петрозаводск, 12–15 ноября 2007 / Ред. Д.В. Рундквист и др. Петрозаводск: ИГ КарНЦ РАН, 2007. С. 241–245.
  14. Маслов А.В., Гражданкин Д.В., Дуб С.А. и др. Укская свита верхнего рифея Южного Урала: седиментология и геохимия (первые результаты исследований) // Литосфера. 2019. Т. 19. № 5. С. 659–686. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2019-19-5-659-686
  15. Медведев П.В., Макарихин В.В. Признаки участия живых организмов в палеопротерозойском осадконакоплении на территории Фенноскандинавского щита // Ленинградская школа литологии. Материалы Всероссийского литологического совещания, посвященного 100-летию со дня рождения Л.Б. Рухина (Санкт-Петербург, 25–29 сентября 2012 г.). Т. II. СПб.: СПбГУ, 2012. С. 226–228.
  16. Мизенс Г.А., Дуб С.А. Геохимия известняков пограничного интервала нижнего–среднего карбона на Южном и Среднем Урале // Литосфера. 2022. Т. 22. № 3. С. 300–326.
  17. Общая стратиграфическая шкала нижнего докембрия России. Объяснительная записка. Апатиты: КНЦ РАН, 2002. 13 с.
  18. Овчинникова Г.В., Кузнецов А.Б., Мележик В.А. и др. Pb-Pb возраст ятулийских карбонатных пород: туломозерская свита юго-восточной Карелии // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2007. Т. 15. № 4. С. 20–33.
  19. Онежская палеопротерозойская структура (геология, тектоника, глубинное строение и минерагения) / Отв. ред. Л.В. Глушанин, Н.В. Шаров, В.В. Щипцов. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2011. 431 с.
  20. Сацук Ю.И., Макарихин В.В., Медведев П.В. Геология ятулия Онего-Сегозерского водораздела. Л.: Наука, 1988. 96 с.
  21. Светов С.А., Степанова А.В., Чаженгина С.Ю. и др. Прецизионный (ICP-MS, LA-ICP-MS) анализ состава горных пород и минералов: методика и оценка точности результатов на примере раннедокембрийских мафитовых комплексов // Труды Карельского научного центра РАН. 2015. № 7. С. 54–73.
  22. Тейлор С.Р., Мак-Леннан С.М. Континентальная кора: ее состав и эволюция. М.: Мир, 1988. 384 с.
  23. Холодов В.Н., Недумов Р.И. О геохимических критериях появления сероводородного заражения в водах древних водоемах // Изв. АН СССР. Сер. геол. 1991. № 12. С. 74–82.
  24. Aubineaua J., Albania A.E., Bekker A. et al. Trace element perspective into the ca. 2.1-billion-year-old shallow-marine microbial mats from the Francevillian Group, Gabon // Chem. Geol. 2020. V. 543. P. 1–14. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2020.119620
  25. Bonnand P., Lalonde S.V., Boyet M. et al. Post-depositional REE mobility in a Paleoarchean banded iron formation revealed by La-Ce geochronology: A cautionary tale for signals of ancient oxygenation // Earth Planet. Sci. Lett. 2020. V. 547. 116452. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2020.116452
  26. Bontognali T.R.R., Vasconcelos C., Warthmann R.J. et al. Dolomite formation within microbial mats in the coastal sabkha of Abu Dhabi (United Arab Emirates) // Sedimentology. 2010. V. 57. P. 824–844.
  27. Gregg J.M., Bish D.L., Kaczmarek S.E. et al. Mineralogy, nucleation and growth of dolomite in the laboratory and sedimentary environment: a review // Sedimentology. 2015. V. 62. Iss. 6. P. 1749–1769. https://doi.org/10.1111/sed.12202
  28. Franchi F., Hofmann A., Cavalazzi B. et al. Differentiating marine vs hydrothermal processes in Devonian carbonate mounds using rare earth elements (KessKess mounds, Anti-Atlas, Morocco) // Chem. Geol. 2015. V. 409. P. 69–86.
  29. Franchi F. Petrographic and geochemical characterization of the Lower Transvaal Supergroup stromatolitic dolostones (Kanye Basin, Botswana) // Precambrian Res. 2018. V. 310. P. 93–113. https://doi.org/10.1016/j.precamres.2018.02.018
  30. Hannah J.L., Stein H.J., Zimmerman A. et al. Re-Os geochronology of shungite: a 2.05 Ga fossil oil field in Karelia // Geochim. Cosmochim. Acta. 2008. V. 72. Iss. 12. P. 351.
  31. Hatch J.R., Leventhal J.S. Relationship between inferred redox potential of the depositional environment and geochemistry of the Upper Pennsylvanian (Missourian) Stark Shale Member of the Dermis Limestone, Wabaunsee County, Kansas, USA // Chem. Geol. 1992. V. 99. P. 65–82.
  32. Hickman-Lewis K., Gourcerol B., Westall F. et al. Reconstructing Palaeoarchaean microbial biomes Ÿourishing in the presence of emergent landmasses using trace and rare earth element systematics // Precambrian Res. 2020. V. 342. P. 1–25. https://doi.org/10.1016/j.precamres.2020.105689
  33. Hohl S.V., Viehmann S. Stromatolites as geochemical archives to reconstruct microbial habitats through deep time: Potential and pitfalls of novel radiogenic and stable isotope systems // Earth-Sci. Rev. 2021. V. 218. P. 103683. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2021.103683
  34. Jones В., Manning D.A.C. Comparison of geochemical indices used for the interpretation of palaeoredox conditions in ancient mudstones // Chem. Geol. 1994. V. 111. P. 111–129.
  35. Karhu J.A. Paleoproterozoic evolution of the carbon isotope ratios of sedimentary carbonates in Fennoscandian Shield // Geol. Surv. Finland Bull. 1993. V. 371. P. 1–87.
  36. Kuznetzov A.B., Melezhik V.A., Gorokhov I.M. et al. Sr isotopic composition of Paleoproterozoic 13C-rich carbonate rocks: The Tulomozero Formation, SE Fennoscandian Shield // Precambrian Res. 2010. V. 182. Iss. 4. P. 300–312. https://doi.org/10.1016/j.precamres.2010.05.006
  37. Lawrence M.G., Greig A., Collerson K.D., Kamber B.S. Rare earth element and yttrium variability in South East Queensland waterways // Aquatic Geochemistry. 2006. V. 12. P. 39–72. https://doi.org/10.1007/s10498-005-4471-8
  38. Lewan M.D. Factors controlling the proportionality of vanadium to nickel in crude oils // Geochim. Cosmochim. Acta. 1984. V. 48. P. 2231–2238.
  39. Melezhik V.A., Fallick A.E., Medvedev P.V., Makarikhin V.V. Extreme 13Ccarb enrichment in ca. 2.0 Ga magnesite-stromatolite-dolomite -“red beds” association in a global context: a case for the world-wide signal enhanced by a local environment // Earth-Sci. Rev. 1999. V. 48. P. 71–120.
  40. Melezhik V.A., Fallick A.E., Brasier A.T., Lepland A. Carbonate deposition in the Palaeoproterozoic Onega basin from Fennoscandia: a spotlight on the transition from the Lomagundi-Jatuli to Shunga events // Earth-Science Reviews. 2015. V. 147. P. 65–98. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2015.05.005
  41. Melezhik VA., Fallick A.E., Rychanchik D.V., Kuznetsov A.B. Palaeoproterozoic evaporites in Fennoscandia: implications for seawater sulphate, δ13C excursions and the rise of atmospheric oxygen // Terra Nova. 2005. V. 17. P. 141–148.
  42. Melezhik VA., Huhma H., Condon D.J. et al. Temporal constraints on the Paleoproterozoic Lomagundi-Jatuli carbon isotopic event // Geology. 2007. V. 35. P. 655–658.
  43. Melezhik V.A., Medvedev P.V., Svetov S.A. The Onega Basin // Reading the Archive of Earth’s Oxygenation. V. 1 / Eds V.A. Melezhik, A.R. Prave, E.J. Hansk. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2013. P. 387–490. https://doi.org/10.1007/978-3-642-29682-6_9
  44. Reading the Archive of Earth’s Oxygenation. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2013. V. 1–3. https://doi.org/10.1007/978-3-642-29682-6
  45. Ribeiro T.S., Misi A., dos Santos de Oliveira L.R. et al. Evidence of Paleoproterozoic phosphogenesis in the Salvador-Curaca Orogen (Tanque Novo-Ipira Complex), northeastern Sao Francisco Craton, Brazil // Brazilian Journal of Geology. 2021. V. 51(3): e20190137. P. 1–30. https://doi.org/10.1590/2317-4889202120190137
  46. Rico K.I., Sheldon N.D., Kinsman-Costello L.E. Associations between redox-sensitive trace metals and microbial communities in a Proterozoic Ocean analogue // Geobiology. 2020. V. 18. P. 462–475. doi: 10.1111/gbi.12388
  47. Rodler A.S., Hohl S.V., Guo Q., Frei R. Chromium isotope stratigraphy of Ediacaran cap dolostones, Doushantuo Formation, South China // Chem. Geol. 2016. V. 436. P. 24–34. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2016.05.001
  48. Scott C., Lyons T.W. Contrasting molybdenum cycling and isotopic properties in euxinic versus non-euxinic sediments and sedimentary rocks: Refining the paleoproxies // Chem. Geol. 2012. V. 324–325. P. 19–27. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2012.05.012
  49. Swart P.K. The geochemistry of carbonate diagenesis: the past, present and future // Sedimentology. 2015. V. 62. P. 1233–1304. https://doi.org/10.1111/sed.12205
  50. Tang L., Santosh M., Tsunogae T., Maruoka T. Paleoproterozoic meta-carbonates from the central segment of the Trans-North China Orogen: Zircon U-Pb geochronology, geochemistry, and carbon and oxygen isotopes // Precambrian Res. 2016. V. 284. P. 14–29. https://doi.org/10.1016/j.precamres.2016.08.001
  51. Tobia F.H., Aqrawi A.M. Geochemistry of rare earth elements in carbonate rocks of the Mirga Mir Formation (Lower Triassic), Kurdistan Region, Iraq // Arab. J. Geosci. 2016. V. 9. P. 259. https://doi.org/10.1007/s12517-015-2148-1
  52. Tostevin R., Shields G.A., Tarbuck G.M. et al. Effective use of cerium anomalies as a redox proxy in carbonate-dominated marine settings // Chem. Geol. 2016. V. 438. P. 146–162. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2016.06.027
  53. Wang Q., Lin Z., Chen D. Geochemical constraints on the origin of Doushantuo cap carbonates in the Yangtze Gorges area, South China // Sediment. Geol. 2014. V. 304. P. 59–70. https://doi.org/10.1016/j.sedgeo.2014.02.006
  54. Warke M.R., Strauss H., Schroder S. Positive cerium anomalies imply pre-GOE redox stratification and manganese oxidation in Paleoproterozoic shallow marine environments // Precambrian Res. 2020. V. 344. P. 105767. https://doi.org/10.1016/j.precamres.2020.105767
  55. Xunyun H., Jianfeng S., Anjiang S. et al. Geochemical characteristics and origin of dolomite: A case study from the middle assemblage of Ordovician Majiagou Formation Member 5 of the west of Jingbian Gas Field, Ordos Basin, North China // Petroleum exploration and development. 2014. V. 41(3). P. 417–427. https://doi.org/10.1016/S1876-3804(14)60048-3
  56. Zhao Y., Wei W., Li S. et al. Rare Earth Element geochemistry of carbonates as a proxy for deep time environmental reconstruction // Palaeogeogr. Palaeochlimatol. Palaeocol. 2021. V. 574. 110443. https://doi.org/10.1016/j/palaeo/2021.110443

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Географическое положение и сводные разрезы ятулийского и людиковийского надгоризонтов Пана-Куолаярвинского (а) и Северо-Онежского (б) синклинориев с указанием местоположения исследуемых образцов. Составлены с использованием работ [Геология..., 1982; Голубев и др., 1984; Куликов, Куликова, 2014; Онежская..., 2011], а также материалов полевых наблюдений 2022 г. 1 – горизонты шунгитовых пород; 2 –углеродсодержащие сланцы; 3 – алевролиты; 4 – туффиты; 5 – базальтовые туфы; 6 – кремнистые породы; 7 – карбонато-кремнистые породы; 8 – известняки светлые, серицитсодержащие; 9 – известняки органогенные со Stratifera (а) и известняки с проблематичными строматолитами Sovajarvia (б); 10 – известняки песчанистые; 11 – доломиты; 12 – доломиты ритмичнослоистые, углеродсодержащие; 13 – карбонатные породы, чередующиеся со сланцами; 14 – доломиты, алевролиты; 15 – доломиты с Butinella; 16 – доломиты песчанистые; 17 – доломиты строматолитовые; 18 – доломиты волнистослоистые; 19 – доломиты брекчированные; 20 – песчаники с карбонатно-слюдистым цементом; 21 – полевошпат-кварцевые песчаники с примесью туфового материала; 22 – кварцитопесчаники; 23 – слюдистые сланцы; 24 – кварц-хлоритовые сланцы; 25 – конгломераты, гравелиты; 26 – базальты; 27 – силлы габбро-долеритов; 28 – местоположение образца в разрезе.

Скачать (110KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Текстуры доломитов Северо-Онежского синклинория. а – веерообразные псевдоморфозы доломита по гипсу-ангидриту; б – доломитовые глиптоморфозы по кристаллам галита; в, г – строматолитовые; д – онколитовые. Стрелка указывает на строматолитовую постройку.

Скачать (107KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Минеральный состав карбонатных пород Онежского (а–г) и Пана-Куолаярвинского (д–з) синклинориев. Изображения на сканирующем электронном микроскопе с детектором вторичного рассеивания электронов. Dol – доломит, Cal – кальцит, Mgs – магнезит, Ank – анкерит, Rds – родохрозит, Kfs – калиевый полевой шпат, Qz – кварц, Phl – флогопит, Chl – хлорит, Mus – мусковит, Ap – апатит, Ru – рутил, Gt – гетит, Hem – гематит.

Скачать (151KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Спектры распределения редкоземельных элементов в карбонатных породах онежского горизонта ятулия и карбонатсодержащих породах людиковийского надгоризонта Онежского (слева) и Пана-Куолаярвинского (справа) синклинориев. Ятулийский надгоризонт, онежский горизонт, нижний подгоризонт, его нижняя часть: а – Онежская структура, б – Пана-Куолаярвинская структура; верхняя часть нижнего подгоризонта: в – Онежская структура, г – Пана-Куолаярвинская структура; онежский горизонт, верхний подгоризонт: д – (2919, 2920) – Онежская структура, (7249, 7254–7255, включая 7243–7244 на рис. 4 г), е – Пана-Куолаярвинская структура. Людиковийский надгоризонт: ж – Онежская структура, з – Пана-Куолаярвинская структура. Нормировано по постархейскому австралийскому сланцу PAAS [Тейлор, Мак-Леннан, 1988].

Скачать (85KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Спайдердиаграммы редких и рассеянных элементов в карбонатных породах ятулийского и карбонатсодержащих породах низов людиковийского надгоризонтов Онежской и Пана-Куолаярвинской структур. Нормировано по постархейскому австралийскому сланцу PAAS [Тейлор, Мак-Леннан, 1988]. Условные обозначения см. рис. 4.

Скачать (120KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Редокс-условия в позднеятулийских бассейнах седиментации (Онежская и Пана-Куолаярвинская структуры). Границы раздела зон проведены по [Jones, Manning, 1994; Hatch, Leventhal, 1992]. На горизонтальной оси показаны: а, б – номера наслоений строматолитов; в, г – образцы карбонатных пород.

Скачать (73KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025