Back Up Next

ЭВОЛЮЦИЯ ИЗОТОПНОГО СОСТАВА СТРОНЦИЯ И КАРБОНАТНОГО УГЛЕРОДА В РИФЕЙСКИХ БАССЕЙНАХ ЗАПАДНОЙ ОКРАИНЫ СИБИРСКОГО КРАТОНА

Хабаров Е.М., Пономарчук В.А., Морозова И.П.
ОИГГМ СО РАН, Новосибирск

        В настоящее время получены обширные сведения о первичном изотопном составе углерода в морских карбонатах и выяснено, что в геологической истории наблюдаются вариации значений d13С, которые контролируются изменениями в балансе органического и карбонатного углерода в морской воде. Изотопный состав стронция, в свою очередь, отражает глобальный баланс вещества, который поступает в океан в основном в виде двух потоков - мантийного с низкими значениями 87Sr/86Sr и континентального - с более высокими величинами Sr-изотопных отношений. Существенно, что изотопный состав стронция и карбонатного углерода в Мировом океане относительно постоянны в каждый момент геологического времени и варьируют в соответствии с отмеченными выше балансами. Выявленные закономерности в поведении изотопов углерода и стронция широко используются при оценке разномасштабных событий в верхних геосферах и решении стратиграфических задач.

        Карбонатные породы способны сохранить близкий к первичному изотопный состав углерода и стронция, однако постседиментационные процессы как поверхностные, так и глубинные могут изменить начальные значения d13С, обычно в сторону более низких, а 87Sr/86Sr - в сторону более высоких. Для оценки измененности изотопного сигнала применялся комплекс петрографических, изотопно-геохимических и геохимических исследований.

        При разделении образцов с нарушенными и ненарушенными С-изотопными системами, приняты следующие значения Mn/Sr и Fe/Sr: для известняков < 5 и <20, для доломитов < 10 и <60 соответственно. Дифференцированный подход при оценке влияния постседиментационных изменений на искажение первичных значений d13С, а также 87Sr/86Sr в известняках и доломитах обусловлен тем, что стронций лучше входит в кристаллическую решетку кальцита, чем доломита и поэтому концентрации стронция в известняках почти на порядок могут превышать таковые в доломитах.

        Образцы доломитов с наиболее вероятными значениями первичных Sr-изотопных отношений, должны удовлетворять следующим геохимическим критериям: Mn/Sr < 2,5, Fe/Sr <60, Rb/Sr <0,005. Для известняков приняты более жесткие значения элементных отношений: Mn/Sr < 0,5, Fe/Sr <5,0, Rb/Sr <0,001. Более низкие величины элементных отношений при оценке значений 87Sr/86Sr обусловлены большей устойчивостью С-изотопной системы относительно стронциевой при постседиментационных преобразованиях. Кроме того нами учитывались значения d18О (менее 10‰) и количество рубидия (обычно менее 0,1 мкг/г).

        В рифейских отложениях (от 1450 до 950 млн. лет назад) Байкитской антеклизы вверх по разрезу происходит постепенное возрастание d13С от 0 - 1 до 3.0‰. Этот тренд осложняется периодическими сдвигами С-изотопных отношений в сторону более низких значений. Наиболее существенный негативный сдвиг фиксируется в верхнеюрубченско-долгоктинских образованиях с возрастом около 1250 млн. лет. В разрезах восточных зон Енисейского кряжа (1450-1350 - 850-820 млн. лет назад) наблюдаются величины d13Сот -5 до 5.6‰. Карбонатные породы из основания сухопитской серии (кординская свита) имеют С-изотопные отношения близкие к нулевым. В ее верхней части (аладьинская свита) они возрастают до 2.7‰. В вышележащих отложениях с возрастом менее 1000 млн. лет наблюдаются протяженные интервалы со значениями d13С 2.5-4.5‰, максимум 5.6‰, разделенные короткими интервалами с более низкими величинами.

        Довендские отложения Байкитской антеклизы характеризуются очень низкими первичными величинами 87Sr/86Sr; вверх по разрезу наблюдается постепенное их возрастание от 0,70404 до 0,7052. Этот тренд периодически нарушается сдвигами 87Sr/86Sr в сторону более высоких значений. Наиболее высокие 87Sr/86Sr (0,7055-0,7060) фиксируются в отложениях с возрастом около 1100 млн. лет. В карбонатных породах рифея Енисейского кряжа установлен широкий разброс 87Sr/86Sr (0,7050 - 0,7095), однако проведенные петрографические, геохимические и изотопно-геохимические исследования показали, что высокие величины Sr-изотопных отношений связаны с существенными постседиментационными преобразованиями пород. В образцах из тунгусикской (свиты джурская и Серого ключа) и ослянской (дашкинская свита) серий верхнего рифея, которые наиболее хорошо сохранили первичный Sr-изотопный сигнал, фиксируются величины 0,7050-0,70515. Следует отметить, что такие низкие (0,7050) значения 87Sr/86Sr в отложениях моложе 1100-1080 млн. лет ранее не отмечались. Вероятно, позднерифейская депрессия на стронциевый изотопной кривой была более значительней и продолжительней, чем это предполагалось ранее. Вместе с тем, в слабо измененных образцах известняков из свит Серого ключа и дадыктинской отмечались также и относительно высокие (0.7060-0.7065) величины 87Sr/86Sr. Повышенные значения зафиксированы и в верхней части сухопитской серии среднего рифея.

        Результаты изучения изотопного состава стронция и карбонатного углерода не подтверждают наиболее широко распространенную корреляцию отложений Енисейского кряжа и Байкитской антеклизы, согласно которой карбонатные интервалы разрезов этих регионов рассматриваются как стратиграфические аналоги. По нашим данным разрез отложений Байкитской антеклизы занимает более низкую стратиграфическую позицию, чем основная часть разреза верхнерифейских карбонатных образований Енисейского кряжа. Этот вывод подтвержден 40Ar/39Ar датированием синседиментационных диабазов из базальной терригенной толщи (1480±45(2s) млн. лет).

        Изотопный состав стронция в ранне-среднерифейской морской воде был существенно менее радиогенным, чем это принималось ранее, и свидетельствует об активных процессах распада раннепротерозойского суперконтинента и океанообразования уже в раннем мезопротерозое. Возрастание 87Sr/86Sr в отложениях с возрастом около 1100 млн. лет коррелируется с закрытием океанов и формированием нового крупного континента Родиния во время гренвильских событий. Умеренные низкие величины 87Sr/86Sr в отложениях с возрастом менее 1000 млн. лет также свидетельствуют об активных процессах рифтинга и спрединга, которые сопровождаются поступлением мантийного стронция в океан.

        Анализ изотопно-геохимических и седиментологических данных показывает, что тренды d13С (в меньшей степени 87Sr/86Sr) хорошо коррелируются с вариациями уровня моря. Так, в Байкитском бассейне негативные сдвиги d13Ссовпадают с понижениями уровня моря и приурочены к границам сиквенсов второго порядка. Интервалы разреза умеренными положительными величинами d13С фиксируют повышение и высокое стояние уровня моря. Наиболее вероятное и существенное влияние эвстатического сигнала (в частности, падение уровня моря) на седиментацию в Байкитском бассейне фиксируется в долгоктинское и позднекопчерско-раннеюктенское время (около 1250 и 1100 млн. лет назад, соответственно).

Работа выполнена при поддержке РФФИ (проекты 96-05-65890 и 99-05-64571).