Литология и полезные ископаемые, 2020, № 2, стр. 113-116

Изотопный состав стронция в карбонатах из брекчий грязевых вулканов Азербайджана

М. И. Буякайте a*, В. Ю. Лаврушин a, Б. Г. Покровский a

a Геологический институт РАН
119017 Москва, Пыжевский пер., 7, Россия

* E-mail: margarita.bujakaite@gmail.com

Поступила в редакцию 29.05.2019
После доработки 29.05.2019
Принята к публикации 30.10.2019

Полный текст (PDF)

Аннотация

В 13 из 14 образцов карбонатных ксенолитов из грязевулканических брекчий Азербайджана отношения 87Sr/86Sr (0.70675–0.70823, 87Sr/86Srсред = 0.7073 ± 0.0005) находятся в тех же пределах, как и в водах вулканов [Буякайте и др., 2019]. Генетически они могут быть связаны как с мезозойскими карбонатными и соленосными отложениями, так и с кайнозойскими вулкано-осадочными толщами. Сходство изотопного состава Sr с изотопными отношениями в карбонатных вытяжках из терригенных пород майкопской свиты отмечено только в образце кальцита с вулкана Чеилдаг (87Sr/86Sr = 0.71047). Наиболее интересные результаты с самыми низкими значениями отношений стронция получены по карбонатным обломкам из брекчий вулкана Бяндован. Сочетание низких значений δ13С (до –49.2‰), высоких содержаний стронция (до 3108 мкг/г) и характерных для позднеюрского океана отношений 87Sr/86Sr (0.70675‒0.70690) сближает их с кэпроками соляных куполов юрских нефтеносных формаций запада США.

Ключевые слова: изотопия cтронция, карбонатные брекчии, Азербайджан, грязевые вулканы.

В предыдущих работах были рассмотрены вариации изотопного состава углерода и кислорода в карбонатных породах, выбрасываемых грязевыми вулканами Азербайджана [Лаврушин и др., 2019], и изотопный состав стронция в водах, изливающихся из тех же вулканов [Буякайте и др., 2019]. В настоящей работе представлены результаты определения изотопного состава стронция в карбонатных породах, которые ассоциируют c выбросами грязевых вулканов: казалось важным проследить связь между изотопным составом стронция, растворенного в воде (обычно в очень небольших концентрациях), и стронция, содержащегося в карбонатных обломках, которые могут быть как ксенолитами, никак не связанными с активным грязевулканическим процессом, так и продуктами осаждения карбонатов из грязевулканических вод.

Результаты определения отношений 87Sr/86Sr в карбонатах грязевых вулканов Азербайджана приведены в таблице 1. Навеска образца вначале отмывалась в слабой 0.1 N HCl, промывалась водой, высушивалась; растворение карбонатов проводилось в 2 N HCl с последующим выделением фракций стронция с помощью ионообменной хроматографии. Отношения 87Sr/86Sr измерялись на масс-спектрометре MAT-260. Точность определения 87Sr/86Sr составляла ±0.00008.

Таблица 1.  

Изотопный состав стронция, углерода и кислорода в карбонатах из грязевулканических брекчий Азербайджана и Тамани, из карбонатсодержащих глин Майкопской серии

№ образца Вулкан 87Sr/86Sr Sr, мкг/г δ13С, ‰ PDB δ18O, ‰ SMOW
Азербайджан, Апшеронская область
3/10 Учтепе 0.70720 902 0.3 26.0
10-1/10 Пельпеля-Карадаг 0.70815 1002 –12.5 25.7
34/10 Чегалдаг 0.70823 53 –27.9 37.1
Азербайджан, Шемахино-Гобустанская область
5/10 Бахар 0.70727 1678 8.6 29.8
8/10 Айрантекян 0.70696 628 –0.5 23.1
20/10 Галендарахтарма 0.70733 781 –6.8 22.5
22/10 Демирчи 0.70809 2.2 22.7
26-1/10 Чеилдаг, сев. группа 0.71047 656 0.3 25.0
30-3/10 Гылыч 0.70730 655 –5.0 21.9
14/10 Малый Мишовдаг 0.70717 761 –3.6 19.1
Азербайджан, Прикуринская область
24-2/10 Калмаз 0.70723 695 –1.9 20.4
35-1/10 Бяндован 0.70690 1289 –49.2 20.2
35-2/10 Бяндован 0.70682 2100 –21.0 22.1
35-4/10 Бяндован 0.70675 3108 –15.7 23.5
Тамань
1/09 Карапетова гора 0.7090 0.9 33.0
3/09 Шуго 0.7086 3.6 30.7
11/09 Сопка 0.7085 7.9 31.1
12/09 Чушка 0.7083 –0.5 29.9
Майкопская серия
4346(87) Глубина 3905.4 м 0.7128 266 –1.0 25.5
4347(77) Глубина 3878 м 0.7088 736 –13.1 17.6
4349(425) Глубина 2455.0 м 0.7106 532 –0.5 28.2

Литологическое описание образцов дано в работе [Лаврушин и др., 2019]; из той же работы заимствованы данные по изотопному составу углерода и кислорода. Для сравнения в таблице приведены также опубликованные ранее [Буякайте и др., 2014] данные по карбонатам из грязевых вулканов Таманского полуострова и непубликовавшие результаты определения изотопного состава стронция в карбонатных вытяжках из глинистых отложений майкопской серии, которые служат фундаментом грязевых вулканов как на Таманском п-ове, так и в Азербайджане.

В 13 из 14 проанализированных Азербайджанских образцов, большинство из которых представляет собой массивные обломки ониксоподобных (вероятно, жильных) кальцитов, отношения 87Sr/86Sr (0.70675‒0.70823, 87Sr/86Srсред = 0.7073 ± ± 0.0005) находятся в тех же пределах, как и в грязевулканических водах (0.70672‒0.70831, 87Sr/86Srсред = =  0.7074 ± 0.0005) [Буякайте и др., 2019]. Существенным исключением является крупный (2 см в поперечнике) монокристалл кальцита (обр. № 26-1/10), в котором это отношение много выше (0.71047) и сильно отличается от воды вулкана Чеилдаг, на котором этот кристалл найден. Несмотря на близость интервалов 87Sr/86Sr в воде и карбонатах, корреляция этих величин достаточно низкая (рис. 1), так как в отдельных вулканах карбонаты могут быть как обогащены, так и обеднены радиогенным стронцием по сравнению с водой.

Во всех карбонатах из Таманских вулканов отношения 87Sr/86Sr ниже или близки отношениям в водах (см. рис. 1), что укладывалось в простую схему: карбонаты представляют глубинный источник вулканов, а вода при подъеме к поверхности обогащается радиогенным стронцием в результате взаимодействия с породами; в Азербайджане ситуация, очевидно, несколько сложнее.

Самые низкие отношения 87Sr/86Sr (0.70675‒ 0.70690) установлены в слоистых ониксоподобных обломках с вулкана Бяндован, расположенного в Прикуринской области, где очень низкие отношения 87Sr/86Sr = 0.7070 ± 0.0003 установлены и в грязевулканических водах [Буякайте и др., 2019]. Обсуждая происхождение этих вод, которые выделяются также высоким содержанием хлора и стронция, мы предположили, что сочетание низких значений 87Sr/86Sr и близких к 0 величин δ18О наилучшим образом объясняется обменом с вулканогенными и вулканогенно-осадочными породами, тогда как высокие содержания Cl и Sr указывают на растворение эвапоритов. С “рассольным” источником, несомненно, связаны и карбонаты вулкана Бяндован, которые характеризуются высокими содержаниями стронция и низкими значениями δ13С (до –49.2‰), указывающими на органический, возможно, метановый источник углерода (табл. 1, см. рис. 1). Сходные по химическому и изотопному составу карбонаты типичны для кэпроков соляных куполов, связанных с юрскими нефтеносными толщами на западе США [Prikryl et al., 1988; Werner et al., 1988; Sanders et al., 1988]. Мощность этих карбонатов (обычно кальцита, содержащего стронцианит) достигает 50 м. Предполагается, что они образуются в результате растворения юрских солей и ангидритов нефтяными водами, вследствие чего обогащаются Sr (до 2%) и легким изотопом углерода (δ13С до –50‰). Нельзя не отметить, что минимальные отношения 87Sr/86Sr в карбонатах и ангидритах кэпроков (0.7067‒ 0.7068) идентичны таковым в карбонатных ксенолитах грязевых вулканов Азербайджана, хотя вулканические породы среди юрских нефтеносных формаций запада США отсутствуют ‒ это стронций юрских хемогенных и органогенных осадочных пород.

Рис. 1.

Соотношение изотопного состава стронция в карбонатах из грязевулканических брекчий с изотопным составом стронция в водах тех же вулканов (а), с содержанием стронция (б), с изотопным составом углерода (в), с изотопным составом кислорода (г). 1 – карбонатные обломки из грязевых вулканов Азербайджана, 2 – карбонатные вытяжки из грязевулканических пульп Таманского п-ова [Буякайте и др., 2014], 3 – карбонатные вытяжки из глин майкопской серии (Кубанская сверхглубокая скважина). Пунктирной линией на (а) показано положение вод и карбонатов с идентичными значениями 87Sr/86Sr; пунктирные линии на (б), (в), (г) – расчетные тренды ковариаций.

На рисунке представлены также изотопные характеристики карбонатных вытяжек из глин майкопской серии. Три образца, конечно, не дают адекватного представления о разнообразии майкопских карбонатов, среди которых могут присутствовать как осадочные фазы, так и продукты различных стадий диагенеза и катагенеза. Тем не менее по ним получены вполне ожидаемые результаты, свидетельствующие о заметном участии радиогенного стронция, извлеченного из терригенной компоненты. В одном из проанализированных образцов майкопской свиты изотопный состав стронция лежит в интервале, характерном для изученных грязевулканических карбонатов, однако от последних этот образец сильно отличается по изотопному составу углерода и кислорода (см. рис. (в, г)). Сходство с майкопскими карбонатами демонстрирует единственный уже упоминавшийся образец кальцитового кристалла с вулкана Чеилдаг. Этот образец, скорее всего, либо образовался непосредственно в грязевулканической брекчии, либо захвачен в майкопской серии или терригенной толще другого возраста.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты проведенного изучения карбонатов из брекчий грязевых вулканов Азербайджана подтверждают гетерогенность их источников. Наиболее интересным представляется дальнейшее изучение вулканов Прикуринской области, воды и карбонатные ксенолиты которых связаны, возможно, как с древними (позднеюрскими) соленосными отложениями, так и с более молодыми (кайнозойскими) вулкано-осадочными толщами. Комбинация низких значений δ13С (до ‒49.2‰), высоких содержаний стронция (до 3108 мкг/г) и характерных для позднеюрского океана отношений 87Sr/86Sr (0.70675–0.70690) сближает карбонатные ксенолиты вулкана Бяндован с кэпроками соляных куполов юрских нефтеносных формаций запада США.

Список литературы

  1. Буякайте М.И., Лаврушин В.Ю., Покровский Б.Г. и др. Изотопные системы стронция и кислорода в водах грязевых вулканов Таманского полуострова (Россия) // Литология и полез. ископаемые. 2014. № 1. С. 52‒59.

  2. Буякайте М.И., Лаврушин В.Ю., Покровский Б.Г. Изотопный состав стронция в водах грязевых вулканов Азербайджана // Литология и полез. ископаемые. 2019. № 5. С. 391–403

  3. Лаврушин В.Ю., Гулиев И.С., Киквадзе О.Е. и др. Воды грязевых вулканов Азербайджана: изотопно-химические особенности и условия формирования // Литология и полез. ископаемые. 2015. № 1. С. 3‒29.

  4. Лаврушин В.Ю., Алиев Ад.А., Покровский Б.Г. и др. Изотопно-геохимические характеристики карбонатов из выбросов грязевых вулканов Куринской впадины (Азербайджан) // Литология и полез. ископаемые. 2019. № 3. С. 211‒233.

  5. Prikryl J.D., Posey H.H., Kyle J.K. A petrographic and geochemical model for the origin of calcite cap rock at Damon Mound salt dome, Texas, USA // Chem. Geol. 1988. V. 74. № 1/2. P. 67‒98.

  6. Sanders J.A., Prikryl J.D., Posey H.H. Mineralogic and isotopic constrains on the origin of strontium-rich cap rock, Tatum Dome, Mississippi, USA // Chem. Geol. 1988. V. 74. № 1/2. P. 137‒152.

  7. Werner M.L., Feldman M.D., Knauth L.P. Petrography and geochemistry of water-rock interaction in Richton Dome cap rock (Southern Mississippi, USA) // Chem. Geol. 1988. V. 74. № 1/2. P. 113‒135.

Дополнительные материалы отсутствуют.