Везде

ОНЗ Литология и полезные ископаемые Lithology and Mineral Resources

  • ISSN (Print) 0024-497X
  • ISSN (Online) 3034-5375

δВ в водах грязевых вулканов Керченско-Таманской грязевулканической области (Крымско-Кавказский регион): генезис и условия формирования борной минерализации

Вы можете
Код статьи
S30345375S0024497X25050044-1
DOI
10.7868/S3034537525050044
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Лаврушин В.Ю.
  • Аффилиация: Геологический институт РАН
Ma Y.
  • Аффилиация: Salt Lake Chemistry Analysis and Test Centre, Qinghai Institute of Salt Lakes, Chinese Academy of Sciences (ISL CAS)
You C.-F.
  • Аффилиация: National Cheng Kung University (NCKU)
Айдаркожина А.С.
  • Аффилиация: Геологический институт РАН
Сокол Э.В.
  • Аффилиация: Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН
Lin Y.-P.
  • Аффилиация:
    National Cheng Kung University (NCKU)
    Research Center for Environmental Changes, Academia Sinica
Челноков Г.А.
  • Аффилиация: Геологический институт РАН
Кох С.Н.
  • Аффилиация: Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН
Ma X.
  • Аффилиация:
    Key Laboratory of Petroleum Resources Exploration and Evaluation, Gansu Province, Northwest Institute of Eco-Environment and Resources, Chinese Academy of Sciences
    School of Environmental Studies, China University of Geosciences
Zheng G.
  • Аффилиация:
    Key Laboratory of Petroleum Resources Exploration and Evaluation, Gansu Province, Northwest Institute of Eco-Environment and Resources, Chinese Academy of Sciences
    School of Environmental Studies, China University of Geosciences
Том/ Выпуск
Том / Номер выпуска 5
Страницы
511-539
Аннотация
Определены изотопно-геохимические характеристики бора в водах 21 грязевого вулкана Керченско-Таманской области. В них концентрация бора варьирует от 14 до 550 мг/л, а значения δВ – от +8.3 до +54.7‰, составляя в среднем +21‰. Низкие значения δВ (~+14‰) также были получены в двух пробах пресных вод, отобранных из водоносных горизонтов неоген-четвертичного возраста. Эти данные отражают высокую неоднородность изотопных характеристик бора в водах различного генезиса, разгружающихся на поверхности земли в пределах Керченского и Таманского полуостровов. Показано, что для грязевулканических вод рост концентрации бора обеспечивается за счет поступления в воду бора с низкими значениями δВ (~+10‰). Обнаружена обратная взаимосвязь значений δВ и δО в воде. Она указывает на единые механизмы обогащения водной фазы В и О. Эти процессы являются температурно-зависимыми. Они демонстрируют значимую корреляцию роста концентраций бора ([B]) и снижения δВ с величинами T(Mg–Li)-температур в диапазоне от ~40 до 130°C. Таким образом, наблюдаемые в исследуемых грязевулканических водах вариации [B] и δВ отражают разные глубины формирования солевого состава вод и, соответственно, разные температурные стадии катагенетического преобразования осадочных толщ. Выявленные закономерности, вероятно, связаны с полнотой протекания реакции трансформации смектита в иллит, происходящей в глинистых толщах майкопской серии и сопровождающейся высвобождением больших объемов дегидратационных вод с высокими значениями δО (до +14‰). Наиболее вероятным источником бора с низкими значениями δВ являются разрушающиеся смектиты.
Ключевые слова
грязевые вулканы бор изотопы бора грязевулканические воды Крымско-Кавказский регион
Дата публикации
19.02.2025
Год выхода
2025
Всего подписок
0
Всего просмотров
25

Библиография

  1. 1. Валяев Б.М., Гринченко Ю.И., Ерохин В.Е., Прохоров В.С., Титков Г.А. Изотопный облик газов грязевых вулканов // Литология и полез. ископаемые. 1985. № 1. С. 72–87.
  2. 2. Гуляева Л.А. Бор грязевых вулканов // Результаты исследования грязевых вулканов Крымско-Кавказской геологической провинции. М.: Изд-во АН СССР, 1939. С. 103–123.
  3. 3. Дриц В.А., Коссовская А.Г. Глинистые минералы: смектиты, смешаннослойные образования. М.: Наука, 1990. 214 с.
  4. 4. Дубинина Е.О., Лаврушин В.Ю., Авдеенко А.С. Изотопный аспект формирования вод грязевых вулканов // Доклады РАН. 2004. Т. 398. № 5. С. 672–674.
  5. 5. Ершов В.В., Левин Б.В. Новые данные о вещественном составе продуктов деятельности грязевых вулканов Керченского полуострова // ДАН. 2016. Т. 471. № 1. С. 82–86.
  6. 6. Ковалевский С.А. Грязевые вулканы Южно-Каспийского региона (Азербайджан и Туркмения), 1940. Баку: Азтоптехиздат, 200 с.
  7. 7. Корсаков С.Г., Белуженко Е.В., Черных В.И. и др. Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1:200000. 2-е изд. Серия Кавказская. Объяснительная записка (Электронный ресурс) // Минприроды России, Роснедра, ГНЦ ФГУГП “Южморгеология”, ФГУГП “Кавказгеолсъемка”. М.: ВСЕГЕИ, 2021.
  8. 8. Лаврушин В.Ю., Поляк Б.Г., Прасолов Э.М., Каменский И.Л. Источники вещества в продуктах грязевого вулканизма (по изотопным, гидрохимическим и геологическим данным) // Литология и полез. ископаемые. 1996. № 6. С. 625–647.
  9. 9. Лаврушин В.Ю., Kopf A., Deyhle A., Степанец М.И. Изотопы бора и формирование грязевулканических флюидов Тамани (Россия) и Кахетии (Грузия) // Литология и полез. ископаемые. 2003. № 2. С. 147–182.
  10. 10. Лаврушин В.Ю., Дубинина Е.О., Авдеенко А.С. Изотопный состав кислорода и водорода вод грязевых вулканов Тамани (Россия) и Кахетии (Восточная Грузия) // Литология и полез. ископаемые. 2005. № 2. C. 143–158.
  11. 11. Лаврушин В.Ю., Айдаркожина А., Сокол Э.В., Челноков Г.А., Петров О.Л. Грязевулканические флюиды Керченско-Таманской области: геохимические реконструкции и региональные тренды. Сообщение 1. Геохимические особенности и генезис грязевулканических вод // Литология и полез. ископаемые. 2021. № 6. С. 485–512.
  12. 12. Лаврушин В.Ю., Айдаркожина А., Сокол Э.В., Челноков Г.А., Петров О.Л. Грязевулканические флюиды Керченско-Таманской области: геохимические реконструкции и региональные тренды. Сообщение 2. Генезис грязевулканических газов и региональные геохимические тренды // Литология и полез. ископаемые. 2022. № 1. С. 3–27.
  13. 13. Лагунова И.А. О генезисе бора в водах грязевых вулканов // Советская геология. 1975. № 1. С. 147–152.
  14. 14. Лагунова И.А., Гемп С.Д. О гидрохимических особенностях вод грязевых вулканов Керченско-Таманской области // Материалы по гидрогеологии и геологической роли подземных вод. Л.: ЛГУ, 1971. С. 201–210.
  15. 15. Никитенко О.А., Ершов В.В. Глобальные закономерности формирования химического состава грязевулканических вод // Геохимия. 2021. Т. 66. № 10. С. 887–903.
  16. 16. Попков В.И. Складчато-надвиговые дислокации. М.: Научный мир, 2001. 136 с.
  17. 17. Попков В.И. Чешуйчато-надвиговое строение Северо-Западного Кавказа // ДАН. 2006. Т. 411. № 2. С. 223–226.
  18. 18. Попков В.И., Попков И.В. Структурно-тектонические предпосылки нефтегазоносности и возможные типы ловушек нефти и газа в складчато-орогенных зонах на примере Северо-Западного Кавказа // Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2017. Т. 12. № 2. С. 1–16.
  19. 19. Расцветаев Л.М., Корсаков С.Г., Тверитинова Т.Ю., Семенуха И.Н., Маринин А.В. О некоторых общих особенностях структуры и тектодинамики Северо-Западного Кавказа // Проблемы геологии, полезных ископаемых и экологии юга России и Кавказа: Материалы П международной научной конференции, 21–23 октября 1999 г. Т. 1. Геология, полезные ископаемые, минералогия и геохимия / Отв. ред. И.А. Богуш. Новочеркасск: Южно-Российский государственный технический университет (НПИ), 1999. С. 69–73.
  20. 20. Соколовский Л.Г., Поляков В.А., Голубкова Е.В. Изотопно-легкие подземные воды Азово-Кубанского артезианского бассейна: условия формирования и бальнеологическое значение // Разведка и охрана недр. 2007. № 5. С. 44–47.
  21. 21. Туголесов Д.А., Горшков А.С., Мейснер Л.Б. и др. Тектоника мезо-кайнозойских отложений Черноморской впадины. М.: Недра, 1985. 215 с.
  22. 22. Фëрстер Э., Рëнц Б. Методы корреляционного и регрессионного анализа. М.: Финансы и статистика, 1983. 304 с.
  23. 23. Холодов В.Н. Постседиментационные преобразования в элизионных бассейнах. М.: Наука, 1983. 151 с.
  24. 24. Холодов В.Н. Грязевые вулканы: закономерности размещения и генезис. Сообщение 2. Геолого-геохимические особенности и модель формирования // Литология и полез. ископаемые. 2002. № 4. C. 339–358.
  25. 25. Хорн Р. Морская химия (структура воды и химия гид­росферы). М.: Мир, 1972. 400 с.
  26. 26. Шнюков Е.Ф., Соболевский Ю.В., Гнатенко Г.И. и др. Грязевые вулканы Керченско-Таманской области (атлас). Киев: Наукова Думка, 1986. 148 с.
  27. 27. Шнюков Е.Ф., Шереметьев В.М., Маслаков Н.А. и др. Грязевые вулканы Керченско-Таманского региона. Краснодар: ГлавМедиа, 2005. 176 с.
  28. 28. Якубов А.А., Григорьянц Б.В., Алиев А.Д. и др. Грязевой вулканизм Советского Союза и его связь с нефтегазоносностью. Баку: “ЭЛМ”, 1980. 165 с.
  29. 29. Aydarkozhina A.S., Lavrushin V.Yu., Ermakov A.V., Chelnokov G.A., Zhang L. СO2-Rich Thermal Waters of the Neutrino Research Tunnel (Baksan Neutrino Observatory, North Caucasus) // Doklady Earth Sciences. 2024. V. 515. Part 1. P. 526–534.
  30. 30. Boschetti T. Application of brine differentiation and Langelier–Ludwig plots to fresh-to-brine waters from sedimentary basins: Diagnostic potentials and limits // Journal of Geochemical Exploration. 2011. V. 108. Iss. 2. P. 126–130.
  31. 31. Bruland K.W., Lohan M.C. Controls of trace metals in seawater // Treatise on Geochemistry. 2003. V. 6. P. 23–47.
  32. 32. Chen N.C., Yang T.F., Hong W.L., Yu T.L. et al. Discharge of deeply rooted fluids from submarine mud volcanism in the Taiwan accretionary prism // Sci. Rep. 2020. V. 10(1). 381.
  33. 33. Colten-Bradley V.A. Role of pressure in smectite dehydration – Effects on geopressure and smectite-to-illite transformation // AAPG Bull. 1987(71). P. 1414–1427.
  34. 34. Fitts T.G., Brown K.M. Stess-induced smectite dehydration: ramifications for patterns of freshening and fluid expulsion in the N. Barbados accretionary prism // Earth Planet. Sci. Lett. 1999. V. 172. P. 179–197.
  35. 35. Grew E.S. Boron: from cosmic scarcity to 300 minerals // Elements. 2017. V. 13(4). P. 225–229. https://doi.org/10.2138/gselements.13.4.225
  36. 36. Ishikawa T., Nakazawa T. Boron isotope systematics of marine sediments // Earth Planet. Sci. Lett. 1993. V. 117. P. 567–580.
  37. 37. Karandashev V.K., Leikin A.Yu., Khvostikov V.A. et al. Water analysis by inductively coupled plasma mass spectrometry // Inorganic Materials. 2016. V. 52(14). P. 1391–1404.
  38. 38. Kharaka Y.K., Mariner R.H. Chemical Geothermomethers and Their Application to Formation Waters from Sedimentary Basins // Thermal History of Sedimentary Basins, Methods and Case Histories / Eds N.D. Naeser, T.H. ­McCulloh. N. Y.: Springer-Verlag, 1989. P. 99–117.
  39. 39. Kikvadze O.E., Lavrushin V.Yu., Polyak B.G. Chemical geothermometry: application to mud volcanic waters of the Caucasus region // Front. Earth Sci. 2020. V. 14(4). P. 738–757.
  40. 40. Kopf A., Robertson A.H.F., Clennell M.B., Flecker R. Mecha­nism of mud extrusion on the Mediterranean Ridge // Geomar. Lett. 1998 V. 18/3. P. 97–114.
  41. 41. Kopf A., Deyhle A. Back to the roots: boron geochemist­ry of mud volcanoes and its implications for mobilization depth and global B cycling // Chem. Geol. 2002. V. 192. P. 195– 210.
  42. 42. Kopf A., Deyhle A., Lavrushin V.Yu., Polyak B.G. et al. Isotopic evidence for deep gas and fluid migration from mud volcanoes in a zone of incipient continental collision (Caucasus, Russia) // Int. J. Earth Sciences. 2003. V. 92. P. 407–426.
  43. 43. Lemarchand D., Gaillardet J., Lewin E., Allegre C.J. The influence of rivers on marine boron isotopes and implications for reconstructing past ocean pH // Nature. 2000. V. 408(6815). P. 951–954.
  44. 44. Palmer M.R., Spivack A.J., Edmond J.M. Themperature and pH controls over isotopic fractionation during adsorption of boron on marine clay // Geochim. Cosmochim. Acta. 1987. V. 51(9). P. 2319–2323.
  45. 45. Palmer M.R., Swihart G.H. Boron isotope geochemistry: an overview // Boron: Mineralogy, Petrology, and Geoche­mistry. Reviews in Mineralogy. V. 33. 2nd edition / Eds E.S. Grew, L.M. Anovitz. Chantilly, Virginia, USA: Miner. Soc. Amer., 1996. P. 709–744.
  46. 46. Palmer M.R. Boron cycling in subduction zone // Elements. 2017. № 13. P. 237–242. https://doi.org/10.2138/gselements.13.4.237
  47. 47. Saffer D.M., Kopf A.J. Boron desorption and fractionation in Subduction Zone Fore Arcs: Implications for the sources and transport of deep fluids // Geochem. Geophys. Geosyst. 2016. V. 17. P. 4992–5008.
  48. 48. Sokol E., Kokh S., Kozmenko O. et al. Mineralogy and geochemistry of mud volcanic ejecta: a new look at old issues (a case study from the Bulganak field, Northern Black Sea) // Minerals. 2018. V. 8. P. 344. https://doi.org/10.3390/min8080344
  49. 49. Sokol E.V., Kokh S.N., Kozmenko O.A., Lavrushin V.Yu. et al. Boron Fate in an Onshore Mud Volcanic Environment: Case Study from the Kerch Peninsula, the Caucasus Continental Collision Zone // Chem. Geol. 2019. V. 525. P. 58–81.
  50. 50. Spivack A.J., Edmond J.M. Boron isotope exchange between seawater and oceanic cust // Geochim. Cosmochim. Acta. 1987a. V. 51(5). P. 1033–1043.
  51. 51. Spivack A.J., Palmer M.R., Edmond J.M. The sedimentary cycle of the boron isotopes // Geochim. Cosmochim. Acta. 1987b. V. 51(7). P. 1939–1949.
  52. 52. Vengosh A., Gieskes J., Mahn C. New evidence for the origin of hypersaline pore fluids in the Mediterranean basin // Chem. Geol. 2000. V. 163(1–4). P. 287–298.
  53. 53. Wang Q.Z., Xiao Y.K., Wang Y.H. et al. Boron separation by the two-step ion-exchange for the isotopic measurement of boron // Chin. J. Chem. 2002. V. 20. P. 45−50.
  54. 54. Williams L.B., Hervig R.L., Holloway J.R., Hutcheon I. Boron isotope geochemistry during diagenesis. Part I. Experi­mental determination of fractionation during illitization of smectite // Geochim. Cosmochim. Acta. 2001a. V. 65. P. 1769–1782.
  55. 55. Williams L.B., Hervig R.L., Hutcheon I. Boron isotope geochemistry during diagenesis: Part II. Applications to orga­nic-rich sediments // Geochim. Cosmochim. Acta. 2001b. V. 65. P. 1783–1794.
  56. 56. Xiao Y.K., Beary E.S., Fassett J.D. An improved method for the high-precision isotopic measurement of boron by thermal ionization mass spectrometry // Int. J. Mass Spectrom. Ion Processes. 1988. V. 85. P. 203–213.
  57. 57. You C.F., Spivack A.J., Gieskes J.M. et al. Experimental study of boron geochemistry: implication for fluid processes in convergent margin // Geochim. Cosmochim. Acta. 1995. V. 59. Р. 2435–2442.
  58. 58. You C.F., Spivack A.J., Gieskes J.M. et al. Boron contents and isotopic compositions in pore waters: a new approach to determine temperature induced artifacts – geochemical implications // Mar. Geol. 1996. V. 129. Р. 351–361.
  59. 59. You C.F., Gieskes J.M., Lee T. et al. Geochemistry of mud volcano fluids in the Taiwan accretionary prism // Appl. Geochem. 2004. V. 19(5). Р. 695–707.
QR
Перевести

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Высшая аттестационная комиссия

При Министерстве образования и науки Российской Федерации

Scopus

Научная электронная библиотека