A method for estimating of integral roundness index for a detrital zircons set: a case of the sequences from the Cimmerides of the Mountainous Crimea

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A technique that allows to evaluate the degree of roundness of detrital zircon grains on a five-point scale according to the degree of preservation of the vertices, edges and faces of the crystals is presented. Based on the results of the degree of roundness of individual grains, the integral index SOs is calculated for a sample from various stratigraphic units. The obtained data makes it possible to determine the proportion of grains of different classes in different strata, to assess the degree of similarity/difference of samples, which can be an additional criterion when dividing sedimentary sections. The proposed method is used to compare the roundness characteristics of detrital zircons from a number of sedimentary sequences of the Cimmerides of the Crimean Mountains. It is shown that the sandstones of the Chenka sequence, relative to the sandstones of the flysch sequences, are characterized by a higher proportion of unrounded and weakly rounded zircon grains and a virtual absence of completely rounded grains. The values of the integral roundness index SOs for zircons from sandstones of the Tauride Groupe have showed values of 3.41 and 3.95, and for the Chenka sequence – 2.55. Thus, a significant difference in SOs was recorded between the studied strata, which is also confirmed by the values of the mutual pair coefficients p, calculated using the Kolmogorov–Smirnov test.

Full Text

Restricted Access

About the authors

T. V. Romanyuk

Schmidt Institute Physics of the Earth, Russian Academy of Science

Author for correspondence.
Email: t.romanyuk@mail.ru
Russian Federation, 123242, Moscow, Bolshaya Gruzinskaya str., 10, bld. 1

P. D. Kotler

Kazan Federal University; SobolevInstitute of Geology and Mineralogy, Siberian Branch, Russian Academy of Science

Email: pkotler@yandex.ru
Russian Federation, 420111, Kazan, Kremlyevskaya str., 18; 630090, Novosibirsk, Acad. Koptyug ave., 3

References

  1. Абдулла Д. Структура Качинского антиклинория (Горный Крым) // Вестник Ленинград. ун-та. Сер. геол. и географ. 1968. № 18. С. 40–50.
  2. Атлас текстур и структур осадочных горных пород. Т. 1. Обломочные и глинистые породы / Ред. А. В. Хабаков. М.: Госгеолтехиздат, 1962. 730 с.
  3. Бархатов Б. П. О соотношении между таврической и эскиординской свитами Горного Крыма // Вестник Ленинград. ун-та. 1955. № 7. С. 123–135.
  4. Васильева Л. Б. О стратиграфическом расчленении таврической формации Горного Крыма // Бюлл. МОИП. Отд. геол. 1952. Т. XXVII(5). C. 53–79.
  5. Геологическое строение Качинского поднятия Горного Крыма. Стратиграфия мезозоя / Ред. О. А. Мазарович, В. С. Милеев. М.: Изд-во МГУ, 1989. 168 с.
  6. Горная энциклопедия / Гл. ред. Е. Е. Козловский. М.: Советская энциклопедия, 1987. Т. 3. 553 с.
  7. Каулина Т. В. Образование и преобразование циркона в полиметаморфических комплексах. Апатиты: Изд-во Кольского научного центра РАН, 2010. 144 с.
  8. Кликушин В. Г. О триасовых и раннеюрских криноидеях Крыма // Бюлл. МОИП. Отд. геол. 1988. Т. 63. Вып. 6. С. 71–79.
  9. Кузнецов Н. Б., Романюк T. В., Никишин А. М., Страшко А. В., Колесникова A. A., Дубенский А. С., Шешуков В. С., Ляпунов С. М., Новикова А. С., Мос- ковский Д. В. Источники сноса верхнетриасово-нижнеюрского флиша и средне-верхнеюрских грубообломочных толщ киммерид Горного Крыма по результатам U-Th-Pb изотопного датирования зерен детритового циркона // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2022а. Т. 30. № 4. С. 52‒75. https://doi.org/10.31857/S0869592X22040056
  10. Кузнецов Н. Б., Романюк T. В., Страшко А. В., Новикова А. С. Офиолитовая ассоциация мыса Фиолент (запад Горного Крыма) – верхнее ограничение возраста по результатам U–Pb изотопного датирования плагиориолитов (скала Монах) // Записки горного института. 2022б. T. 255. С. 435‒447. https://doi.org/10.31897/PMI.2022.37
  11. Кузнецов Н. Б., Страшко А. В., Романюк Т. В., Никишин А. М., Московский Д. В., Новикова А. С., Дубенский A. С., Шешуков В. С. Результаты U-Th-Pb датирования зерен детритового циркона из ченкских песчаников – вклад в стратиграфию киммерид Горного Крыма // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2024. Т. 32. № 3.
  12. Кухаренко А. А. Количественный анализ формы галек из древнего аллювия р. Койвы // Советская геология. 1947. № 18. С. 146–155.
  13. Логвиненко Н. В., Карпова Т. В., Шапошников Д. П. Литология и генезис таврической формации Крыма. Харьков: Изд-во Харьковского ун-та, 1961. 400 с.
  14. Маслов А. В. Осадочные породы: методы изучения и интерпретации полученных данных / Учебное пособие. Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2005. 289 с.
  15. Муратов М. В. Тектоника и история развития Альпийской геосинклинальной области юга европейской части СССР и сопредельных стран // Тектоника СССР. Т. 2. М., Л.: Изд-во АН СССР, 1949. 510 с.
  16. Никишин А. М., Махатадзе Г. В., Габдуллин Р. Р. Худолей А. К., Рубцова Е. В. Битакские конгломераты как ключ для понимания среднеюрской геологической истории Крыма // Вестник МГУ. Сер. 4. Геология. 2016. № 6. С. 20‒27.
  17. Никишин А. М., Романюк T. В., Московский Д. В., Кузнецов Н. Б., Колесникова A. A., Дубенский А. С., Шешуков В. С., Ляпунов С. М. Верхнетриасовые толщи Горного Крыма: первые результаты U–Pb датирования детритовых цирконов // Вестник МГУ. Серия 4. Геология. 2020. № 2. С. 18–32.
  18. Панов Д. И. Ченкская свита (нижняя юра) юго-западного Крыма: проблемы стратиграфического положения и возраста // Бюлл. МОИП. Отд. геол. 2015. Т. 90. Вып. 4. С. 31–41.
  19. Панов Д. И., Болотов С. Н., Самарин Е. Н., Гостев М. Ю. Перерывы в разрезе триасово-юрских отложений Горного Крыма и их историко-геологическое значение // Вестник МГУ. Сер. 4. Геология. 2004. № 2. С. 21–31.
  20. Панов Д. И., Бурканов Е. И., Гайдук В. В., Илькевич Д. Г. Новые данные по геологии триасовых и нижнеюрских отложений в междуречье Марты и Бодрака (юго-западная часть Горного Крыма) // Вестник МГУ. Сер. 4. Геология. 1978. № 1. С. 47–55.
  21. Панов Д. И., Панченко И. В., Косоруков В. Л. Нижнетаврическая свита (верхний триас) на Качинском понятии Горного Крыма // Вестник МГУ. Сер. 4. Геология. 2011. № 2. С. 13–21.
  22. Романюк Т. В., Кузнецов Н. Б., Рудько С. В., Колесникова А. A., Московский Д. В., Дубенский А. С., Шешуков В. С., Ляпунов С. М. Этапы каменноугольно-триасового магматизма в Причерноморье по результатам изотопно-геохронологического изучения зерен детритового циркона из юрских грубообломочных толщ Горного Крыма // Геодинамика и тектонофизика. 2020. № 3. С. 453‒473.
  23. Рудько С. В., Кузнецов Н. Б., Белоусова Е. А., Романюк Т. В. Возраст, Hf-изотопная систематика детритовых цирконов и источник сноса конгломератов г. Южная Демерджи, Горный Крым // Гео- тектоника. 2019. № 5. С. 36–61. doi: 10.31857/S0016-853X2019536-61
  24. Рудько С. В., Кузнецов Н. Б., Романюк Т. В., Белоусова Е. А. Строение и основанный на первых результатах U/Pb-датирования детритных цирконов возраст конгломератов г. Южная Демерджи (верхняя юра, Горный Крым) // Докл. РАН. 2018. Т. 483. № 3. С. 306–309.
  25. Рухин Л. Б. Основы литологии. Л., 1969. 704 с.
  26. Стафеев А. Н., Суханова Т. В., Латышева И. В., Косоруков В. Л., Ростовцева Ю. И., Смирнова С. Б. Ченкская толща песчаников (нижняя юра) Горного Крыма: стратиграфия и условия осадконакопления // Вестник МГУ. Серия 4. Геология. 2014. № 6. С. 40–48.
  27. Тевелев Арк.В., Коварская В. Е., Татаринова Д. С. Литологический состав, спорово-пыльцевые спект- ры и условия образования пород ченкской свиты Юго-Западного Крыма // Вестник МГУ. Серия 4. Гео- логия. 2012. № 2. С. 14–24.
  28. Фиколина Л. А., Белецкий С. В., Белокрыс О. А., Деренюк Д. Н., Краснорудская С. И., Обшарская Н. Н., Король Б. И., Ивакин М. Н., Шевчук Н. В., Дяченко Л. Н., Аверина В. Н., Пересадько И. Н., Пупышева В. Г., Се- вастьянова В. П. Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1: 1000000. Третье поколение. Сер. Скифская. Лист L-36 – Симферополь. Объяснительная записка. СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 2019. 979 с.
  29. Хабаков А. В. Краткая инструкция для полевого исследования конгломератов. Л., М.: Госгеологоразведиздат, 1933. 14 с.
  30. Хабаков А. В. Об индексах окатанности галечников // Советская геология. 1946. № 10. С. 17–32.
  31. Шванов В. Н. Литостратиграфия и структура таврической свиты в бассейне р. Бодрак в Крыму // Вестник Ленинград. ун-та. Сер. геология и география. 1966. Вып. 1. № 6. С. 153–156.
  32. Шванов В. Н. Песчаные породы и методы их изучения. Л.: Недра, 1969. 248 с.
  33. Beat M. A., Shepard F. P. A use of roundness to determine depositional environments // J. Sediment. Petrol. 1956. № 26. P. 49–60.
  34. Belousova E. A., Griffin W. L., O’Reilly S. Y. Zircon crystal morphology, trace element signatures and Hf isotope composition as a tool for petrogenetic modeling: examples from eastern Australian granitoids // J. of Petrology. 2006. V. 47. № 2. P. 329–353.
  35. Benn D. I., Ballantyne C. K. The description and representation of particle shape // Earth Surface Processes and Landforms. 1993. № 18. P. 665–672.
  36. Blott S. J., Pye K. Particle shape: a review and new methods of characterization and classification // Sedimento- logy. 2008. V. 55. P. 31–63.
  37. Cawood P. A., Hawkesworth C. J., Dhuime B. Detrital zircon record and tectonic setting // Geology. 2012. V. 40. № 10. P. 875–878.
  38. Corfu F., Hanchar J. M., Hoskin P.-W.O., Kinny P. Atlas of Zircon Textures // Reviews in Mineralogy and Geoche-mistry. 2003. V. 53. № 1. P. 469–500.
  39. Crofts R. S. A visual Measure of Single Particle Form for use in the Field // J. of Sedimentary Petrology. 1974. V. 46. P. 931‒934.
  40. Davis D. W., Williams I. S., Krogh T. E. Historical deve-lopment of U–Pb geochronology / Eds J. M. Hanchar, P.W.O. Hoskin // Reviews in Mineralogy and Geoche-mistry. 2003. V. 53. P. 145–181.
  41. Dickinson W. R., Gehrels G. E. Use of U–Pb ages of detrital zircons to infer maximum depositional ages of strata: a test against a Colorado Plateau Mesozoic database // Earth and Planet. Sci. Lett. 2009. V. 288. № 1. P. 115–125.
  42. Fisher P. F., Bridgland D. R. Analysis of pebble morpho-logy // Clast Lithological Analysis / Ed. D. R. Bridgland. Cambridge: Quaternary Research Association, 1986. P. 43–72.
  43. Fu B., Mernagh T. P., Kita N. T., Kemp A. I.S., Valley J. W. Distinguishing magmatic zircon from hydrothermal zircon: A case study from the Gidginbung high-sulphidation Au–Ag–(Cu) deposit, SE Australia // Chemical Geology. 2009. V. 259. P. 131–142.
  44. Gehrels G. E. Introduction to detrital zircon studies of Paleozoic and Triassic strata in western Nevada and northern California // Special Paper of the Geological Society of America. 2000. № 347. P. 1–17.
  45. Gehrels G. E. Detrital zircon U–Pb geochronology applied to tectonics // Annual Review of Earth and Planet. Sciences. 2014. V. 42. № 1. P. 127–149.
  46. Griffiths J. C., Currey J. R. Sphericity and roundness of quartz grains // Geol. Soc. Amer. Bull. 1955. V. 66. P. 1075–1096.
  47. Guynn J., Gehrels G. E. Comparison of detrital zircon age distributions in the K-S test. Tucson: University of Arizona, Arizona LaserChron Center, 2010. 16 p.
  48. International Chronostratigraphic Chart. Int. Commission on Stratigraphy. 2020 (http://www.stratigraphy.org/ICSchart/ChronostratChart2020–01.pdf).
  49. Krumbein W. C. Measurement and geological significance of shape and roundness of sedimentary particles // J. Sediment. Petrol. 1941. V. 11. № 2. P. 64–72.
  50. Kuznetsov N. B., Belousova E. A., Griffin W. L., O’Reilly S.Y., Romanyuk T. V., Rud’ko S. V. Pre-Mesozoic Crimea as a continuation of the Dobrogea platform: Insights from detrital zircons in Upper Jurassic conglomerates, Mountainous Crimea // Intern. J. Earth Sci. 2019. V. 108. № 7. P. 2407–2428.
  51. Nachtergaele S., De Grave J. AI-Track-tive: open-source software for automated recognition and counting of surface semi-tracks using computer vision (artificial intelligence) // Geochronology. 2021. V. 3. № 1. P. 383–394.
  52. Nikishin A. M., Wannier M., Alekseev A. S., Almendin-ger O. A., Fokin P. A., Gabdullin R. R., Khudoley A. K., Kopaevich L. F., Mityukov A. V., Petrov E. I., Rubsova E. V. Mesozoic to recent geological history of southern Crimea and the Eastern Black Sea region. Tectonic Evolution of the Eastern Black Sea and Caucasus // Geol. Soc. London, Spec. Publ. 2015. V. 428. P. 241‒264.
  53. Pettke T., Audetat A., Schaltegger U., Heinrich C. A. Magmatic-to-hydrothermal crystallization in the W-Sn mine-ralized Mole Granite (NSW, Australia)—Part II: evolving zircon and thorite trace element chemistry // Chemical Geology. 2005. V. 220. P. 191–213.
  54. Pettijohn F. J. Sedimentary Rocks / Second Edition. N. Y.: Harper and Brothers, 1957. 718 p.
  55. Powers M. S. A new roundes scale for sedimentary particles // Journal of Sedimentary Petrology. 1953. V. 23. P. 117‒119.
  56. Ramezani J., Dunning G. R., Wilson M. R. Geologic setting, geochemistry of alteration, and U–Pb age of hydrothermal zircon from the Silurian Stog’er Tight gold prospect, Newfoundland Appalachians, Canada // Exploration and Mining Geology. 2000. V. 9. P. 171–188.
  57. Rubatto D. Zircon: The Metamorphic Mineral // Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 2017. V. 83. № 1. P. 261–295.
  58. Rubin J. N., Henry C. D., Price J. G. Hydrothermal zircons and zircon overgrowths, Sierra-Blanca Peaks, Texas // American Mineralogist. 1989. V. 74. P. 865–869.
  59. Rubin J. N., Henry C. D., Price J. G. The mobility of zirconium and other “immobile” elements during hydrothermal alteration // Chemical Geology. 1993. V. 110. № 1–3. P. 29–47.
  60. Russell R. D., Taylor R. E. Roundness and shape of Mississippi River sands // J. Geol. 1937. V. 45. P. 225–267.
  61. Schaltegger U., Pettke T., Audétat A., Reusser E., Heinrich C. A. Magmatic-to-hydrothermal crystallization in the W–Sn mineralized Mole Granite (NSW, Australia) – Part I: crystallization of zircon and REE-phosphates over three million years – a geochemical and U–Pb geochronological study // Chemical Geology. 2005. V. 220. P. 215–235.
  62. Wadell H. Volume shape and roundness of rock partic-les // J. Geol. 1932. V. 40. № 5.
  63. Wadell H. Sphericity and roundness of rock partic-les // J. Geol. 1933. V. 41. № 3.
  64. Yang G., Chen R.-X., Zheng Y.-F., Xia Q.-X., Yu Y.-J., Li K., Hu Z., Gong B., Zha X.-P. Multiple Episodes of Zircon Growth during Anatectic Metamorphism of Metase-dimentary Rocks in Collisional Orogens: Constraints from Felsic Granulites in the Bohemian Massif // J. of Earth Science. 2023. V. 34. № 3. P. 609‒639.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Conceptual simplified, generalized stratigraphic scheme of the Triassic-Jurassic flysch and Jurassic coarse-grained strata of the Crimean Mountains – according to [Kuznetsov et al., 2024]. Identification of the Lower Taurian and Upper Taurian formations in the Taurian series – according to [Panov et al., 2011; Stafeev et al., 2014]. Stratigraphic scale – according to [International …, 2020].

Download (885KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. 1 Classification of zircon grains by degree of roundness and quantitative determination of the Ozr parameter, which characterizes its roundness.

Download (76KB)
Indexing metadata
4. Fig. 2. 2. Classification of zircon grains by degree of roundness and quantitative determination of the Ozr parameter, which characterizes its roundness.

Download (62KB)
Indexing metadata
5. Fig. 2. 3. Classification of zircon grains by degree of roundness and quantitative determination of the Ozr parameter, which characterizes its roundness.

Download (78KB)
Indexing metadata
6. Fig. 2. 4. Classification of zircon grains by degree of roundness and quantitative determination of the Ozr parameter, which characterizes its roundness.

Download (74KB)
Indexing metadata
7. Fig. 2. 5. Classification of zircon grains by degree of roundness and quantitative determination of the Ozr parameter, which characterizes its roundness.

Download (52KB)
Indexing metadata
8. Fig. 3. Histograms of the values ​​of the parameters roundness (a) and elongation (b) for a sample of 128 zircon grains from the sandstones of the Chenkskaya formation (sample K20-114, block АВС-7).

Download (283KB)
Indexing metadata
9. Fig. 4. “Roundness-roundness” diagram for a sample of 128 zircon grains from the Chenka sandstones (sample K20-114, block АВС-7).

Download (194KB)
Indexing metadata
10. Fig. 5. Comparison of transmitted light images with a set of parameters (roundness class I, roundness Ozr, elongation Ubl and roundness Okr) for some zircon grains from the Chenka sandstones (sample K20-114, block АВС-7).

Download (347KB)
Indexing metadata
11. Fig. 6. Proportions in percentages of the amount of grains of detrital zircon of different roundness classes from the Chenkskaya sandstones, some flysch and coarse-grained (conglomerate) strata of the Kimmerides of the Crimean Mountains, as well as plagiorhyolites of the Monk rock (according to the results given in Table 2).

Download (362KB)
Indexing metadata
12. Fig. 7. Comparison of cumulative distribution functions of the roundness value of detrital zircon grains (Ozr) from the Chenkskaya sandstones, some flysch and coarse-grained (conglomerate) strata of the Kimmerides of the Crimean Mountains. For the stratigraphic reference of the samples, see Fig. 1.

Download (363KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies