Lithochemical cyclicity of the Solikamsk formation in the south-western part of the Solikamsk depression (Lower Perm, Perm krai)

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

New data on the lithochemistry of clay-and-carbonate rocks of the Solikamsk Formation (Ufimian stage of the lower Permian) in the southwestern part of the Solikamsk depression of the Pre-Ural foredeep are presented. The cyclicity of sedimentation was determined by the introduction of aluminum-and-silicate materials into the evaporite and then into the marine basin by land waters. In the Solikamsk formation nine cyclites have been identified, in which the content of clay minerals in the rock first gradually increases and then relatively decreases (for carbonates (dolomite + calcite) the reverse distribution is inherent). The presence of sulfate layers is not related to the general direction of Solikamsk sedimentation, but only reflects individual periods of increased evaporitization. Analysis of the chemical composition of the terrigenous component of the Solikamsk rocks and the main paleoclimatic indices (CIA, CIW and ICV) made it possible to show the difference in the incoming material. At the beginning of Solikamsk time, the paleobasin received predominantly petrochemically mature material, probably significantly clayed with a high content of quartz. In the middle of the Solikamsk time, it was replaced by less weathered material (rocks of basic and intermediate composition). At the end of the Solikamsk time, terrigenous material, predominantly of quartz and potassium feldspar composition, was brought into the paleobasin by land waters.

Full Text

Restricted Access

About the authors

T. А. Utkina

Mining Institute, Ural Branch of the RAS

Author for correspondence.
Email: tatyanaak89@mail.ru
Russian Federation, 614007, Perm, Sibirskaya str.,78-A

I. I. Chaikovskiy

Mining Institute, Ural Branch of the RAS

Email: ilya@mi-perm.ru
Russian Federation, 614007, Perm, Sibirskaya str.,78-A

References

  1. Валяшко М.Г. К познанию основных физико-химических закономерностей в развитии соляных озер // Доклады Академии наук СССP. 1939. Т. 23. № 7. С. 688–693.
  2. Вишняков С.Г. Карбонатные породы и полевое исследование их пригодности для известкования почв. Л.: Типография им. Котлякова, 1933. 21 с. (Карбонатные породы Ленинградской области, Северного края и Карельской АССР: в 13 брошюрах.)
  3. Иванов А.А., Воронова М.Л. Верхнекамское месторождение калийных солей. Л.: Недра, 1975. 219 с.
  4. Игнатьев В.И. Формирование Волго-Уральской антеклизы в пермский период. Казань: Изд-во Казанского унив-та, 1976. 256 с.
  5. Исаева Г.А., Калинина Т.А. Глинистые минералы в зоне выветривания надсолевых отложений Верхнекамского месторождения // Уральская минералогическая школа – 2016. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2016. С. 39–42.
  6. Калинина Т.А. Текстурно-структурная характеристика сульфатных отложений Пермского Прикамья // Стратегия и процессы освоения георесурсов // Сборник научных трудов. Вып. 10. Пермь, 2012. С. 10–12.
  7. Калинина Т.А., Чайковский И.И. Литохимия пелитоморфных пород соликамской свиты Верхнекамского месторождения солей // Горное эхо. 2015. № 1(58). С. 28–32.
  8. Калинина Т.А., Чиркова Е.П., Чайковский И.И. Геохимия терригенно-карбонатных и сульфатных пород соликамской свиты Соликамской впадины (Предуральский краевой прогиб) // Вестник Пермского университета. Геология. 2016. Вып. 1. С. 14–25.
  9. Копнин В.И. Соликамский калиеносный бассейн // Пермская система Земного Шара: путеводитель геол. экскурсий. Ч. 3. Пермское Приуралье. Свердловск, 1991. С. 103–135.
  10. Кудряшов А.И. Верхнекамское месторождение солей. М.: Эпсилон Плюс, 2013. 368 с.
  11. Литогеохимия терригенных ассоциаций южных впадин Предуральского прогиба / Отв. ред. А.В. Маслов / Маслов А.В., Мизенс Г.А., Бадида Л.В. и др. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2015. 308 с.
  12. Маслов А.В. Некоторые литогеохимические и изотопно-геохимические особенности глинистых пород и перерывы в стратотипе рифея // Литосфера. 2024. Т. 24. № 1. С. 29–48. https://doi.org/org/10.24930/1681-9004-2024-24-1-29-48
  13. Методы анализа рассолов и солей / Отв. ред. Ю.В. Морачевский, Е.М. Петрова // Труды ВНИИГ. Вып. 47. М.: Изд-во “Химия”, 1965. 404 с.
  14. Мигунов Л.В. Инфильтрационная минеральная зональность надсолевых толщ. СПб.: Наука, 1994. 150 с.
  15. Мизенс Г.А. Верхнепалеозойский флиш Западного Урала. Екатеринбург: УрО РАН, 1997. 230 с.
  16. Оборин А.А., Хурсик В.З. Литофации нижнепермских отложений пермского Предуралья // Труды ВНИГНИ (Камское отделение). Вып. 118. Пермь: Пермское книжное изд-во, 1973. С. 151–183.
  17. Трапезников Д.Е. Палеогеографические и палеотектонические обстановки Соликамской впадины в уфимское время / Автореф. … дисс. канд. геол.-мин. наук. Пермь, 2019. 20 с.
  18. Третьяков Ю.А., Сапегин Б.И. Стратификация соляно-мергельной толщи района Верхнекамского месторождения калийных солей. // Строение и условия образования соленосных формаций. Новосибирск: Наука, 1981. С. 52–59.
  19. Чайковский И.И., Бубнова М.В. Геохимия пелитоморфных пород Соликамской свиты // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении. Научные чтения памяти П.Н. Чирвинского // Сборник научных статей. Вып. 24. Пермь: ПГНИУ, 2021. С. 286–295.
  20. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. Основы литохимии. СПб.: Наука, 2000. 479 с.
  21. Cox R., Lowe D.R., Cullers R.L. The influence of sediment recycling and basement composition on evolution of mudrock chemistry in southwestern United States // Geochim. Cosmochim. Acta. 1995. V. 59. P. 2919–2940.
  22. Harnois L. The CIW index: a new chemical index of weathering // Sediment. Geol. 1988. V. 55(3–4). P. 319–322.
  23. Herron M.M. Ceochemical classification of terrigenous sands and shales from core or log date // J. Sed. Petrol. 1988. V. 58. P. 820–829.
  24. Jenkyns H., Macfarlane S. The chemostratigraphy and environmental significance of the Marlstone and Junction Bed (Beacon Limestone, Toarcian, Lower Jurassic, Dorset, UK) // Geol. Mag. 2022. V. 159. P. 357–371.
  25. Knudsen Ch., Lauridsen B. Geochemistry of the Maastrichtian Rоrdal Member, Jylland, Denmark: Ce anomaly as a palaeo-redox proxy // GEUS Bulletin. 2016. № 35. P. 51–54. https://doi.org/10.34194/geusb.v35.4926
  26. Lei H., Huang W., Jiang Q. et al. Genesis of clay minerals and its insight for the formation of limestone marl alterations in Middle Permian of the Sichuan Basin // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2022. V. 218. n. page. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2022.111014
  27. Liang Ch., Cao Y., Jiang Z. et al. Shale oil potential of lacustrine black shale in the Eocene Dongying depression: Implications for geochemistry and reservoir characteristics // AAPG Bulletin. 2017. V. 101(11). P. 1835–1858. https://doi.org/10.1306/01251715249
  28. Naujokaitytė J., Garb M.P., Thibault N. et al. Milankovitch cyclicity in the latest Cretaceous of the Gulf Coastal Plain, USA // Sediment. Geol. 2021. V. 421. n. page. https://doi.org/10.1016/j.sedgeo.2021.105954
  29. Nesbitt H.W., Young G.M. Early Proterozoic climates and plate motions inferred from major element chemistry of lutites // Nature. 1982. V. 299. P. 715–717.
  30. Nohl T., Steinbauer M., Sinnesael M. et al. Detecting initial aragonite and calcite variations in limestone–marl alternations // Sedimentology. 2021. V. 68(7). n. page. https://doi.org/10.1111/sed.12885
  31. Visser J.N.J., Young G.M. Major element geochemistry and paleoclimatology of the Permo-Carboniferous glaciogene Dwyka Formation and post-glacial mudrocks in Southern Africa // Paleogeogr. Paleoclimatol. Paleoecol. 1990. V. 81. P. 49–57.
  32. Yasukawa K., Tanaka E., Miyazaki T. et al. High-dimensional chemostratigraphy of pelagic clay in the western North Pacific Ocean revealed via an unsupervised clustering aproach // Paleoceanogr. Paleoclimatol. 2023. V. 38. P. 1–21. https://doi.org/org/10.1029/2023PA00464

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Position of the Solikamsk depression in the structure of the Pre-Ural marginal trough. 1 – depressions; 2 – saddles; 3 – contour of the salt deposit of the Verkhnekamskoye salt deposit; 4 – geological boundaries (a – thickness; b – tectonic elements) (according to [Kudryashov, 2013]).

Download (59KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Variations in the content of rock-forming minerals of the Solikamsk suite along the section of wells 2211 and 2010. The Roman numerals indicate the ordinal number of the cyclite.

Download (170KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Comparison of borehole sections 2211 and 2010. 1 – marls; 2 – clayey limestones; 3 – clayey dolomites; 4 – gypsum. The Roman numerals indicate the ordinal number of the cyclite.

Download (45KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Evolution of the composition of Solikamsk clay-carbonate rocks in the section of borehole 2211. a – ratio of clay, calcite and dolomite in marl; b – connection of rock composition points by lines (vectors) in a sequence reflecting their position in the section (from early to late); c – prevailing factors determining sedimentation during the period of cyclite formation (the numbers show the proportion of vectors (sequences) in percent). Roman numerals indicate the ordinal number of the cyclite.

Download (55KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Evolution of the composition of Solikamsk clay-carbonate rocks in the section of well 2010. See Fig. 4 for legend.

Download (50KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Variations in the average content of the main oxides of the terrigenous component and the median values ​​of HM and SMM in the Solikamsk clay-carbonate rocks. 1 – well 2211; 2 – well 2010.

Download (52KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Points of the composition of the terrigenous component of the rocks of the Solikamsk suite on the classification diagram log(SiO2/Al2O3)–log(Fe2O3total/K2O) [Herron, 1988].

Download (72KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Position of figurative points of the terrigenous component in the rocks of the Solikamsk suite on the FM–NKM diagrams. I – kaolinite dominates in the composition of the clay substance; II – smectite predominates, kaolinite is present, illite occurs; III – chlorite dominates with a subordinate role of Fe-micas; IV – chlorite and illite; V – chlorite, smectite and illite; VI – mainly illite clays with a significant amount of potassium feldspars. Field boundaries – according to [Yudovich, Ketris, 2000]; Arabic numerals indicate the ordinal numbers of cyclites.

Download (65KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Variations in median values ​​of the CIA, CIW and ICV indices along the Solikamsk suite section. 1 – well 2211; 2 – well 2010.

Download (23KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».