C, O Isotopic Composition of the Neoproterozoic Pre-, Syn-, and Post-Glacial Carbonates of the Longdor Uplift and the Western Slope of the Aldan Shield (South of the Siberian Platform)

A. V. Shatsillo; Шацилло А. В.; S. V. Rudko; Рудько С. В.; I. V. Latysheva; Латышева И. В.; B. G. Pokrovsky; Покровский Б. Г.; D. V. Rudko; Рудько Д. В.; I. V. Fedyukin; Федюкин И. В.; A. B. Kuznetsov; Кузнецов А. Б.

doi:10.31857/S0024497X22700021

C, O Isotopic Composition of the Neoproterozoic Pre-, Syn-, and Post-Glacial Carbonates of the Longdor Uplift and the Western Slope of the Aldan Shield (South of the Siberian Platform)

Authors: Shatsillo A.V.¹, Rudko S.V.², Latysheva I.V.², Pokrovsky B.G.², Rudko D.V.¹, Fedyukin I.V.¹, Kuznetsov A.B.³
Affiliations:
1. Schmidt Institute of Physics of the Earth RAS
2. Geological Institute RAS
3. Institute of Precambrian Geology and Geochronology RAS
Issue: No 2 (2023)
Pages: 140-162
Section: Articles
URL: https://journals.rcsi.science/0024-497X/article/view/137909
DOI: https://doi.org/10.31857/S0024497X22700021
EDN: https://elibrary.ru/IIWOBW
ID: 137909

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Here we present new data on the C and O isotopic composition in the Neoproterozoic carbonates of the Ballaganakh and Dal’naya Taiga horizons of the southeastern margin of the Patom paleobasin. In the upper part of the Ballaganakh horizon, a negative δ¹³С anomaly was established. It is comparable in amplitude and stratigraphic position to the Trezona anomaly, which preceded the Marinoan glaciation. The carbonate layers in the glacial deposits of the Nichatka Fm. of the Dal’naya Taiga horizon have moderately positive δ¹³С values, and the dolomite horizon at the base of the postglacial sequence is characterized by moderately negative values δ¹³С which is typical for the cap-carbonate sequence associated with the end of the Marinoan glaciation. In the lower part of the postglacial sequence (the Barakun Fm.), there is a gradual increase in the proportion of calcite in the carbonate component of the rocks and a shift in the isotope composition corresponding to the difference in the fractionation coefficients of stable C and O isotopes for dolomite and calcite. This phenomenon, which is also recorded in the postglacial sequences of Namibia and Canada, indicates that the composition of carbonate minerals was determined by a global change in water chemistry, and not by postsedimentary substitution. The overlying carbonate deposits of the Dal’naya Taiga horizon in the epiplatform part of the Patom paleobasin (Sen Fm.) are depleted in ¹³С compared to their shelf analogs in the Ura uplift. It has been suggested that carbonate accumulation in the epiplatform and shelf facies of the Patom paleobasin occurred asynchronously. The reconstructed trend of variations in the C isotope composition for the Dal’naya Taiga horizon is characterized by positive and low-amplitude negative δ¹³С anomalies similar to those in the Doushanto Fm. of China.

Keywords

Ediacaran, Cryogenian, Siberian Platform, chemostratigraphy, Trezona anomaly.

References

Антипин В.С., Покровский Б.Г., Федоров А.М. Патомский кратер – результат фреатического взрыва: геологические и изотопно-геохимические свидетельства // Литология и полез. ископаемые. 2015. № 6. С. 538‒548.
Бобров А.К. Стратиграфия и палеогеография отложений верхнего докембрия южной Якутии. Якутск: Якутское книжное издательство, 1979. 128 с.
Веселовский Р.В., Дубиня Н.В., Пономарёв А.В. и др. Центр коллективного пользования Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН “Петрофизика, геомеханика и палеомагнетизм” // Геодинамика и тектонофизика. 2022. Т. 13(2).
Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1 : 1 000 000 (третье поколение). Серия Алдано-Забайкальская. Лист O-50 ‒ Бодайбо. Объяснительная записка. СПб.: Картографическая фабрика ВСЕГЕИ, 2010. 612 с.
Журавлева З.А., Комар Вл.А., Чумаков Н.М. Стратиграфическое соотношение патомского комплекса с осадочными отложениями западного и северного склонов Алданского щита // Докл. АН СССР. 1959. Т. 128. № 5. С. 1026‒1029.
Иванов А.И., Лившиц В.И., Перевалов О.В. и др. Докембрий Патомского нагорья. М.: Недра, 1995. 352 с.
Колесников В.И., Кричевец В.И., Симонова Л.С., Степанова Н.И. Геологическая карта СССР масштаба 1 : : 200 000 серия Бодайбинская лист O-50-XXIII. Объяснительная записка. М., 1985. 91 с.
Кочнев Б.Б., Карлова Г.А. Новые данные по биостратиграфии немакит-далдынского яруса венда юга Сибирской платформы // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2010. Т. 18. № 5. С. 28–41.
Красильников С.С. Новые данные о строении рифея северо-западного склона Чуйского антиклинория // Региональная геология: тектоника, литология и стратиграфия // Сборник докладов молодых ученых АН СССР / Отв. ред. В.С. Федоровский. М.: ГИН АН СССР, 1990. С. 68–74.
Кузнецов А.Б., Овчинникова Г.В., Семихатов М.А. и др. Sr изотопная характеристика и Pb-Pb возраст карбонатных пород саткинской свиты, нижнерифейская бурзянская серия Южного Урала // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2008. Т. 16. № 2. С. 16–34.
Кузнецов А.Б., Семихатов М.А., Горохов И.М. Стронциевая изотопная хемостратиграфия: основы метода и его современное состояние // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2018. Т. 26. № 4. С. 3‒23.
Ларин А.М., Котов А.Б., Сальникова Е.Б. и др. Возраст, источники и тектоническое положение оловоносных гранитов язовского комплекса Байкало-Патомского складчато-надвигового пояса // ДАН. 2020. Т.490. № 2. С. 10–14.
Леонов М.В., Рудько С.В. Находка вендских фоссилий в отложениях дальнетайгинской серии Патомского нагорья // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2012. Т. 20. № 5. С. 96–99.
Ляхницкий В.В. Геологическая карта СССР масштаба 1 : 200 000 серия Бодайбинская лист O-50-XXIV. Объяснительная записка. М., 1981. 100 с.
Овчинникова Г.В., Кузнецов А.Б., Васильева И.М. и др. U-Pb возраст и Sr-изотопная характеристика надтиллитовых известняков неопротерозойской цаганоломской свиты, бассейн р. Дзабхан, Западная Монголия // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2012. Т. 20. № 6. С. 28‒40.
Огиенко Б.В., Дорожков Б.И., Дорожкова Э.И. Геологическая карта СССР масштаба 1 : 200 000 серия Бодайбинская лист O-50-XVI. Объяснительная записка. М., 1973. 103 с.
Петров П.Ю. Постледниковые отложения дальнетайгинской серии: ранний венд Уринского поднятия Сибири. Сообщение 2. Уринская и каланчевская свиты и история бассейна // Литология и полез. ископаемые. 2018. № 6. С. 521–538.
Петров П.Ю., Покровский Б.Г. С-изотопные свидетельства метаногенеза в осадках дальнетайгинской серии (нижний венд Патомского бассейна Сибири) // Литология и полез. ископаемые. 2020. № 2. С. 99–112.
Покровский Б.Г., Буякайте М.И., Колесникова А.А. и др. C-, O- и Sr-изотопная геохимия вендской аномалии Шурам-Вонока и ассоциирующих метаосадочных толщ внутренней части Патомского нагорья (Центральная Сибирь) // Литология и полез. ископаемые. 2021. № 5. С. 406–435.
Покровский Б.Г., Буякайте М.И. Геохимия изотопов C, O и Sr в неопротерозойских карбонатах юго-западной части Патомского палеобассейна, юг средней Сибири // Литология и полез. ископаемые. 2015. № 2. С. 159–186.
Покровский Б.Г., Герцев Д.О. Верхнедокембрийские карбонаты с аномально легким изотопным составом углерода (юг Средней Сибири) // Литология и полез. ископаемые. 1993. № 1. С. 64‒80.
Покровский Б.Г., Мележик В.А., Буякайте М.И. Изотопный состав С, O, Sr и S в позднедокембрийских отложениях патомского комплекса, Центральная Сибирь. Сообщение 1. Результаты, изотопная стратиграфия и проблемы датирования // Литология и полез. ископаемые. 2006. № 5. С. 505–530.
Покровский Б.Г., Чумаков Н.М., Мележик В.А., Буякайте М.И. Геохимические особенности неопротерозойских “венчающих доломитов” Патомского палеобассейна и проблема их генезиса // Литология и полез. ископаемые. 2010. № 6. С. 644–661.
Рудько С.В., Кузнецов А.Б., Петров П.Ю. Изотопный состав Sr в известняках дальнетайгинской серии Патомского бассейна: опорный разрез венда Сибири // Литология и полез. ископаемые. 2020. № 3. С. 243–256.
Рудько С.В., Петров П.Ю., Кузнецов А.Б. и др. Уточненный тренд δ13С в дальнетайгинской серии Уринского поднятия (венд, юг Средней Сибири) // ДАН. 2017. Т. 477. № 5. С. 590–594.
Салоп Л.И. Геология Байкальской горной области. Т. 1. М.: Недра, 1964. 515 с.
Семихатов М.А., Овчинникова Г.В., Горохов И.М. и др. Pb-Pb изохронный возраст и Sr-изотопная характеристика верхне-юдомских карбонатных отложений (венд Юдомо-Майского прогиба, Восточная Сибирь) // Докл. АН. 2003. Т. 393 № 1. С. 83‒87.
Семихатов М.А., Кузнецов А.Б., Подковыров В.Н, Бартли Дж., Давыдов Ю.В. Юдомский комплекс стратотипической местности: С-изотопные хемостратиграфические корреляции и соотношение с вендом // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2004. Т. 12. № 5. С. 3‒29.
Чумаков Н.М. Оледенения Земли: История, стратиграфическое значение и роль в биосфере. М.: ГЕОС, 2015. 160 с. (Тр. Геологического института РАН. Вып. 611)
Чумаков Н.М. Среднесибирский гляциогоризонт рифея // Стратиграфия. Геол. корреляция. 1993. Т. 1. № 1. С. 21–34.
Чумаков Н.М., Керницкий В.В. Стратотип и фации ледниковой ничатской свиты нижнего венда, бассейн р. Чара, средняя Сибирь // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2016. Т. 24. № 4. С. 3–11.
Чумаков Н.М., Покровский Б.Г., Мележик В.А. Геологическая история патомского комплекса, поздний докембрий, Средняя Сибирь // Докл. АН. 2007. Т. 413. № 3. С. 379–383.
Чумаков Н.М., Семихатов М.А., Сергеев В.Н. Опорный разрез вендских отложений юга Средней Сибири // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2013. Т. 21. № 4. С. 26–51.
Шацилло А.В., Рудько С.В., Латышева И.В. и др. Палеомагнитные, седиментологические и изотопные данные по неопротерозойским перигляциальным отложениям Сибири: новый взгляд на проблему низкоширотных оледенений // Физика Земли. 2019. № 6. С. 34–58.
Ahm A.-S.C., Bjerrum C.J., Hoffman P.F. et al. The Ca and Mg isotope record of the Cryogenian Trezona carbon isotope excursion // Earth Planet. Sci. Lett. 2021. V. 568. P. 117002.
Cui H., Kaufman A.J., Peng Y. et al. The Neoproterozoic Hüttenberg δ13C anomaly: genesis and global implications // Precambrian Res. 2018. V. 313. P. 242–262.
Fairchild I.J., Fleming E.J., Bao H. et al. Continental carbonate facies of a Neoproterozoic panglaciation, north-east Svalbard // Sedimentology. 2016. V. 63(2). P. 443–497.
Fike D.A., Grotzinger J.P., Pratt L M., Summons R.E. Oxidation of the Ediacaran Ocean // Nature. 2006. V. 444(7120). P. 744–747.
Halverson G.P., Hoffman P.F., Schrag D.P. et al. Toward a Neoproterozoic composite carbon-isotope record // Geol. Soc. Am. Bull. 2005. V. 117(9). P. 1181.
Hoffman P.F., Schrag D.P. The snowball Earth hypothesis: testing the limits of global change // Terra Nova. 2002. V. 14(3). P. 129–155.
Hood A.V.S., Penman D.E., Lechte M.A. et al. Neoproterozoic syn-glacial carbonate precipitation and implications for a snowball Earth // Geobiology. 2022. V. 20. № 2. P. 175–193.
James N.P., Narbonne G.M., Kyser T.K. Late Neoproterozoic cap carbonates: Mackenzie Mountains, northwestern Canada: precipitation and global glacial meltdown // Can. J. Earth Sci. 2001. V. 38(8). P. 1229–1262.
Kaufman A.J., Jacobsen S.B., Knoll A.H. The Vendian record of Sr and C isotopic variations in seawater: Implications for tectonics and paleoclimate // Earth Planet. Sci. Lett. 1993. V. 120. № 3. P. 409‒430.
Klaebe R., Kennedy M. The palaeoenvironmental context of the Trezona anomaly in South Australia; do carbon isotope values record a global or regional signal? // The Depositional Record. 2019. V. 5. P.131–146.
Macdonald F.A., Strauss J.V., Sperling E A. et al. The stratigraphic relationship between the Shuram carbon isotope excursion, the oxygenation of Neoproterozoic oceans, and the first appearance of the Ediacara biota and bilaterian trace fossils in northwestern Canada // Chem. Geology. 2013. V. 362. P. 250–272.
Meffre S., Large R.R., Scott R. et al. Age and pyrite Pb-isotope composition of the giant Sukhoy Log sedimenthosted gold deposit, Russia // Geochim. Cosmochim. Acta. 2008. V. 72. P. 2377–2391.
Melezhik V.A., Pokrovsky B.G., Fallick A.E. et al. Constraints on 87Sr/86Sr of Late Ediacaran seawater: insight from Siberian high-Sr limestones // J. Geol. Soc. 2009. V. 166. P. 183–191.
Narbonne G.M., Kaufman A.J., Knoll A.H. Integrated chemostratigraphy and biostratigraphy of the Windermere Supergroup, northwestern Canada: Implications for Neoproterozoic correlations and the early evolution of animals // GSA Bulletin. 1994. V. 106(10). P. 1281–1292.
O’Neil J.R., Epstein S. Oxygen isotope fractionation in the system dolomite-calcite-carbon dioxide // Science. 1966. V. 152. № 3719. P. 198–201.
Rothman D.H., Hayes J.M., Summons R.E. Dynamics of the Neoproterozoic carbon cycle // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2003. V. 100. № 14. P. 8124–8129.
Rud‘ko S.V., Kuznetsov A.B., Petrov P. Yu. et al. Pb-Pb dating of the Dal’nyaya Taiga Group in the Ura uplift of southern Siberia: Implications for correlation of C-isotopic and bio-tic events in the Ediacaran // Precambrian Res. 2021. V. 362. P. 106285.
Sawaki Y., Ohno T., Tahata M. et al. The Ediacaran radiogenic Sr isotope excursion in the Doushantuo Formation in the Three Gorges area, South China // Precambrian Res. 2010. V. 176. P. 46–64.
Sergeev V.N., Knoll A.H., Vorob’eva N.G. Ediacaran microfossils from the Ura Formation, Baikal-Patom Uplift, Siberia: taxonomy and biostratigraphic significance // J. Paleontol. 2011. V. 85(5). P. 987–1011.
Shields G.A., Brasier M.D., Stille P., Dorjnamjaa D. Factors contributing to high δ13C values in Cryogenian limestones of western Mongolia // Earth Planet. Sci. Lett. 2002. V. 196. P. 99‒111.
Tahata M., Ueno Y., Ishikawa T. et al. Carbon and oxygen isotope chemostratigraphies of the Yangtze platform, South China: decoding temperature and environmental changes through the Ediacaran // Gondwana Res. 2013. V. 23(1). P. 333–353.
Yang C., Rooney A. D., Condon D. J. et al. The tempo of Ediacaran evolution // Science advances. 2021. V. 7(45). eabi9643.