δ11 В ВОДАХ ГРЯЗЕВЫХ ВУЛКАНОВ КЕРЧЕНСКО-ТАМАНСКОЙ ГРЯЗЕВУЛКАНИЧЕСКОЙ ОБЛАСТИ (КРЫМСКО-КАВКАЗСКИЙ РЕГИОН): ГЕНЕЗИС И УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ БОРНОЙ МИНЕРАЛИЗАЦИИ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

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 δ11В – от +8.3 до +54.7‰, составляя в среднем +21‰. Низкие значения δ11В (~+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 δ11В (~+10‰). Обнаружена обратная взаимосвязь значений δ11В и δ18О в воде. Она указывает на единые механизмы обогащения водной фазы 10В и 18О. Эти процессы являются температурно-зависимыми. Они демонстрируют значимую корреляцию роста концентраций бора ([B]) и снижения δ11В с величинами Т(Mg–Li)-температур в диапазоне от ~40 до 130°С. Таким образом, наблюдаемые в исследуемых грязевулканических водах вариации [B] и δ11В 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 δ18О (до +14‰). Наиболее вероятным источником бора с низкими значениями δ11В являются разрушающиеся смектиты.

Об авторах

В. Ю. Лаврушин

Геологический институт РАН; Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: v_lavrushin@ginras.ru
Пыжевский пер., 7, стр. 1, Москва, 119017 Россия; просп. Акад. Коптюга, 3, Новосибирск, 630090 Россия

Y. Ма

Salt Lake Chemistry Analysis and Test Centre, Институт соляных озёр, Академия наук Китая

Email: v_lavrushin@ginras.ru
18 Xinning Rd, Xining, Qinghai, 810008, P.R. China

C. F. You

Кафедра Землеознания, Национальный университет Ченгкун

Email: v_lavrushin@ginras.ru
№ 1, Daxue Rd., East Dist., Tainan City 701, 10650, Taiwan (R.O.C.)

А. С. Айдаркожина

Геологический институт РАН

Email: v_lavrushin@ginras.ru
Пыжевский пер., 7, стр. 1, Москва, 119017 Россия

Э. В. Сокол

Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН

Email: sokol_ag@mail.ru
просп. Акад. Коптюга, 3, Новосибирск, 630090 Россия

Y. P. Лин

Кафедра Землеознания, Национальный университет Ченгкун; Центр исследований экологических изменений, Академия Синика

Email: v_lavrushin@ginras.ru
№ 1, Daxue Rd., East Dist., Tainan City 701, 10650, Taiwan (R.O.C.); 128 Academia Road, Section 2, Nankang, Taipei, 11529, Taiwan (R.O.C.)

Г. А. Челноков

Геологический институт РАН

Email: v_lavrushin@ginras.ru
Пыжевский пер., 7, стр. 1, Москва, 119017 Россия

С. Н. Кох

Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН

Email: v_lavrushin@ginras.ru
просп. Акад. Коптюга, 3, Новосибирск, 630090 Россия

X. Ма

Ключевая лаборатория нефтяных ресурсов, Институт экологии и ресурсов провинции Ганьсу, Академия наук Китая; Школа экологических исследований, Университет геонаук Китая

Email: maxxan@lzb.ac.cn
№ 382 West Dong-gang Road, Lanzhou, 730000, P.R. China; Ухань, 430074, ПР Китай

G. Жэн

Ключевая лаборатория нефтяных ресурсов, Институт экологии и ресурсов провинции Ганьсу, Академия наук Китая; Школа экологических исследований, Университет геонаук Китая

Email: v_lavrushin@ginras.ru
№ 382 West Dong-gang Road, Lanzhou, 730000, P.R. China; Ухань, 430074, ПР Китай

Список литературы

  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. Гуляева Л.А. Бор грязевых вулканов // Результаты исследования грязевых вулканов Крымско-Кавказской геологической провинции. М.: Изд-во АН СССР, 1939. С. 103–123.
  3. Дриц В.А., Коссовская А.Г. Глинистые минералы: смектиты, смешаннослойные образования. М.: Наука, 1990. 214 с.
  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. 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. Ковалевский С.А. Грязевые вулканы Южно-Каспийского региона (Азербайджан и Туркмения), 1940. Баку: Азтоптехиздат, 200 с.
  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. 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. 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. 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. 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. 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. Лагунова И.А. О генезисе бора в водах грязевых вулканов // Советская геология. 1975. № 1. С. 147–152.
  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. Никитенко О.А., Ершов В.В. Глобальные закономерности формирования химического состава грязевулканических вод // Геохимия. 2021. Т. 66. № 10. С. 887–903.
  16. Попков В.И. Складчато-надвиговые дислокации. М.: Научный мир, 2001. 136 с.
  17. Попков В.И. Чешуйчато-надвиговое строение Северо-Западного Кавказа // ДАН. 2006. Т. 411. № 2. С. 223–226.
  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. 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. 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. Туголесов Д.А., Горшков А.С., Мейснер Л.Б. и др. Тектоника мезо-кайнозойских отложений Черноморской впадины. М.: Недра, 1985. 215 с.
  22. Фëрстер Э., Рëнц Б. Методы корреляционного и регрессионного анализа. М.: Финансы и статистика, 1983. 304 с.
  23. Холодов В.Н. Постседиментационные преобразования в элизионных бассейнах. М.: Наука, 1983. 151 с.
  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. Хорн Р. Морская химия (структура воды и химия гидросферы). М.: Мир, 1972. 400 с.
  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. Шнюков Е.Ф., Шереметьев В.М., Маслаков Н.А. и др. Грязевые вулканы Керченско-Таманского региона. Краснодар: ГлавМедиа, 2005. 176 с.
  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. 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. 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. Bruland K.W., Lohan M.C. Controls of trace metals in seawater // Treatise on Geochemistry. 2003. V. 6. P. 23–47.
  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. 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. 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. 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. Ishikawa T., Nakazawa T. Boron isotope systematics of marine sediments // Earth Planet. Sci. Lett. 1993. V. 117. P. 567–580.
  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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. Palmer M.R. Boron cycling in subduction zone // Elements. 2017. № 13. P. 237–242. https://doi.org/10.2138/gselements.13.4.237
  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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

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».