Lithogeochemical characteristics and sedimentary environments of the Uk Formation limestones (upper Riphean, Southern Urals)

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The lithogeochemical characteristics of the Uk Formation limestones (Uppermost Unit of the Riphean stratotype section in the Southern Urals) are considered. Data points of limestones (40 samples) accumulated in the middle and inner ramp environments have a quite contrasting distribution on diagrams with parameters (La/Sm)sh, (La/Yb)sh and (Sm/Yb)sh, proposed based on the systematization of a significant amount of analytical data on carbonate sequences formed in various platetectonic (in the broad sense of the word, paleogeographic) environments (according to [Zhang et al., 2017]) was established. The data points of the limestones of the Medved Member of the Uk Formation, which was formed, according to a detailed lithological-facies analysis, in the middle ramp environment, in the indicated diagrams located towards the field of limestones of the open ocean, while the limestones of the Manaysu Member (inner ramp deposits) in their geochemical characteristics are more consistent with the limestones of the near-coastal environments. Thus, the geochemical characteristics of the Uk Formation limestones seem to confirm the conclusions of the previous reconstructions. It has been suggested that in the example we described, the distribution of trace elements in the inner ramp limestones was apparently controlled by fine-grained siliciclastic material coming from the continent, while in the geochemical features of deeper-sea middle ramp limestones the influence of the open ocean environment is already perceptible.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. V. Maslov

Geological Institute RAS

Author for correspondence.
Email: amas2004@mail.ru
Russian Federation, 119017, Moscow, Pyzhevsky lane, 7, bld. 1

S. A. Dub

Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry, Urals Branch of RAS

Email: sapurin@igg.uran.ru
Russian Federation, 620110, Yekaterinburg, Vonsovsky str., 15

References

  1. Анфимов Л. В. Литогенез в рифейских осадочных толщах Башкирского мегантиклинория (Ю. Урал). Екатеринбург: УрО РАН, 1997. 290 с.
  2. Беккер Ю. Р. Возраст и последовательность наплас- тования отложений верхней части каратауской серии Южного Урала // Изв. АН СССР. Сер. геол. 1961. № 9. С. 49–60.
  3. Вейс А. Ф., Козлов В. И., Сергеева Н. Д., Воробьева Н. Г. Микрофоссилии типового разреза верхнего рифея (каратавская серия Южного Урала) // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2003. Т. 11. № 6. С. 19–44.
  4. Вотяков С. Л., Киселева Д. В., Шагалов Е. С. и др. Мультиэлементный анализ геологических образцов методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой на ELAN9000 // Ежегодник-2005. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2006. С. 425–430.
  5. Горбунова Н. П., Татаринова Л. А. Многоканальный спектрометр СРМ-35 – новые возможности силикатного рентгенофлуоресцентного анализа // Ежегодник-2014. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2015. С. 235–237.
  6. Горожанин В. М., Кутявин Э. П. Рубидий-стронциевое датирование глауконита укской свиты // Докембрий и палеозой Южного Урала. Уфа: БФАН СССР, 1986. С. 60–63.
  7. Горохов И. М., Зайцева Т. С., Кузнецов А. Б. и др. Изотопная систематика и возраст аутигенных минералов в аргиллитах верхнерифейской инзерской свиты Южного Урала // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2019. Т. 27. № 2. С. 3–30.
  8. Государственная геологическая карта РФ масштаба 1:1000000 (третье поколение). Лист N-40 – Уфа. СПб.: Картографическая фабрика ВСЕГЕИ, 2013.
  9. Дуб С. А. Верхнерифейско-вендские отложения Башкирского мегантиклинория Южного Урала: состояние изученности и стратиграфическое расчленение // Гео- логия и геофизика. 2021. Т. 62. № 11. С. 1511–1530.
  10. Дуб С. А., Гражданкин Д. В. Литология и обстановки осадконакопления карбонатных отложений укской свиты верхнего рифея (неопротерозой) Южного Урала // Литология и полез. ископаемые. 2021. № 6. С. 513–537.
  11. Дуб С. А., Мельничук О. Ю., Крупенин М. Т. Карбонатно-терригенные отложения нижнеукской подсвиты верхнего рифея в стратотипическом разрезе и их корреляция в пределах Башкирского мегантиклинория Южного Урала // Литосфера. 2024. Т. 24. № 3. С. 451–478.
  12. Дуб С. А., Чередниченко Н. В., Киселева Д. В. и др. Поведение микроэлементов в кислотных вытяжках (уксусной, азотной и соляной) из терригенно-карбонатных пород укской свиты верхнего рифея Южного Урала // Литосфера. 2019а. Т. 19. № 6. С. 919–944.
  13. Дуб С. А., Чередниченко Н. В., Киселева Д. В. и др. Распределение редкоземельных элементов в уксуснокислотных вытяжках из карбонатных пород укской свиты верхнего рифея Южного Урала // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении. Научные чтения памяти П. Н. Чирвинского. 2019б. Вып. 22. С. 326–336.
  14. Зайцева Т. С., Горохов И. М., Ивановская Т. А. и др. Мессбауэровские характеристики, минералогия и изотопный возраст (Rb–Sr, K–Ar) верхнерифейских глауконитов укской свиты Южного Урала // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2008. Т. 16. № 3. С. 3–25.
  15. Зайцева Т. С., Кузнецов А. Б., Сергеева Н. Д. и др. U–Th–Pb-возраст детритового циркона из оолитовых известняков укской свиты: следы гренвильских источников сноса в позднем рифее Южного Урала // Докл. АН. Науки о Земле. 2022. Т. 503. № 2. С. 90–96.
  16. Краснобаев А. А., Козлов В. И., Пучков В. Н. и др. Новые данные по цирконовой геохронологии аршинских вулканитов (Южный Урал) // Литосфера. 2012. № 4. C. 127–140.
  17. Краснобаев А. А., Пучков В. Н., Сергеева Н. Д., Бушарина С. В. Природа цирконовой кластики в песчаниках рифея и венда Южного Урала // Георесурсы. 2019. Т. 21. № 1. С. 15–25.
  18. Кузнецов В. Г. Литология. Основы общей (теоретической) литологии / Учебное пособие для вузов. М.: Научный мир, 2011. 360 с.
  19. Летникова Е. Ф. Использование геохимических характеристик карбонатных пород при палеогеодинамических реконструкциях // Докл. РАН. 2002. Т. 385. № 5. С. 672–676.
  20. Летникова Е. Ф. Распределение РЗЭ в карбонатных отложениях различных геодинамических типов (на примере южного складчатого обрамления Сибирской платформы) // Докл. РАН. 2003. Т. 393. № 2. С. 235–240.
  21. Маслов А. В. Известняки укской свиты верхнего рифея Южного Урала: влияние контаминации и диагенетических флюидов на распределение редкоземельных элементов и иттрия // Литосфера. 2021. Т. 21. № 1. С. 23–31.
  22. Маслов А. В., Гражданкин Д. В., Дуб С. А. и др. Укская свита верхнего рифея Южного Урала: седиментология и геохимия (первые результаты исследований) // Литосфера. 2019а. Т. 19. № 5. С. 659–686.
  23. Маслов А. В., Дуб С. А. Распределение редкоземельных элементов и иттрия в карбонатных породах укской свиты (верхний рифей, Южный Урал) // Ежегодник-2018. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2019а. С. 114–121.
  24. Маслов А. В., Дуб С. А. Укская свита верхнего рифея Южного Урала: к реконструкции окислительно-восстановительных параметров морской воды // Литология осадочных комплексов Евразии и шельфовых областей. Материалы IX Всероссийского литологического совещания (с международным участием). Казань: Издательство Казанского университета, 2019б. С. 281–282.
  25. Маслов А. В., Дуб С. А., Чередниченко Н. В., Киселева Д. В. Первые данные о распределении редкоземельных элементов и иттрия в карбонатных породах укской свиты верхнего рифея (Южный Урал) // Ежегодник-2017. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2018б. С. 41–47.
  26. Маслов А. В., Мельничук О. Ю., Мизенс Г. А. и др. Реконструкция состава пород питающих провинций. Статья 2. Лито- и изотопно-геохимические подходы и методы // Литосфера. 2020. Т. 20. № 1. С. 40–62.
  27. Маслов А. В., Оловянишников В. Г., Ишерская М. В. Рифей восточной, северо-восточной и северной периферии Русской платформы и западной мегазоны Урала: литостратиграфия, условия формирования и типы осадочных последовательностей // Литосфера. 2002. № 2. С. 54–95.
  28. Маслов А. В., Подковыров В. Н. Индексы химического выветривания и их использование для палеоклиматических реконструкций (на примере разреза венда‒нижнего кембрия Подольского Приднестровья) // Литология и полез. ископаемые. 2023. № 3. С. 249–273.
  29. Маслов А. В., Подковыров В. Н., Гареев Э. З., Котова Л. Н. Валовый химический состав песчаников и палеогеодинамические реконструкции // Литосфера. 2016. № 6. С. 33–55.
  30. Маслов А. В., Подковыров В. Н., Гареев Э. З., Ножкин А. Д. Синрифтовые песчаники и глинистые породы: валовый химический состав и положение на ряде дискриминантных палеогеодинамических диаг- рамм // Литология и полез. ископаемые. 2019б. № 5. С. 439–465.
  31. Маслов А. В., Школьник С. И., Летникова Е. Ф. и др. Ограничения и возможности литогеохимических и изотопных методов при изучении осадочных толщ. Новосибирск: ИГМ СО РАН, 2018а. 383 с.
  32. Пучков В. Н. Геология Урала и Приуралья (актуальные вопросы стратиграфии, тектоники, геодинамики и металлогении). Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2010. 280 с.
  33. Пучков В. Н., Сергеева Н. Д., Краснобаев А. А. Стратиграфическая схема стратотипа рифея Южного Урала // Геология. Известия Отделения наук о Земле и природных ресурсов АН РБ. 2017. Т. 23. С. 3–26.
  34. Раабен М. Е. Строматолитовые формации рифея в обрамлении Восточно-Европейской платформы // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2007. Т. 11. № 15. С. 35–46.
  35. Сергеева Н. Д., Пучков В. Н., Дьякова С. А., Зайцева Т. С. Опорный разрез укской свиты верхнего рифея (каратавия) в Алатауском антиклинории (Южный Урал) // Литосфера. 2023. Т. 23. № 1. С. 38–51.
  36. Станевич А. М., Пучков В. Н., Корнилова Т. А. и др. Микрофоссилии стратотипа рифея Южного Урала и протерозоя Восточной Сибири (палеобиологические аспекты) // Геол. вестник. 2018. № 3. P. 3–41.
  37. Стратотип рифея. Палеонтология, палеомагнетизм. М.: Наука, 1982. 176 с.
  38. Стратотип рифея. Стратиграфия. Геохронология. М.: Наука, 1983. 184 с.
  39. Abedini A., Calagari A. A. Rare earth element geochemist-ry of the Upper Permian limestone: the Kanigorgeh mi-ning district, NW Iran // Turkish J. Earth Sci. 2015. V. 24. Р. 365–382.
  40. Adelabu I. O., Opeloye S. A., Oluwajana O. A. Petrography and geochemistry of Paleocene-Eocene (Ewekoro) limestone, eastern Benin basin, Nigeria: implications on depositional environment and post-depositional overprint // Heliyon. 2021. V. 7. e08579.
  41. Ali A., Wagreich M. Geochemistry, environmental and provenance study of the Middle Miocene Leitha limes-tones (Central Paratethys) // Geologica Carpathica. 2017. V. 68. P. 248–68.
  42. Armstrong-Altrin J.S., Verma S. P., Madhavaraju J. et al. Geochemistry of Late Miocene Kudankulam Limestones, South India // Int. Geol. Rev. 2003. V. 45. P. 16–26.
  43. Arvidson R. S., Collier M., Davis K. J. et al. Magnesium inhibition of calcite dissolution kinetics // Geochim. Cosmochim. Acta. 2006. V. 70. P. 583–594.
  44. Bau M. Controls on the fractionation of isovalent trace ele- ments in magmatic and aqueous systems: evidence from Y/ Ho, Zr/Hf, and lanthanide tetrad effect // Contrib. Mineral. Petrol. 1996. V. 123. P. 323–333.
  45. Dunham R. J. Classification of carbonate rocks accor-ding to depositional texture // Classification of carbo-nate rocks / Ed. W. E. Ham // AAPG Mem. 1962. V. 1. P. 108–121.
  46. Embry A. F., Klovan J. E. A Late Devonian reef tract on Northeastern Banks Island, NWT // Bull. Can. Petrol. Geol. 1971. V. 19. P. 730–781.
  47. Frimmel H. E. Trace element distribution in Neoproterozoic carbonates as palaeoenvironmental indicator // Chem. Geol. 2009. V. 258. P. 338–353.
  48. Hood A. van S., Wallace M. W. Neoproterozoic marine carbonates and their paleoceanographic significance // Glo-bal and Planet. Change. 2018. V. 160. P. 28–45.
  49. Idakwo S. O. Depositional Conditions, Characteristics and Source of Rare Earth Elements in Carbonate Strata of the Albian Asu River Group, Middle Benue Trough, North Central Nigeria // J. Geol. Soc. India. 2017. V. 90. P. 495–502.
  50. Lawrence M. G., Greig A., Collerson K. D., Kamber B. S. Rare earth element and yttrium variability in South East Queensland waterways // Aquat. Geochem. 2006. V. 12. P. 39–72.
  51. Li Z. X., Evans D. A., Halverson G. P. Neoproterozoic glaciations in a revised global palaeogeography from the brea-kup of Rodinia to the assembly of Gondwanaland // Sediment. Geol. 2013. V. 294. P. 219–232.
  52. Madhavaraju J., González-León C.M., Lee Y. I. et al. Geochemistry of the Mural Formation (Aptian-Albian) of the Bisbee Group, Northern Sonora, Mexico // Cretaceous Res. 2010. V. 31. P. 400–414.
  53. Mazumdar A., Tanaka K., Takahashi T., Kawabe I. Cha-racteristics of rare earth element abundances in shallow marine continental platform carbonates of Late Neoproterozoic successions from India // Geochemical J. 2003. V. 37. P. 277–289.
  54. Mirza T. A., Kalaitzidis S. P., Fatah S. S., Tsiotou S. Petrographic and geochemical features of Gimo marble, Gole area, Kurdistan Region, Iraq: constraints on its protolith’s origin and depositional environment // Earth Sci. Res. J. 2021. V. 25(3). P. 275–285. DOI: https://doi.org/10.15446/esrj.v25n3.88686
  55. Murray R. W., Buchholtz Ten Brink M. R., Gerlach D. C. et al. Rare earth, major and trace elements in chert from the Franciscan Complex and Monterey Group, California: assessing REE sources to fine-grained marine sediments // Geochim. Cosmochim. Acta. 1991a. V. 55. P. 1875–1895.
  56. Murray R. W., Buchholtz Ten Brink M. R., Gerlach D. C. et al. Rare earth elements in Japan Sea sediments and diagenetic behavior of Ce/Ce*, results from ODP Leg 127 // Geochim. Cosmochim. Acta. 1991б. V. 55. P. 2453–2466.
  57. Nagarajan R., Madhavaraju J., Armstrong-Altrin J.S., Nagendra R. Geochemistry of Neoproterozoic limestones of the Shahabad Formation, Bhima Basin, Karnataka, sou-thern India // Geosciences J. 2011. V. 15. P. 9–25.
  58. Nagarajan R., Sial A. N., Armstrong-Altrin J.S. et al. Carbon and oxygen isotope geochemistry of Neoproterozoic limestones of the Shahabad Formation, Bhima Basin, Karnataka, Southern India // Revistas Mexicana de Ciencias Geol. 2008. V. 25. P. 225–235.
  59. Nagendra R., Nagarajan R., Bakkiaraj D., Armstrong- Altrin J. S. Depositional and post-depositional setting of Maast- richtian limestone, Ariyalur Group, Cauvery Basin, South India: a geochemical appraisal // Carbonates Evaporites. 2011. V. 26. P. 127–147. doi: 10.1007/s13146-010-0041-2
  60. Nothdurft L. D. Rare earth element geochemistry of Late Devonian reefal carbonates, Canning Basin, Western Aust- ralia: a proxy for ancient seawater chemistry / Honours thesis. Brisbane: Queensland University of Technology, 2001. 103 p.
  61. Nothdurft L. D., Webb G. E., Kamber B. S. Rare earth ele-ment geochemistry of late Devonian reefal carbonates, Canning Basin, western Australia: Confirmation of a seawater REE proxy in ancient limestones // Geochim. Cosmochim. Acta. 2004. V. 68. P. 263–83.
  62. Özyurt M., Kırmacı M. Z., Al-Aasm I. et al. REE Characteristics of Lower Cretaceous Limestone Succession in Gümü¸shane, NE Turkey: Implications for Ocean Paleoredox Conditions and Diagenetic Alteration // Minerals. 2020. V. 10. 683. doi: 10.3390/min10080683
  63. Ries J. B. Review: geological and experimental evidence for secular variation in seawater Mg/Ca (calcite-aragonite seas) and its effects on marine biological calcification // Biogeosciences. 2010. V. 7. P. 2795–2849.
  64. Taylor S. R., McLennan S. M. The Continintal Crust: Its composition and evolution. Oxford: Blackwell, 1985. 312 p.
  65. Wallace M. W., Hood A. v.S., Shuster A. et al. Oxygenation history of the Neoproterozoic to early Phanerozoic and the rise of land plants // Earth Planet. Sci. Lett. 2017. V. 466. P. 12–19.
  66. Wright V. P. A revised classification of limestones // Sediment. Geol. 1992. V. 76. P. 177–185.
  67. Zhang K.-J., Li Q.-H., Yan L.-L. et al. Geochemist-ry of limestones deposited in various plate tectonic settings // Earth-Sci. Rev. 2017. V. 167. P. 27–46.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. General diagram of the geological structure of the Bashkir meganticlinorium of the Southern Urals, according to [State ..., 2013] with changes, the location of the most representative sections of the Uk suite (a) and their general appearance (b - Medved-Shubino, c - “Kulmas” (photo by L. V. Badida), d - “Akkostyak”).

Download (876KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Lithotypes (microfacies types) of limestones of the Upper Uka subsuite (a–g – Medvezhya formation, d, e – Manaysinskaya formation) in thin sections (Nicol parallel).

Download (1MB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Position of figurative points of limestones of the Uk suite on the CaO–MgO diagram.

Download (140KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Distribution of composition points of limestones of the Uk suite on the diagrams Al2O3–Ce/Ce* (a), Fe2O3*–Ce/Ce* (b) and 10*MnO–Ce/Ce* (c).

Download (384KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Distribution of figurative points of limestones of the Uk suite (the entire sample, as well as limestones of different facies) on the diagrams Al2O3–(La/Yb)sh (a), Al2O3–(La/Sm)sh (b) and Al2O3–(Sm/Yb)sh (c).

Download (382KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Distribution of figurative points of limestones of the Uk suite (the entire sample, as well as limestones of different facies) on the diagrams Fe2O3*–(La/Yb)sh (a), Fe2O3*–(La/Sm)sh (b) and Fe2O3*–(Sm/Yb)sh (c).

Download (390KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Position of the composition points of limestones of the Uk suite (the entire sample) on the diagrams Al2O3/(Al2O3 + Fe2O3*)–(La/Ce)sh (a), (La/Yb)sh–(La/Ce)sh (b), (La/Sm)sh–(La/Ce)sh (c) and (Sm/Yb)sh–(La/Ce)sh (d).

Download (367KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Features of localization of points of the composition of limestones of the Uk suite (the entire sample, as well as limestones of different facies) on the diagrams (La/Yb)sh–(Ce/Ce*) (a), (La/Sm)sh–(Ce/Ce*) (b) and (Sm/Yb)sh–(Ce/Ce*) (c).

Download (346KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Distribution of points of the composition of limestones of the Uk suite (different facies) on the diagrams (Sm/Yb)sh–(La/Yb)sh (a), (La/Sm)sh–(La/Yb)sh (b) and (La/Sm)sh–(Sm/Yb)sh (c).

Download (363KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. PAAS-normalized distribution of lanthanides and Y in freshwater limestones (a), coastal limestones (b), open ocean limestones (c), all according to [Zhang et al., 2017], and limestones of the Uk Formation (d) of the Upper Riphean of the Southern Urals.

Download (542KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 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».