Lithogeochemistry of upper precambrian terrigenous rocks of Belarus. Communication 1. Bulk chemical composition, general features and anomalies

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The first of two publications is devoted to the lithogeochemical features study of the pilot collection of the Upper Precambrian sandstones and siltstones samples, selected from four boreholes: Bogushevskaya 1, Bykhovskaya, Lepel 1 and Korminskaya (Belarus). This article analyzes the general features of their bulk chemical composition and shows the possibilities and limitations for further reconstructions. It has been established that the Riphean and the Vendian rocks included in the pilot collection, visually identified as sandstones, are actually quartz, feldspathic-quartz and arkose varieties with different cement types. The Vendian “siltstones” in their geochemical characteristics correspond to coarse- and fine-grained siltstones and, to a greater extent, mudstones with a predominance of illite, as well as various admixtures of berthierine, kaolinite and smectite. Considering the trace elements enrichment factors of these rocks a number of dissimilarities were identified, caused both by the source rocks composition and sedimentary environments changes. The data point position of the studied samples on the Zr/Sc–Th/Sc diagram suggests that the composition of all the Riphean and the Vendian rocks is dominated by first sedimentation cycle material. This suggests that the lithogeochemical characteristics of the rocks of the pilot collection quite correctly reflect similar features of the source rock complexes and can be used to reconstruct the paleogeodynamic and paleoclimatic factors that controlled the accumulation of the Riphean and the Vendian sedimentary sequences of Belarus.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. V. Maslov

Geological Institute of the RAS

Author for correspondence.
Email: amas2004@mail.ru
Russian Federation, Moscow

O. Yu. Melnichuk

Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry, Ural Branch of the RAS

Email: amas2004@mail.ru
Russian Federation, Yekaterinburg

А. B. Kuznetsov

Institute of Precambrian Geology and Geochronology of the RAS

Email: amas2004@mail.ru
Russian Federation, Saint Petersburg

V. N. Podkovyrov

Institute of Precambrian Geology and Geochronology of the RAS

Email: amas2004@mail.ru
Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Бордон В.Е. Геохимия и металлоносность осадочного чехла Белоруссии. Минск: Наука и техника, 1977. 216 с.
  2. Голубкова Е.Ю., Кузьменкова О.Ф., Кушим Е.А. и др. Распространение микрофоссилий в отложениях венда Оршанской впадины Восточно-Европейской платформы, Беларусь // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2021. Т. 29. № 6. C. 24–38.
  3. Голубкова Е.Ю., Кузьменкова О.Ф., Лапцевич А.Г. и др. Палеонтологическая характеристика верхневендских–нижнекембрийских отложений в разрезе скважины Северо-Полоцкая Восточно-Европейской платформы, Беларусь // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2022. Т. 30. № 6. С. 3–20.
  4. Геология Беларуси / Отв. ред. А.С. Махнач, Р.Г. Гарецкий, А.В. Матвеев. Минск: Институт геологических наук НАН Беларуси, 2001. 815 с.
  5. Интерпретация геохимических данных / Отв. ред. Е.В. Скляров. М.: Интермет Инжиниринг, 2001. 288 с.
  6. Зайцева Т.С., Кузьменкова О.Ф., Кузнецов А.Б. и др. U–Th–Pb возраст детритового циркона из рифейских песчаников Волыно-Оршанского палеопрогиба, Беларусь // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2023. Т. 31. № 5. С. 42–62.
  7. Кузьменкова О.Ф., Лапцевич А.Г., Глаз Н.В. К вопросу о бортниковской свите среднего рифея Беларуси // Этапы формирования и развития протерозойской земной коры: стратиграфия, метаморфизм, магматизм, геодинамика // Материалы VI Российской конференции по проблемам геологии и геодинамики докембрия. СПб.: Свое издательство, 2019. С. 122–124.
  8. Кузьменкова О.Ф., Лапцевич А.Г., Кузнецов А.Б. и др. Актуальные вопросы стратиграфии рифея и венда Волыно-Оршанского палеоавлакогена запада Восточно-Европейской платформы // Этапы формирования и развития протерозойской земной коры: стратиграфия, метаморфизм, магматизм, геодинамика // Материалы VI Российской конференции по проблемам геологии и геодинамики докембрия. СПб.: Свое издательство, 2019. С. 125–127.
  9. Лапцевич А.Г., Голубкова Е.Ю., Кузьменкова О.Ф. и др. Котлинский горизонт верхнего венда Беларуси: литологическое расчленение и биостратиграфическое обоснование // Лiтасфера. 2023. № 1(58). С. 17–25.
  10. Махнач А.С. Стратиграфическая схема верхнего докембрия Белоруссии // Геологическое строение и перспективы нефтегазоносности БССР. М.: Недра, 1966. С. 210–236.
  11. Махнач А.С., Веретенников Н.В., Шкуратов В.И. Стратиграфия верхнепротерозойских отложений Белоруссии // Изв. АН СССР. Сер. геол. 1975. № 3. С. 90–103.
  12. Махнач А.С., Веретенников Н.В., Шкуратов В.И., Бордон В.Е. Рифей и венд Белоруссии. Минск: Наука и техника, 1976. 360 с.
  13. Махнач А.С., Ольховик Е.Т., Бордон В.Е. Геохимия венда Белоруссии. Минск: Наука и техника, 1982. 150 с.
  14. Палеогеография и литология венда и кембрия запада Восточно-Европейской платформы / Отв. ред. Б.М. Келлер, А.Ю. Розанов. М.: Наука, 1980. 118 с.
  15. Систематика и классификация осадочных пород и их аналогов / Отв. ред. В.Н. Шванов. СПб.: Недра, 1998. 352 с.
  16. Стратиграфические схемы докембрийских и фанерозойских отложений Беларуси. Объяснительная записка. Минск: ГП “БелНИГРИ”, 2010. 282 с.
  17. Стрельцова Г.Д., Лапцевич А.Г., Кузьменкова О.Ф. О рифейских отложениях восточной части Беларуси // Материалы VI международной научно-практической конференции “Актуальные проблемы наук о Земле: исследования трансграничных регионов”. Брест: БГУ им. А.С. Пушкина, 2023. С. 200–203.
  18. Юдович Я.Э. Хорошо забытое старое: размышления об инфильтрационном эпигенезе // Вестник Института геологии Коми научного центра Уральского отделения РАН. 2007. № 5. С. 25–33.
  19. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. Основы литохимии. СПб.: Наука, 2000. 479 с.
  20. Юдович Я.Э., Кетрис М.П., Рыбина Н.В. Геохимия фосфора. Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 2020. 512 с.
  21. Barth M.G., McDonough W.F., Rudnick R.L. Tracking the budget of Nb and Ta in the continental crust // Chem. Geol. 2000. V. 165. P. 197–213.
  22. Cullers R.L. Mineralogical and chemical changes of soil and stream sediment formed by intense weathering of the Danberg granite, Georgia, USA // Lithos. 1988. V. 21. P. 301–314.
  23. Cullers R.L., Barrett T., Carlson R., Robinson B. Rare-earth element and mineralogic changes in Holocene soil and stream sediment: a case study in the Wet Mountains, Colorado, USA // Chem. Geol. 1987. V. 63. P. 275–297.
  24. Cullers R.L., Basu A., Suttner L.J. Geochemical signature of provenance in sand-size material in soils and stream sediments near the Tobacco Root Batholith, Montana, USA // Chem. Geol. 1988. V. 70. P. 335–348.
  25. Geochemistry of Sediments and Sedimentary Rocks: Evolutionary Considerations to Mineral Deposit-Forming Environments / Ed. D.R. Lentz. St. Jones, NL: Geol. Ass. Canada, 2003. GeoText 4. 184 р.
  26. Herron M.M. Geochemical classification of terrigenous sands and shales from core or log data // J. Sed. Petrol. 1988. V. 58. P. 820–829.
  27. Jewuła K., Środoń J., Kędzior A. et al. Sedimentary, climatic, and provenance controls of mineral and chemical composition of the Ediacaran and Cambrian mudstones from the East European Craton // Precambrian Res. 2022. V. 381. 106850.
  28. Kuzmenkova О.F., Laptsevich А.G., Streltsova G.D., Мinenkova Т.M. Riphean and Vendian of the conjugation zone of the Orshanskya Depth and the Zlobin Saddle (Bykhovskaya parametric borehole) // Материалы международной научной конференции “Проблемы геологии Беларуси и смежных территорий”, посвященной 100-летию со дня рождения академика НАН Беларуси А.С. Махнача. Минск: СтройМедияПроект, 2018. Р. 101–105.
  29. Maslov A.V., Podkovyrov V.N., Graunov O.V. Provenances of fine-grained alumosiliciclastic material for the Vendian and Early Cambrian sedimentary rocks of the west of the East European Plate: some lithogeochemical constraints // Stratigraphy and Geological Correlation. 2024. V. 32. № 1. P. 1–20.
  30. McLennan S.M. Rare earth elements in sedimentary rocks: influence of provenance and sedimentary processes // Geochemistry and Mineralogy of Rare Earth Elements / Eds B.R. Lipin, G.A. McKay // Rev. Mineral. Geochem. 1989. V. 21. P. 169–200.
  31. McLennan S.M., Hemming S.R., McDaniel D.K., Hanson G.N. Geochemical approaches to sedimentation, provenance and tectonics // Processes controlling the composition of clastic sediments / Eds M.J. Johnsson, A. Basu // Geol. Soc. Am. Spec. Pap. 1993. № 284. P. 21–40.
  32. McLennan S.M., Taylor S.R., McCulloch M.T., Maynard J.B. Geochemical and Nd–Sr isotopic composition of deep-sea turbidites: crustal evolution and plate tectonic associations // Geochim. Cosmochim. Acta. 1990. V. 54. P. 2015–2050.
  33. Paszkowski M., Budzyn B., Mazur S. et al. Detrital zircon U–Pb and Hf constraints on provenance and timing of deposition of the Mesoproterozoic to Cambrian sedimentary cover of the East European Craton, Belarus // Precambrian Res. 2019. V. 331. 105352.
  34. Pettijohn F.J., Potter P.E., Siever R. Sand and Sandstone / Second edition. New York, Berlin, Heidelberg, London, Paris, Tokyo: Springer-Verlag, 1976. 560 p.
  35. Pourmand A., Dauphas N., Ireland T.J. A novel extraction chromatography and MC–ICP-MS technique for rapid analysis of REE, Sc and Y: Revising CI-chondrite and Post-Archean Australian Shale (PAAS) abundances // Chem. Geol. 2012. V. 291. P. 38–54.
  36. Rudnick R.L., Gao S. Composition of the continental crust // The crust / Eds R.L. Rudnick, H.D. Holland, K.K. Turekian // Treatise on geochemistry. V. 3. Oxford: Elsevier Pergamon, 2003. P. 1–64.
  37. Roy D.K., Roser B.P. Climatic control on the composition of Carboniferous–Permian Gondwana sediments, Khalaspir basin, Bangladesh // Gondwana Res. 2013. V. 23. P. 1163–1171.
  38. Srodon J., Gerdes A., Kramers J., Bojanowski M.J. Age constraints of the Sturtian glaciation on western Baltica based on U-Pb and Ar-Ar dating of the Lapichi Svita // Precambrian Res. 2022. V. 371. 106595.
  39. Taylor S.R., McLennan S.M. The Continental Crust: Its Composition and Evolution. Oxford: Blackwell, 1985. 312 p.
  40. Tostevin R., Shields G.A., Tarbuck G.M. et al. Effective use of cerium anomalies as a redox proxy in carbonate-dominated marine settings // Chem. Geol. 2016. V. 438. P. 146–162.
  41. Tribovillard N., Algeo T.J., Lyons T., Riboulleau A. Trace metals as paleoredox and paleoproductivity proxies: An update // Chem. Geol. 2006. V. 232. P. 12–32.
  42. van de Kamp P.C. Potassium distribution and metasomatism in pelites and shists: how and when? Relation to postdepositional events // J. Sediment. Res. 2016. V. 86. P. 683–711.
  43. van der Weijden C.H. Pitfalls of normalization of marine geochemical data using a common divisor // Mar. Geol. 2002. V. 184. P. 167–187.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Location scheme of the studied wells (a) and summary stratigraphic column of the Upper Precambrian of Belarus (b), according to [Stratigraphic ..., 2010] with simplifications. Geographical basis borrowed from https://yandex.ru/maps/?ll=166.992700%2C21.912809&z=2

Download (559KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Position of figurative points of sandstones of different formations on modular diagrams (Na2O + K2O)-(Al2O3 + TiO2 + Fe2O3* + MnO)/SiO2 (a) and (Na2O + K2O)/Al2O3-(Al2O3 + TiO2 + Fe2O3* + MnO)/SiO2 (b) and TiO2/Al2O3-(Fe2O3* + MnO)/(Al2O3 + TiO2) (c)

Download (237KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Position of figurative points of sandstones (a, b), siltstones and clayey rocks (c) of different formations, as well as their samples (d) on the classification diagrams lg(SiO2/Al2O3)-lg(Na2O/K2O) [Pettijohn et al., 1976] (a) and lg(SiO2/Al2O3)-lg(Fe2O3*/K2O) [Herron, 1988] (b-d). For notation see Fig. 2

Download (378KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. UCC-normalised distribution of major rock-forming oxides in Riphean and Vendian sandstones

Download (350KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Position of figurative points of clayey rocks and siltstones in the diagrams (Na2O + K2O)-(Al2O3 + TiO2 + Fe2O3* + MnO)/SiO2 (a), (Na2O + K2O)/Al2O3-(Al2O3 + TiO2 + Fe2O3* + MnO)/SiO2 (b), TiO2/Al2O3-(Fe2O3* + MnO)/(Al2O3 + TiO2) (c), (Na2O + K2O)/Al2O3-(Fe2O3* + MnO + MgO)/SiO2 (d) [Yudovich, Ketris, 2000], K2O/Al2O3-Ga/Rb (e) [Roy, Roser, 2013] and K2O-Al2O3 (f) [van de Kamp, 2016]. For notation see Fig. 2

Download (630KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. UCC-normalised distribution of major rock-forming oxides in clayey rocks and siltstones of the Riphean and Vendian

Download (490KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. UCC-normalised distribution of rare and diffuse elements (except REE) in Riphean siltstones (dashed lines), Riphean and Vendian sandstones (solid lines). a - inferred quartz, b - feldspar-quartz, c - arkose differences

Download (447KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Values of enrichment factors of rare and diffuse elements in Vendian clayey rocks and siltstones (whole sample). The gradation ‘moderate-significant enrichment’ is given according to [Tribovillard et al., 2006]

Download (312KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Values of enrichment factors of rare and dispersed elements in clayey rocks and siltstones of the Vendian (sampling excluding samples with high content of CaO and P2O5, see text). 1 - Gluska Formation (n = 3); 2 - Lukomya and Liozna Formations (n = 8); 3 - Redkin stratigraphic level (n = 9); 4 - Kotlin Formation (n = 8)

Download (307KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. Distribution of composition points of sandstones, siltstones, and mudstones of the Riphean (a) and Vendian (b) on the Zr/Sc-Th/Sc diagram (McLennan et al., 1993). For notation see Fig. 2

Download (132KB)
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».