Geochemical particularities of microbioliths of the Miocene (South-Western Crimea) by ICP-MS data

O. B. Azovskova, T. V. Mikhailichenko
2019 Литосфера  
Поступила в редакцию 21.05.2018 г., принята к печати 27.11.2018 г. Исходные данные. Приведены новые данные по морфологии и геохимии гераклитов, которые представляют собой специфические продукты разрушения карбонатных палеопостроек прокариот около зон дегазации миоценового возраста. Гераклиты алевритовой и псаммитовой структур получили название микрометанолитов. Анализ имеющихся в литературе данных показывает, что образование гераклитов происходило, возможно, в верхней части осадочной толщи в
more » ... садочной толщи в условиях повышенных содержаний метана вблизи его струйных выходов. Методы исследования. Геохимическая характеристика гераклитов различного цвета и морфологии изучена методом ICP-MS в ЦКП "Геоаналитик" ИГГ УрО РАН г. Екатеринбурга. Результаты исследования. По литологическим особенностям и морфологии обломков выделены следующие разновидности гераклитов -шлаковидные, полосчатые, угловатые и плит цементации. Все морфологические разности, характеризуются высокими концентрациями Sr, Ba, Co, Ni, Bi, Ce, Nd и Yb, которые значительно превышают кларки карбонатных пород. Концентрации Rb, Cs, Nb, Th, Cu, Tl, As, Sc, Sb, Eu, Gd, Tb, Dy и Er в некоторых морфологических разностях выше кларков, а в других наблюдается их дефицит. Низкие содержания характерны для высокозарядных литофильных (Sc, Y, Zr, Hf, W, U), транзитных (Ti, V, Mn, Cr) и халькофильных (Zn, Ga, Ge, Cd, Mo и Pb) металлов. Невысокие концентрации имеют и некоторые тяжелые PЗЭ. Высокие содержания литофильных, халькофильных, сидерофильных и РЗЭ элементов указывают на глубинную природу палеофлюидов. Несмотря на то, что образование карбоната гераклитов происходило в восстановительной среде флюидов, получены данные об оксидной среде образования строительного материала построек: низкие концентрации U (0.579-2.096 г/т) и Bi (0.014-0.084 г/т) и соотношения U/Th (0.4-2.1), V/Cr (0.3-0.9) и Mo/Mn (менее 0.0014). Такие условия существовали вблизи или внутри клеточного организма прокариот. Низкие содержания U, Ti, Mn и Zr доказывают значительные скорости роста карбонатного вещества гераклитов. Незначительные различия концентраций химических элементов в гераклитах разной морфологии связаны с физикогеографическими и химическими условиями их образования в зонах региональных разломов с активным тектоническим режимом. Выводы. Результаты геохимических исследований подтвердили предположение об образовании карбонатного материала гераклитов за счет переработки глубинных флюидов. В Юго-Западном Крыму гераклиты являются геологическим памятником углеводородной палеодегазации миоцена, которая связана с неотектоническим этапом поднятия Горного Крыма. Наличие в их составе метана, этана, пропана и нефтепродуктов позволяет сделать предположение о перспективах находок месторождений нефти и газа в Севастопольском регионе. Ключевые слова : микробиолиты, микрометанолиты, гераклиты, археи, морфология, геохимия, халькофильные, сидерофильные и редкоземельные элементы, флюиды Background. In this paper, we provide new data on the morphology and geochemistry of heraclites, which are represented by specific products formed by degradation of the carbonate paleostructures of prokaryotes around the degassing zones of ЛИТОСФЕРА том 19 № 4 2019 Лысенко и др. Lysenko et al. 626 the Miocene age. The heraclites exhibiting siltstone and sandstone structures are referred to as micrometanolites. An analysis of literature data showed that heraclites had formed in the upper sedimentary strata under the conditions of increased methane levels in the affinity of the stream exits. Methods. The geochemical examination of heraclites of a different co lour and morphology was carried out using ICP-MS at the facilities of the Geoanalytik centre, UB RAS Institute of Geolo gy and Geochemistry, Ekaterinburg. Results. According to lithological characteristics and morphology, the following he raclite types were distinguished: slag-like, banded, angular and сementation slabs. Morphologically, the heraclites under study were characterized by high concentrations of Sr, Ba, Co, Ni, Bi, Ce, Nd and Yb, which significantly exceed those in carbonate rocks. The concentrations of Rb, Cs, Nb, Th, Cu, Tl, As, Sc, Sb, Eu, Gd, Tb, Dy and Er in some morphological differences were above the Clarke values, while others demonstrated their deficit. The samples under study showed low concentrations of some heavy REE. A high content of lithophilic, chalcophile, siderophilic and REE elements indicate paleofluids of a deep mantle-derived character. The data on the oxide environment during construction material formation was obtained, which is confirmed by low concentrations of U (0.579 to 2.096 ppm) and Bi (0.014-0.084 ppm), as well as the ratios of U/Th (0.4-2.1), V/Cr (0.3-0.9) and Mo/Mn (less than 0.0014). Such conditions existed near or within the cellular organism of prokaryotes. Low concentrations of U, Ti, Mn and Zr confirm a significant growth rate of heraclite carbo nate substances. Minor differences in the concentrations of chemical elements in heraclites of a different morphology are believed to have resulted from the physic-geographical and chemical conditions of their formation across the areas of regional faults with an active tectonic regime. Conclusions. Our results have confirmed the assumption that the carbonate material of heraclites formed by processing of deep fluids. In the South-Western Crimea, heraclites constitute a geological phenomenon of the Miocene hydrocarbon paleo-degassing, which was associated with the neotectonic stage of the uplift of the Crimean Mountains. The presence of methane, ethane, propane and petroleum products in the composition of heraclites allows an assumption to be made about the presence of oil and gas deposits in the Sevastopol region. Аcknowledgements The authors are grateful to E.F. Shnyukov, V.V. Maslennikov and V.V. Murzin for a useful discussion of the article.
doi:10.24930/1681-9004-2019-19-4-625-639 fatcat:hmg2emmd6fcptk2gabk7foe5jm