Все о геологии :: на главную страницу! Геовикипедия 
wiki.web.ru 
Поиск  
  Rambler's Top100 Service
 Главная страница  Конференции: Календарь / Материалы  Каталог ссылок    Словарь       Форумы        В помощь студенту     Последние поступления
   Геология >> Общая и региональная геология | Книги
 Обсудить в форуме  Добавить новое сообщение

Глобальные катастрофические события и их роль при стратиграфических
корреляциях осадочных бассейнов разного типа

Кафедра Региональной Геологии и Истории Земли МГУ.
Авторы: А.Б. Веймарн, Д.П. Найдин, Л.Ф. Копаевич, А.С. Алексеев, М.А. Назаров
©А.Б. Веймарн, Д.П. Найдин, Л.Ф. Копаевич, А.С. Алексеев, М.А. Назаров  1998
©Министерство природных ресурсов РФ, 1998

Оглавление

1.3.2. Изотопные исследования.

Изучение изотопного состава серы в осадочных породах достаточно информативно. По мнению специально исследовавших этот вопрос В.А. Гриненко и Л.Н.Гриненко [1974] изотопный состав серы отражает условия осадконакопления: аэрацию придонной воды, скорость седиментации и интенсивность сульфатредукции. В практике геохимических работ определяется соотношение изотопов 34S и 32S в образцах по сравнению с этим соотношением в стандарте. Величина д34S (в o/oo) находится по формуле:
д34S (o/oo)= 1000 (R обр./R ст. -1),
где
R обр.= 34S/32S в образце, а R ст.= 34S/32S в стандарте.


За стандарт принято соотношение изотопов в сере троилитной фазы метеорита Каньон Дьяболо, где 32S/34S= 22,22, а д34S= 0,00. Положительные значения д34S говорят об обогащении изотопом 34S по отношению к сере метеорита, а отрицательные - об обогащении изотопом 32S.

Поскольку глобальные катастрофические события нередко приводят к возникновению явлений аноксии, можно рекомендовать изучение характеристик аноксии с помощью определения d34S в сингенетичных фрамбоидных пиритах, обычно присутствующих в черных сланцах [Волков, 1984]. Интересные данные по изотопии серы были получены канадскими геологами при исследовании верхнедевонских отложений и характеристике катастрофических событий на границе франского и фаменского ярусов [Geldzetzer et al., 1987; Wang et al., 1996].
Замечательный метод независимого контроля процессов эвстазии предложил Е.Спунер [Spooner, 1976], который использовал метод анализа соотношений изотопов стронция. Скорее всего, главным фактором, контролирующим соотношение изотопов стронция 87Sr/86Sr во времени являются колебания водного стока с континентов, вызванные изменениями площади суши. Это отношение в морской воде меньше, чем в воде, поступающей с суши, вследствие обмена, происходящего в гидротермальных конвективных системах срединных океанических хребтов. Существует достаточно четкая корреляции между этим отношением и другими данными по эвстатическим колебаниям для оксфордского века и для всего кайнозоя [Хэллем, 1983].

Изотопный состав кислорода органогенных карбонатов контролируется целым рядом факторов, из которых наиболее важными явдляются температура и соленость воды. Используется соотношение различных изотопов кислорода -d18O/16O. Повышение значенияd18О может означать тенденцию к похоладанию, либо к повышению солености воды бассейна седиментации. При этом необходимо сделать несколько допущений: а) карбонат CaCO3 раковины отлагался в изотопном равновесии с кислородом морской воды; б) постседиментационных изменений первичных изотопных соотношений не было; в) отсутствовал специфический для видов "жизненный" эффект; г) отсутствал какой-либо эффект, вызванный изменением в глубине обитания носителя раковины или в плотности морской воды.
Многие раковины (фоссилии), хорошо сохранившиеся в ископаемом состоянии, удовлетворяют первому требованию; можно также принять меры, чтобы свести к минимуму ошибки, связанные с диагенозом и другими постседиментационными изменениями. Оценка влияния указанных четырех факторов на температуру по фораминиферам показала, что совокупный эффект влияния их составляет примерно 2-3 оС для любого данного значения [Berger et Gardner, 1975; Savin et Stehli, 1974].

Известны такие значения фракционирования изотопов, которые свидетельствуют о видовой специфичности. В частности симбиотические водоросли, находящиеся в клетках фораминифер или тканях кораллов, поставляют обогащенный 16О метаболический CO2 во внутренний фонд организма-хозяина, секретирующего карбонат. Следовательно, значенияd18O для карбонатных форм этих организмов дают температуры, отличающиеся повышением на несколько градусов - до 5оС [ Erez.1978].

Измеряемые изотопные величины зависят от изотопного состава морской воды, в которой формировался скелет (дw в приводимом ниже уравнении). Испарение морской воды удаляет более легкий изотоп 16О, обогащая таким образом морскую воду более тяжелым изотопомd18О. В современном открытом океане с соленостью в диапазоне 33 - 38 вариацииd18О достигают 1.5 . Кроме региональных вариацийd18О могут быть и локальные вариации, например образцы морской воды, собранной днем, обогащеныd18О, поскольку фракционирование СО2 осуществляется планктоном только днем. Поэтому при интерпретации изотопных значений для образцов из ограниченных водных масс может иметь важное значение отношение локальной биомассы к локальной водной массе.
Температура осаждения кальцита может быть определена по следующему палеотемпературному уравнению, предложенному С.Эпштейном и др. [Epstein et al., 1953], или по его модификациям:
T°C=16.5 - 4.3(дc - дw) + 0.14(дc - дw)2,
где
дс=d18O карбоната кальция относительно стандарта PDB (за стандарт принято соотношение изотопов в ростре белемнита формации Pee Dee мелового возраста (Южная Калифорния, США),
дw18O карбоната кальция относительно "средней океанической воды" стандарт (SMOW)
и
d18O= 1000 (Rобр./R ст. - 1) где Rобр.=d18О/16O образца, а Rст.=d18О/16O стандарта.
Например, выражениеd18О = 10 означает, что изотопное отношение образца превышает изотопное отношение стандарта на 10 частей на 1000, или на 10 или на 1%. Ясно, что невозможно определить точное значение дw для геологического прошлого, и это ограничивает применимость метода, но предположение о вариациях изотопного состава морской воды привело к созданию инструмента для изучения в первую очередь позднего кайнозоя, когда образовались полярные ледяные шапки. В дальнейшем метод изучения колебания температур и в более древних отложениях применяется c большим успехом.

Изотопный состав углерода также несет важную геологическую информацию. В седиментологических исследованиях широко используется величина соотношения изотоповd13С и 12С, как в карбонатных породах (преимущественно известняках и доломитах), так и в органическом углероде. Это соотношение измеряется значениемd13С, которое определяется по формуле:
d13С= 1000(Rобр./Rст.-1), где Rобр.=d13С/12C для образца, а Rст.=d13С/12C стандарта PDB (см. выше).
Отношениеd13С/12C карбонатных скелетов пелагических организмов отражает прежде всего изотопный состав суммарной углекислоты, растворенной в воде. В процессе фотосинтеза фитопланктон избирательно поглощает преимущественно углекислоту с легким изотопом 12С. В результате вертикального переноса и последующего разложения остатков отмерших организмов на дне происходит высвобождение изотопно легкой углекислоты. Таким образом, карбонаты скелетных остатков, обитавших в фотической зоне, обогащаются тяжелым изотопомd13С. Степень такого обогащения отражает интенсивность изъятия изотопно легкой углекислоты в процессе фотосинтеза, то есть интенсивность продуцирования органического вещества [Найдин, Кияшко,1989].

Многочисленные данные по карбонатным породам докембрия и палеозоя показывают, чтоd13С карб  оставалось примерно на одном уровне 0 3 o/oo [Галимов,1968; Schidlowski et al., 1983]. Кроме того выявлено, что разница изотопных показателей (д13Сорг -d13Скарб ) есть своего рода планетарная геохимическая константа, обусловленная процессом фотосинтеза. Она составляет около -25o/oo и сохраняет свою величину со времени позднего катархея [Schidlowski et al., 1975]. При средних величинахd13Сорг . - 25 иd13Скарб . - 0o/oo соотношение масс Сорг./ Скарб. в "подвижном резервуаре углерода" [Гаррелс, Маккензи,1974] составляет 0.18 / 0.82 - так называемое соотношение или коэффициент Ронова. Поэтому утяжеление углерода карбонатов (при питании биосферы мантийной СО2 с постоянным изотопным составомd13С - 5o/oo) возможно только за счет увеличения резервуара Сорг. Следовательно, величинаd13С может служить мерой величины степени фоссилизации Сорг., или доли его, выпадающей из биологического круговорота, а также величины первичной биопродуктивности [Юдович, Кертис, 1988]. Однако, это верно только в среднем и не всякое утяжеление карбонатного углерода можно трактовать именно так. В каждом конкретном случае требуется тщательный анализ, нередко приводящий к различным точкам зрения на природу данного явления.

Последние данные по изотопии углерода позволяют говорить о карбоновой изотопной стратиграфии, дающей возможность коррелировать карбонатные толщи различных бассейнов [Ferreri et al., 1997].

<< Пред. | След. >>


 См. также
Научные статьиСильные и катастрофические эксплозивные извержения на Камчатке за последние 10 тысяч лет: kALXDEROOBRAZU@]IE IZWERVENIQ
Научные статьиСильные и катастрофические эксплозивные извержения на Камчатке за последние 10 тысяч лет: sUBKALXDERNYE IZWERVENIQ

Проект осуществляется при поддержке:
Геологического факультета МГУ,
РФФИ
   
TopList Rambler's Top100