geolmsuВЕСТНИК МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ 4. ГЕОЛОГИЯMoscow University Bulletin. Series 4. Geology0579-9406Издательский Дом МГУ10.55959/MSU0579-9406-4-2026-65-1-49-61geolmsu-884Research ArticleСтатьиИзотопные характеристики (δ17O, δ18O, δD) свободной и связанной вод глинистой фракции грязевых вулканов южной части Западно-Кубанского прогибаIsotope characteristics (δ17O, δ18O, δD) of liquid and bound waters of the clay fraction of mud volcanoes in the southern part of the West Kuban troughhttps://orcid.org/0000-0002-0855-3385ХаритоноваН. А.KharitonovaN. A.

Наталья Александровна Харитонова 

Москва; Владивосток 

Natalya A. Kharitonova

Moscow; Vladivostok

tchenat@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6020-9277ЧелноковГ. А.ChelnokovG. А.

Георгий Алексеевич Челноков 

Москва

Georgiy А. Chelnokov

Moscow

geowater@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4427-3196КазакЕ. С.KazakE. S.

Екатерина Сергеевна Казак 

Москва

Ekaterina S. Kazak

Moscow

Kanigu@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5809-8125АсееваА. В.AseevaA. V.

Анна Валерьевна Асеева

Владивосток

Anna V. Aseeva

Vladivostok

barkar_anna@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8125-1789ЕрмаковА. В.ErmakovA. V.

Александр Валерьевич Ермаков 

Москва 

Aleksandr V. Ermakov 

Moscow 

a.v.ermakov@gmail.comКарабцовА. А.KarabtsovA. A.

Александр Александрович Карабцов

Владивосток

Aleksandr A. Karabtsov 

Vladivostok

karabzov@fegi.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4815-7627ЛаврушинВ. Ю.LavrushinV. Yu.

Василий Юрьевич Лаврушин 

Москва

Vasiliy Yu. Lavrushin 

Moscow

wll2@yandex.ruМосковский государственный университет имени М.В. Ломоносова ; Дальневосточный геологический институт ДВО РАНРоссияLomonosov Moscow State University ; Far Eastern Geological Institute FEB RASRussian FederationГеологический институт РАНРоссияGeological Institute, Russian Academy of SciencesRussian FederationМосковский государственный университет имени М.В. ЛомоносоваРоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian FederationДальневосточный геологический институт ДВО РАНРоссияFar Eastern Geological Institute FEB RASRussian FederationМосковский государственный университет имени М.В. Ломоносова ; Геологический институт РАНРоссияLomonosov Moscow State University ; Geological Institute, Russian Academy of SciencesRussian Federation2026070320266514961Copyright © Харитонова Н.А., Челноков Г.А., Казак Е.С., Асеева А.В., Ермаков А.В., Карабцов А.А., Лаврушин В.Ю., 20262026Харитонова Н.А., Челноков Г.А., Казак Е.С., Асеева А.В., Ермаков А.В., Карабцов А.А., Лаврушин В.Ю.Kharitonova N.A., Chelnokov G.А., Kazak E.S., Aseeva A.V., Ermakov A.V., Karabtsov A.A., Lavrushin V.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.geol.msu.ru/jour/article/view/884

В статье представлены оригинальные данные об изотопном составе водной компоненты грязевых вулканов южной части Западно-Кубанского прогиба. Впервые представлены значения стабильных изотопов кислорода и водорода (δ17O, δ18O и δD) в свободной, поровой и связанной водах, выделенных экспериментальным методом из глинистой пульпы вулканов при температурах 105 и 350 °С. Полученные результаты свидетельствует об отсутствии значимого вклада дегидратационных вод, выделяющихся при трансформации смектита в иллит, в водный баланс грязевых вулканов Керченско-Таманской области. Водная компонента изучаемых грязевых вулканов формируется, главным образом, за счет смешивания инфильтрогенных метеорных вод региона, морских вод и адсорбционных вод глинистых фаз, извлекаемых при прогреве субстрата до 150 °С.

The present paper provides novel isotopic data on the water composition of mud volcanoes located in the southern sector of the West Kuban Trough. For the first time, stable isotope ratios of oxygen and hydrogen (δ¹7O, δ¹8O, and δD) were determined jointly for both free and clay-bound water fractions, experimentally extracted using a direct evaporation technique from clay pulp samples at 105 °C and 350 °C. The obtained results demonstrate that dehydration waters released during the smectite–illite transformation contribute negligibly to the overall water budget of the mud volcanoes in the Kerch–Taman region. The isotopic signatures indicate that the formation of mud volcano waters is primarily controlled by the mixing of infiltrating meteoric waters, seawater, and physically bound waters of clays liberated under natural substrate heating up to approximately 150 °C.

грязевые вулканыводная компонентастабильные изотопыэкспериментальные исследованияглинистая фракцияТаманьКерчьmud volcanoeswater phasestable isotopesexperimental testclay fractionTamanKerchРабота выполнена в рамках и при финансовой поддержке проекта РНФ 23-47-00035.ReferencesАлиев Ад.А., Гулиев И.С., Дадашев Ф.Г., Рахманов Р.Р. Атлас грязевых вулканов мира. Баку: Nafta-Press, 2015. 322 с.Алиев Ад.А., Гулиев И.С., Дадашев Ф.Г., Рахманов Р.Р. Атлас грязевых вулканов мира. Баку: Nafta-Press, 2015. 322 с.Валяев Б.М., Гринченко Ю.И., Ерохин В.Е. и др. Изотопный облик газов грязевых вулканов // Литология и полезные ископаемые. 1985. № 1. С. 72–87.Валяев Б.М., Гринченко Ю.И., Ерохин В.Е. и др. Изотопный облик газов грязевых вулканов // Литология и полезные ископаемые. 1985. № 1. С. 72–87.Казак Е.С., Казак А.В., Родькина И.А. и др. Вода баженовской свиты. Опыт и результаты комплексных исследований. М.: ООО «Группа Ремедиум», 2023. 151 с.Казак Е.С., Казак А.В., Родькина И.А. и др. Вода баженовской свиты. Опыт и результаты комплексных исследований. М.: ООО «Группа Ремедиум», 2023. 151 с.Казак Е.С., Родькина И.А., Сорокоумова Я.В. Лабораторные методы определения содержания воды низкопроницаемых породах-коллекторах // Вест. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2022. № 6. С. 56–70.Казак Е.С., Родькина И.А., Сорокоумова Я.В. Лабораторные методы определения содержания воды низкопроницаемых породах-коллекторах // Вест. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2022. № 6. С. 56–70.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». Электрон. текстовые дан. М.: Московский филиал ФГБУ «ВСЕГЕИ», 2021.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». Электрон. текстовые дан. М.: Московский филиал ФГБУ «ВСЕГЕИ», 2021.Лаврушин В.Ю., Айдаркожина А.С., Сокол Э.В. и др. Грязевулканические флюиды Керченско-Таманской области: геохимические реконструкции и региональные тренды. Сообщение 1. Геохимические особенности и генезис грязевулканических вод // Литология и полезные ископаемые. 2021. № 6. С. 485–512.Лаврушин В.Ю., Айдаркожина А.С., Сокол Э.В. и др. Грязевулканические флюиды Керченско-Таманской области: геохимические реконструкции и региональные тренды. Сообщение 1. Геохимические особенности и генезис грязевулканических вод // Литология и полезные ископаемые. 2021. № 6. С. 485–512.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 полезные ископаемые. 2005. № 2. С. 143−158.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 полезные ископаемые. 2005. № 2. С. 143−158.Лаврушин В.Ю., Koпф A., Дейхле A., Степанец M.И. Изотопы бора и формирование грязевулканических флюидов Тамани (Россия) и Кахетии (Грузия) // Литология и полезные ископаемые. 2003. № 2. С. 147−182.Лаврушин В.Ю., Koпф A., Дейхле A., Степанец M.И. Изотопы бора и формирование грязевулканических флюидов Тамани (Россия) и Кахетии (Грузия) // Литология и полезные ископаемые. 2003. № 2. С. 147−182.Осипов В.И., Соколов В.Н. Глины и их свойства. М.: ГЕОС, 2013, 576 с.Осипов В.И., Соколов В.Н. Глины и их свойства. М.: ГЕОС, 2013, 576 с.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. 8.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. 8.Селецкий Ю.Б. Дегидратация глин как возможный фактор формирования изотопного состава глубоких подземных вод // Водные ресурсы. 1978. № 3. С. 148−152.Селецкий Ю.Б. Дегидратация глин как возможный фактор формирования изотопного состава глубоких подземных вод // Водные ресурсы. 1978. № 3. С. 148−152.Селецкий Ю.Б. Дейтерий и кислород-18 в проблеме формирования вод грязевых вулканов // Известия АН СССР. Серия геологическая. 1991. № 5. С. 133−138.Селецкий Ю.Б. Дейтерий и кислород-18 в проблеме формирования вод грязевых вулканов // Известия АН СССР. Серия геологическая. 1991. № 5. С. 133−138.Челноков Г.А., Харитонова Н.А., Лаврушин В.Ю. и др. Редкоземельные элементы в водах грязевых вулканов Керченско-Таманской области // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2023. № 5. С. 58–71.Челноков Г.А., Харитонова Н.А., Лаврушин В.Ю. и др. Редкоземельные элементы в водах грязевых вулканов Керченско-Таманской области // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2023. № 5. С. 58–71.Шнюков Е.Ф., Соболевский Ю.В., Гнатенко Г.И. и др. Грязевые вулканы Керченско-Таманской области (атлас). Киев: Наукова Думка, 1986. 148 с.Шнюков Е.Ф., Соболевский Ю.В., Гнатенко Г.И. и др. Грязевые вулканы Керченско-Таманской области (атлас). Киев: Наукова Думка, 1986. 148 с.Шнюков Е.Ф., Шереметьев В.М., Маслаков Н.А. и др. Грязевые вулканы Керченско-Таманского региона. Краснодар: ГлавМедиа, 2005. 176 с.Шнюков Е.Ф., Шереметьев В.М., Маслаков Н.А. и др. Грязевые вулканы Керченско-Таманского региона. Краснодар: ГлавМедиа, 2005. 176 с.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.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.Aron P.G., Levin N.E., Beverly E.J., et al. Triple oxygen isotopes in the water cycle // Chemical Geology, V. 565, 2021, 120026, https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2020.120026.Aron P.G., Levin N.E., Beverly E.J., et al. Triple oxygen isotopes in the water cycle // Chemical Geology, V. 565, 2021, 120026, https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2020.120026.Bauer K.K., Vennemann T.W. Analytical methods for the measurement of hydrogen isotope composition and water content in clay minerals by TC/EA. Chemical Geology. 2014, 363, 229–240. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2013.10.039Bauer K.K., Vennemann T.W. Analytical methods for the measurement of hydrogen isotope composition and water content in clay minerals by TC/EA. Chemical Geology. 2014, 363, 229–240. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2013.10.039Cases J.M., B´erend I., François M., et al. Mechanism of adsorption and desorption of water vapor by homoionic montmorillonite: 3. The Mg2+, Ca2+, Sr2+ and Ba2+ exchanged forms // Clay Clay Miner. 1997. 45 (1), 8–22.Cases J.M., B´erend I., François M., et al. Mechanism of adsorption and desorption of water vapor by homoionic montmorillonite: 3. The Mg2+, Ca2+, Sr2+ and Ba2+ exchanged forms // Clay Clay Miner. 1997. 45 (1), 8–22.Hubert F., Caner L., Meuner A., Ferrage E. Unraveling complex <2μm clay mineralogy from soils using X-ray diffraction profile modeling on particle-size sub-fractions: Implications for soil pedogenesis and reactivity // American Mineralogist. 2012. V. 97. P. 384–398.Hubert F., Caner L., Meuner A., Ferrage E. Unraveling complex <2μm clay mineralogy from soils using X-ray diffraction profile modeling on particle-size sub-fractions: Implications for soil pedogenesis and reactivity // American Mineralogist. 2012. V. 97. P. 384–398.Emmerich K., Giaudo N., Schuhmann R., et al. On the Prediction of Water Contents in Na-Saturated Dioctahedral Smectites // J. Phys. Chem. C. 2018, 122(13), 7484–7493.Emmerich K., Giaudo N., Schuhmann R., et al. On the Prediction of Water Contents in Na-Saturated Dioctahedral Smectites // J. Phys. Chem. C. 2018, 122(13), 7484–7493.Ferrage E., Lanson B., Michot J. L., Robert J.-L. Hydration properties and interlayer organization of water and ions in synthetic Na-smectite with tetrahedral layer charge. Part 1. Results from X-ray diffraction profile modeling // J. Phys. Chem. C. 2010, 114, 4515–4526.Ferrage E., Lanson B., Michot J. L., Robert J.-L. Hydration properties and interlayer organization of water and ions in synthetic Na-smectite with tetrahedral layer charge. Part 1. Results from X-ray diffraction profile modeling // J. Phys. Chem. C. 2010, 114, 4515–4526.Kanik N.J., Longstaffe F.J., Kuligiewicz A., Derkowski A. Systematics of smectite hydrogen-isotope composition: Structural hydrogen versus adsorbed water // Applied Clay Science. 2022. 216. 106338. https://doi.org/10.1016/j.clay.2021.106338Kanik N.J., Longstaffe F.J., Kuligiewicz A., Derkowski A. Systematics of smectite hydrogen-isotope composition: Structural hydrogen versus adsorbed water // Applied Clay Science. 2022. 216. 106338. https://doi.org/10.1016/j.clay.2021.106338Kazak E.S., Kazak A.V. A novel laboratory method for reliable water content determination of shale reservoir rocks // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2019, Т. 106301.Kazak E.S., Kazak A.V. A novel laboratory method for reliable water content determination of shale reservoir rocks // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2019, Т. 106301.Kuligiewicz A., Derkowski A. Tightly bound water in smectites // Am. Mineral. 2017. 102 (5), 1073–1090.Kuligiewicz A., Derkowski A. Tightly bound water in smectites // Am. Mineral. 2017. 102 (5), 1073–1090.Nyamgerel Y., Han Y., Kim M., Koh D., Lee J. Review on Applications of 17O in Hydrological Cycle // Molecules. 2021. 26. 4468. https://doi.org/10.3390/molecules26154468Nyamgerel Y., Han Y., Kim M., Koh D., Lee J. Review on Applications of 17O in Hydrological Cycle // Molecules. 2021. 26. 4468. https://doi.org/10.3390/molecules26154468Srodo´n, J., McCarty, D.K. Surface area and layer charge of smectite from CEC and EGME/H2O-retention measurements // Clay Miner. 2008. 56 (2). 155–174.Srodo´n, J., McCarty, D.K. Surface area and layer charge of smectite from CEC and EGME/H2O-retention measurements // Clay Miner. 2008. 56 (2). 155–174.Surma J., Assonov S., Staubwasser M. Triple Oxygen Isotope Systematics in the Hydrologic Cycle // Reviews in Mineralogy & Geochemistry. 2021. Vol. 86. P. 401–428, http://dx.doi.org/10.2138/rmg.2021.86.12Surma J., Assonov S., Staubwasser M. Triple Oxygen Isotope Systematics in the Hydrologic Cycle // Reviews in Mineralogy & Geochemistry. 2021. Vol. 86. P. 401–428, http://dx.doi.org/10.2138/rmg.2021.86.12VanDeVelde J.H., Bowen G.J. Effects of chemical pretreatments on the hydrogen isotope composition of 2:1 clay minerals: Clay mineral isotope treatment effects. Rapid Commun. Маss Spectrom. 2013, 27(10), 1143–1148. https://doi.org/10.1002/rcm.6554VanDeVelde J.H., Bowen G.J. Effects of chemical pretreatments on the hydrogen isotope composition of 2:1 clay minerals: Clay mineral isotope treatment effects. Rapid Commun. Маss Spectrom. 2013, 27(10), 1143–1148. https://doi.org/10.1002/rcm.6554Whittaker M. L., Shoaib M., Lammers L.N., et al. Smectite phase separation is driven by hydration-mediated interfacial charge // J. Colloid Interface Sci. 2023. 647. 406–420. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2023.05.085Whittaker M. L., Shoaib M., Lammers L.N., et al. Smectite phase separation is driven by hydration-mediated interfacial charge // J. Colloid Interface Sci. 2023. 647. 406–420. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2023.05.085

The authors declare that there are no conflicts of interest present.