Geochemical features of microbial carbonates of the Abalak and Georgian formations in Western Siberia
https://doi.org/10.55959/MSU0579-9406-4-2023-63-4-49-62
Abstract
In this work, the geochemical and lithological features of bacterial-algal structures from the top of the Abalak and Georgian Formations in the central part of Western Siberia were studied in order to determine the specific conditions of their formation. The authors compared the element composition of these microbial carbonates with the secondary carbonate rocks of the Abalak and Georgian Formations. According to the results of X-ray fluorescence analysis, differences were identified in the contents of MnO, Cr, V, Ni, Cu, Zn in two types of carbonates. The higher content of MnO in bacterial-algal structures were explained by the ability of bacteria to sorb Mn on the surface of their cells. This process requires oxygen, which suggests the presence of a natural aerobic environment for the development of bacteria during the period of sediment accumulation. According to the results of the study of microbial carbonates under a scanning electron microscope, it was revealed that Mn, for the most part, is concentrated in carbonate minerals, in particular in kutnohorite. The increased content of biophilic elements such as Ni, Cu, Zn, V in microbial carbonates is probably associated with the transformation of humic organic matter, that was accumulated in shallow water environments and was actively recycled by microbial organisms. Minerals with the high Ba concentration were also found in isolated bacterial-algal structures. According to the authors, such single barium mineralization could be caused by the point effect of both near-surface and deep-seated barium-containing solutions and are not associated with an increased content of manganese in the studied deposits.
About the Authors
M. R. Latypova
Lomonosov Moscow State University
Russian Federation
Russian Federation
A. G. Kalmykov
Lomonosov Moscow State University
Russian Federation
Russian Federation
V. V. Churkina
Lomonosov Moscow State University
Russian Federation
Russian Federation
E. V. Karpova
Lomonosov Moscow State University
Russian Federation
Russian Federation
N. S. Balushkina
Lomonosov Moscow State University
Russian Federation
Russian Federation
G. A. Kalmykov
Lomonosov Moscow State University
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Блажчишин А.И., Емельянов Е.М. Основные черты геохимии Балтийского моря // Геохимические исследования и поиски полезных ископаемых в Белоруссии и Прибалтике. Минск, 1977. С. 60–156.
2. Гурвич Е.Г., Богданов Ю.А., Лисицын А.П. Поведение бария в современном осадконакоплении в Тихом океане // Геохимия. 1978. № 3. С. 410–415.
3. Деркачев А.Н., Николаева Н.А., Баранов Б.В. и др. Появление карбонатно-баритовой минерализации в районе метановых сипов в Охотском море на западном склоне Курильской котловины // Океанология. 2015. Т. 55, № 3. С. 432–443.
4. Захаров В.А. Условия формирования волжскобериасской высокоуглеродистой баженовской свиты Западной Сибири по данным палеоэкологии // Эволюция биосферы и биоразнообразия. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2006. C. 552–568.
5. Зеленин Н.И., Озеров И.М. Справочник по горючим сланцам. М., 1983. 248 с.
6. Зубков М.Ю. Коллекторы в баженово-абалакском комплексе Западной Сибири и способы их прогноза // Геология нефти и газа. 2014. № 5. С. 58–72.
7. Зубков М.Ю. Минеральный состав и значение δ13С в трещиноватых карбонатных породах бажено-абалакского комплекса Западной Сибири // Трудноизвлекаемые запасы и нетрадиционные источники УВ. 2017. № 6. С. 67–81.
8. Карпова Е.В., Хотылев О.В., Мануилова Е.А. и др. Гидротермально-метасоматические системы как важнейший фактор формирования элементов нефтегазоносного комплекса в баженовско-абалакских отложениях // Георесурсы. 2021. Т. 23, № 2. С. 142–151.
9. Кулешов В.Н. Марганцевые породы и руды: геохимия изотопов, генезис, эволюция рудогенеза. М.: ГИН РАН; Изд-во Науч. мир, 2013. 506 с.
10. Кунц А.Ф. Гидротермально-метасоматическое рудообразование в карбонатных породах (экспериментальные модели и их приложения). Екатеринбург: УрО РАН, 2002. 344 c.
11. Леин А.Ю., Ваншейн Б.М., Кашпарова Е.В. Биогеохимия анаэробного диагенеза и материально-изотопный баланс серы и углерода в осадках Балтийского моря // Геохимия осадочного процесса в Балтийском море. М.: Наука, 1986. С. 155–176.
12. Леин А.Ю., Ульянова Н.В., Пименов Н.В. Черноморские «кораллы» — продукт минерализации микробных матов // Природа. 2001. № 12. C. 48–54.
13. Методика количественного химического анализа. Рентгеноспектральное флуоресцентное определение фтора, натрия, магния, алюминия, кремния, фосфора, калия, кальция, скандия, ванадия, хрома, марганца, железа, кобальта, никеля, стронция, циркония, ниобия в горных породах, рудах и продуктов их переработки. Методика № 439-РС. М., 2000. МПР РФ. Федеральный научно-методический центр лабораторных исследований и сертификации минерального сырья «ВИМС».
14. Михальчук Н.В. Подвижные формы тяжелых металлов и микроэлементов в почвах карбонатного ряда юго-западной Беларуси // Полесский аграрно-экологический институт НАН Беларуси. 2017. № 3. С. 90–97.
15. Монин А.С., Лисицин А.П. Биогеохимия океана. М.: Наука, 1983. 368 с.
16. Потапова А.C., Вилесов А.П., Бумагина В.А. и др. Концептуальная седиментологическая модель формирования карбонатных пород на границе абалакской и баженовской свит (Красноленинский НГР) // Литология осадочных комплексов Евразии и шельфовых областей: Мат-лы IX Всероссийского литологического совещ. (с междунар. участием), Казань, 30 сент. — 3 окт. 2019 г.
17. Потапова А.C., Вилесов А.П., Чертина К.Н. и др. Признаки субаэральной экспозиции на границе абалакской и тутлеймской (баженовской) свит. // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. 2018. № 11. C. 13–19.
18. Решение 6-го межведомственного стратиграфического совещания по рассмотрению и принятию уточненных стратиграфических схем мезозойских отложения Западной Сибири. Новосибирск, 2004. 148 с.
19. Рубан А.С. Геохимические особенности современных донных осадков восточной части моря Лаптевых (на примере губы Буор-Хая): Дисс. ... канд. геол.-минер. наук. Томск, 2017. 166 с.
20. Ушатинский И.Н., Бабицин П.К., Зарипова О.Г. Методика и результаты изучения минералогии глин продуктивных отложений Западно-Сибирской низменности в связи с их нефтегазоносностью. Тюмень, 1970. 314 с.
21. Ушатинский И.Н, Зарипов О.Г. Минералогия карбонатных и глинистых цементов продуктивных отложений Шаимского нефтеносного района в связи с их коллекторскими свойствами и формированием нефтяных залежей // Шаимский нефтеносный район / Под ред. И.И. Нестерова. Тюмень, 1971. (Труды ЗапсибНИГНИ, Вып. 43. С. 164–190).
22. Фор Г. Основы изотопной геологии: Пер. с англ. М.: Мир, 1989. 590 с.
23. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. Геохимия черных сланцев. Л.: Наука, 1988. 272 с.
24. Юрченко А.Ю. Формирование вторичных карбонатных пород верхнеабалакско-баженовской толщи Салымского, правдинского и Малобалыкского нефтяных месторождений Западной Сибири. Диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук. М., 2016.
25. Юрченко А.Ю., Балушкина Н.С., Калмыков Г.А. и др. Строение и генезис известняков на границе абалакской и баженовской свит в центральной части Западно-Сибирского бассейна // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2015. № 5. С. 62–68.
26. Ясович Г.С. Условия формирования юрских отложений Шаимского и Красноленинского нефтеносных районов // Шаимский нефтеносный район / Ред. И.И. Нестеров. Вып. 43. Тюмень, 1971. С. 207–255. (Труды ЗапсибНИГНИ)
27. Berger W.Y. Soutar A. Preservation of plankton shells in an anaerobic basin off California // Geol. Soc. Amer. Bull. 1970. Vol. 81, № 1. P. 275–282.
28. Campbell K.A., Farmer J.D., Des Marais D. Ancient hydrocarbon seeps from the Mesozoic convergent margin of California: carbonate geochemistry, fluids and paleoenvironments // Geofluids. 2002. № 2. P. 63–94.
29. Coleman M., Fleet A., Donson P. Preliminary studies of manganese-rich carbonate nodules from leg 68, suite 503, Eastern equatorial Pacific // Init. Reports DSDP. U.S. Govt. Printing Office. 1982. Vol. 68. P. 481–489.
30. Dahlmann A., Lange G.J. Fluid-sediment interactions at Eastern Mediterranean mud volcanoes: a stable isotope study from ODP Leg 160 // Earth Planet. Sci. Lett. 2003. Vol. 212. P. 377–391.
31. Eder V.G., Follmi K.B., Zanin Yu. N., Zamirailova A.G. Manganese carbonates in the Upper Jurassic Georgiev Formation of the Western Siberian marine basin // Sedim. Geol. 2017. Vol. 363. P. 221–234.
32. Eisma D. Transport and deposition of suspended matter in estuaries and the Wearsbore sea // Physical and chemical neathering in geochemical cycles (under it’s A. Lotman and M. Meybeck). 1988. P. 273–278.
33. Emerson S., Cranston R.E., Liss P.S. Redox species in a reducing fjord: equilibrium and kinetic considerations // Deep-Sea Res. 1979. Vol. 26, № 8. P. 859–878.
34. Fu B., Aharon P., Byerly G.R., Roberts H.H. Barite chimneys on the Gulf of Mexico slope. Initial report on their petrography and geochemistry // Geo-Marine Lett. 1994. Vol. 14. P. 81–87.
35. Hinrichus K.-U., Boetius A. The anaerobic oxidation of methane: new insights in microbial ecology and biogeochemistry // Ocean Margin Systems. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. 2002. P. 457–477.
36. Manceau A., Lanson B., Schlegel M.L. et al. Quantitative Zn speciation in smelter-contanimated soils by EXAFS spectroscopy // Amer. J. Science. 2000. Vol. 300. P. 289–343.
37. Polgari M., Hein J.R., Vigh T. et al. Microbial processes and the origin of the Úrkút manganese deposit, Hungary // Ore Geology Reviews. 2012. Vol. 47. P. 87–109.
38. Rachold V., Brumsack H.J. Inorganic geochemistry of Albian sediments from the Lower Saxony Basin NW Germany: palaeoenvironmental constraints and orbital cycles // Palaeogeogr. Palaeoclimat. Palaeoecol. 2001. Vol. 174. P. 121–143.
39. Reitner J., Peckmann J., Reimer A. et al. Methane-derived carbonate build-ups and associated microbial communities at cold seeps on the lower Crimean shelf (Black Sea) // Facies. 2005. Vol. 51. P. 66−79.
40. Sholkovitz E.R. Rare-earth elements in marine sediments and geochemical standards / E.R. Sholkovits // Chemical Geology. 1990. № 88. P. 333–347.
41. Von Breymann M.T., Brumsack H.J., Emeis K.-C. Deposition and Diagenetic Behavior of Barium in the Japan Sea // Proceedings of the Ocean Drilling Program Scientific Results. College Station, TX (Ocean Drilling Program). 1992. P. 651–665.
42. Yakushev E., Pakhomova S., Sorenson K., Skei J. Importance of the different manganese species in the formation of water column redox zones: Observations and modeling // Marine Chem. 2009. Vol. 117, № 1–4. P. 59–70.
43. Zanin Y.N., Luchinina V.A., Levchuk M.A., Pisareva G.M. Stromatolites and oncolites in Mesozoic deposits of the west Siberian plate. Russian Geology and Geophysicsю 2001. Vol. 42. P. 1348–1352.
Review
For citations:
Latypova M.R., Kalmykov A.G., Churkina V.V., Karpova E.V., Balushkina N.S., Kalmykov G.A. Geochemical features of microbial carbonates of the Abalak and Georgian formations in Western Siberia. Moscow University Bulletin. Series 4. Geology. 2023;(4):49-62. (In Russ.) https://doi.org/10.55959/MSU0579-9406-4-2023-63-4-49-62
Views:
181
Email this article 
