Изотопные характеристики (δ¹⁷O, δ¹⁸O, δD) свободной и связанной вод глинистой фракции грязевых вулканов южной части Западно-Кубанского прогиба

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.

1. Алиев Ад.А., Гулиев И.С., Дадашев Ф.Г., Рахманов Р.Р. Атлас грязевых вулканов мира. Баку: Nafta-Press, 2015. 322 с.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. Осипов В.И., Соколов В.Н. Глины и их свойства. М.: ГЕОС, 2013, 576 с.

10. 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.

11. Селецкий Ю.Б. Дегидратация глин как возможный фактор формирования изотопного состава глубоких подземных вод // Водные ресурсы. 1978. № 3. С. 148−152.

12. Селецкий Ю.Б. Дейтерий и кислород-18 в проблеме формирования вод грязевых вулканов // Известия АН СССР. Серия геологическая. 1991. № 5. С. 133−138.

13. 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.

14. Шнюков Е.Ф., Соболевский Ю.В., Гнатенко Г.И. и др. Грязевые вулканы Керченско-Таманской области (атлас). Киев: Наукова Думка, 1986. 148 с.

15. Шнюков Е.Ф., Шереметьев В.М., Маслаков Н.А. и др. Грязевые вулканы Керченско-Таманского региона. Краснодар: ГлавМедиа, 2005. 176 с.

16. 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.

17. 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.

18. 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.2013.10.039

19. 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.

20. 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.

21. 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.

22. 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.

23. 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.2021.106338

24. 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.

25. Kuligiewicz A., Derkowski A. Tightly bound water in smectites // Am. Mineral. 2017. 102 (5), 1073–1090.

26. 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/molecules26154468

27. 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.

28. 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.2021.86.12

29. VanDeVelde 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.6554

30. Whittaker 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