Новые данные по изотопному составу ([delta] 13C, [delta]D, [delta] 18O, 87Rb/86Sr и 87Sr/86Sr) рассолов Сибирской платформы

Abstract

Актуальность исследования обусловлена получением новых данных по изотопной геохимии сверхкрепких рассолов Сибирской платформы. Цель: выявить особенности генезиса рассолов и растворенной в них углекислоты, а также взаимодействия вод с окружением. Методы. Полевое опробование проведено в соответствии с общепринятыми методиками. Химико-аналитические исследования выполнены методами титриметрии, ионной хроматографии и масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. Определение Актуальность исследования обусловлена получением новых данных по изотопной геохимии сверхкрепких рассолов Сибирской платформы. Цель: выявить особенности генезиса рассолов и растворенной в них углекислоты, а также взаимодействия вод с окружением. Методы. Полевое опробование проведено в соответствии с общепринятыми методиками. Химико-аналитические исследования выполнены методами титриметрии, ионной хроматографии и масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. Определение [delta]D, [delta]18O, [delta]13C проводилось на приборе Isotope Ratio Mass Spectrometer FinniganTM MAT 253, снабженном приставками пробоподготовки H/Device (для анализа [delta]D) и GasBench II (для анализа [delta]18O и [delta]13CDIC). Изотопные отношения 87Sr86/Sr и 87Rb/86Sr изучались на масс-спектрометре MI 1201T в двухленточном режиме с регистрацией на одном коллекторе. Результаты. Представлены новые изотопно-геохимические данные по сверхкрепким рассолам Сибирской платформы широкого стратиграфического диапазона (от рифея до ордовика). Для изученных рассолов характерен широкий интервал относительных концентраций дейтерия и кислорода-18: от -133 до -17,5 ‰ для [delta]D и от -17,0 до -2,5 ‰ для [delta] 18O. На основании значений кислородных и водородных дельт рассолов предполагается их седиментационно-метаморфический генезис. Значения [delta]13C для DIC рассолов варьируют в диапазоне от -31 до +12,7 ‰. Предполагается биогенное (бактериальное) происхождение растворенной в водах углекислоты. В среднем переход от более молодых комплексов к более древним сопровождается обогащением DIC легким изотопом углерода. Стронциевые отношения изученных рассолов делят их на две группы: с отношениями 87Sr/86Sr, близкими к значениям в водах современного океана, и со значениями 87Sr/86Sr, существенно их превышающими. Предполагается, что для рассолов второй группы захоронение вод происходило в присутствии обломочного материала выветривания континентальной коры, обогащенного радиоактивным 87Rb.

The relevance of the study is caused by obtaining new isotope-geochemical data for the Siberian platform brines. The aim of the research is to reveal the genesis of the brines and dissolved inorganic carbon as well as investigation of the water- environment interactions. Methods. Field sampling was carried out using common methods. Chemical analysis of brines was carried out by titrimetry, ion chromatography and inductively coupled plasma mass spectrometry. The analysis of the stable isotope composition ([delta]D, [delta]18O, and [delta]13C) was carried out using the Isotope Ratio Mass Spectrometer Finnigan TM MAT 253 equipped with H/Device (for [delta]D analysis) and GasBench II (for [delta]18O and [delta]13CDIC analysis). The 87Sr86/Sr and 87Rb/86Sr isotope ratios were studied using the MI 1201T mass spectrometer in a two-strip mode with registration on one collector. Results. The new isotope-geochemical data on the Siberian platform supersaturated brines of a wide stratigraphic range (from Riphean to Ordovician) are presented. There is a wide range of oxygen and hydrogen stable isotope composition in the studied brines: from -133 to -17,5 ‰ for [delta]D and from -17,0 to -2,5 ‰ for [delta]18O. The [delta]D and [delta]18O values point on the sedimentation-metamorphic genesis of the brines. The carbon isotope composition of the DIC in brines range from -31 to +12,7 ‰. It is supposed that DIC has the biogenic (bacterial) origin. The youngest brine DIC has the heaviest carbon isotope composition whereas the oldest brine DIC has the biggest concentration of 12C. The strontium ratios of the studied brines divide them into two groups: with 87Sr/86Sr ratios, close to those of the modern ocean waters, and brines with 87Sr/86Sr values significantly exceeding modern ocean strontium ratios. It is assumed that the burial of the brines of the second group took place in the presence of clastic material of the continental crust, with a high content of radioactive 87Rb.