Russian Journal of Earth Sciences Russian Journal of Earth Sciences Russian Journal of Earth Sciences 1681-1208 75317 10.2205/2024es000923 dnfgsx ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ ORIGINAL ARTICLES ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ Vendian-Cambrian Rocks of the Upper Kalar Graben-Syncline of the Southern Part of Siberian Craton: Mineralogy and Major Elements Geochemistry Венд-кембрийские породы Верхне-Каларской грабен-синклинали юга Сибирского кратона: минералогия и особенности геохимии главных петрогенных элементов https://orcid.org/0000-0003-3204-4393 Меренкова Софья Ивановна Merenkova Sofia Ivanovna koshelevasof@mail.ru

кандидат геолого-минералогических наук;

candidate of geological and mineralogical sciences;

 Кузьмина Татьяна Георгиевна Kuz'mina Tat'yana Georgievna Карпова Евгения Владимировна Karpova Evgeniya Vladimirovna https://orcid.org/0000-0001-8296-7191 Габдуллин Руслан Рустемович Gabdullin Ruslan Rustemovich https://orcid.org/0000-0003-4322-3768 Водовозов Владимир Юрьевич Vodovozov Vladimir Yur'evich Ромашова Татьяна Владимировна Romashova Tat'yana Vladimirovna Хохлова Ирина Владимировна Hohlova Irina Vladimirovna Институт океанологии имени П.П. Ширшова РАН Москва Россия Институт океанологии имени П.П. Ширшова РАН Москва Russian Federation Институт геохимии и аналитической химии имени В.И. Вернадского РАН Москва Россия Институт геохимии и аналитической химии имени В.И. Вернадского РАН Москва Russian Federation Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова Россия Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова Russian Federation Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова Москва Россия Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова Москва Russian Federation Институт геохимии и аналитической химии имени В.И. Вернадского РАН Москва Россия Институт геохимии и аналитической химии имени В.И. Вернадского РАН Москва Russian Federation Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова Москва Россия Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова Москва Russian Federation Геологический институт РАН Москва Россия Геологический институт РАН Москва Russian Federation Институт геохимии и аналитической химии имени В.И. Вернадского РАН Москва Россия Институт геохимии и аналитической химии имени В.И. Вернадского РАН Москва Russian Federation Институт геохимии и аналитической химии имени В.И. Вернадского РАН Россия Институт геохимии и аналитической химии имени В.И. Вернадского РАН Russian Federation 26 12 2024 26 12 2024 24 4 1 14 16 02 2024 15 07 2024 https://rjes.ru/en/nauka/article/75317/view

Рассматриваются особенности минерального и химического состава (главные петрогенные элементы) венд-кембрийских пород силимкунской свиты (V-Є1sl), обнажающихся на западном борту Верхне-Каларской грабен-синклинали на юго-западе Алданского щита. Изученные породы – песчаники и алевролиты, относятся к аркозам и субаркозам. По хемотипу они отвечают преимущественно нормосилитам и миосилитам. По величине щелочного модуля песчаники и алевролиты являются гиперкалиевыми и служат довольно ярким примером продуктов докембрийского аридного выветривания. Обсуждается нормативный минеральный состав, его вариации, валидность расчетов по данным петрографических исследований, проблемы использования климатических индексов и литохимических диаграмм, направленных на реконструкцию климатических параметров геологического прошлого. Значения индекса химической изменчивости CIA (Chemical Index of Alteration) песчаников и алевролитов варьируют от 49, что соответствует практически неизмененной породе, до 67 (CIAсреднее = 58). Характерные для алевролитов силимкунской свиты с высоким гидролизатным модулем (ГМ) (миосилиты) значения CIA (63–67, CIAсреднее = 65) указывают на доминирование физического выветривания во время формирования исходных для них осадков. Незначительные изменения в величине CIA для данной выборки связаны, в первую очередь, с вариациями содержание иллитного цемента и обломочного мусковита. Значения индекса химического выветривания RW (Robust Weathering) варьируются от 37 до 68 (в среднем около 57).

The features of the mineral and chemical composition (major elements) of the Vendian-Cambrian rocks of the Silimkun Formation (V-Є1sl), exposed on the western side of the Upper Kalar graben syncline in the southwest of the Aldan shield, are considered. The studied rocks – sandstones and siltstones, belong to arkoses and subarkoses. According to their chemotype, they correspond normosilites and myosilites. In terms of the alkaline modulus, the studied silites are hyperpotassium and serve as a fairly striking example of the products of Precambrian arid weathering. The standard mineral composition, its variations, the validity of calculations based on petrographic research data, the problems of using climate indices and lithochemical diagrams aimed at reconstructing climatic changes in the geological past are discussed. Chemical Index of Alteration (CIA) index values range from 49, which corresponds to a virtually unchanged rock, to 67. The average is about 58. Minor changes in the index value for this sample are associated primarily with variations in the content of illite cement and muscovite. Robust Weathering index (RW) values range from 37 to 68 (with an average of about 57).

 венд кембрий Удокан климат индикаторы выветривания Ediacaran Cambrian Udokan region climate chemical weathering proxies Авторы выражают глубокую благодарность анонимным рецензентам за ценные замечания и конструктивные предложения по преобразованию статьи, которые позволили существенно улучшить рукопись. Исследование выполнено в рамках госзадания ИО РАН FMWE-2024-0020. Аналитические работы выполнены при поддержке госзадания ГЕОХИ РАН. Частичное финансирование за счет субсидий на выполнение госзаданий ГИН РАН FMMG-2023-0007 и МГУ АААА-А16-116033010119-4 и АААА-А16-116033010120-0. The authors express their deep gratitude to the anonymous reviewers for valuable comments and constructive suggestions on the article revision, which allowed to significantly improve the manuscript. The study was carried out within the framework of the state assignment of the Institute of Oceanology of the Russian Academy of Sciences FMWE-2024-0020. Analytical work was carried out with the support of the state assignment of the Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry of the Russian Academy of Sciences. Partial funding from subsidies for the implementation of state assignments of the Geological Institute of the Russian Academy of Sciences FMMG-2023-0007 and Moscow State University AAAA-A16-116033010119-4 and AAAA-A16-116033010120-0.

Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1 : 200 000. Издание второе. Удоканская серия. O-50-XXXV(Наминга) / под ред. Г. Л. Митрофанова. — ВСЕГЕИ, 2004. Babechuk M. G., Fedo C. M. Analysis of chemical weathering trends across three compositional dimensions: applications to modern and ancient mafic-rock weathering profiles // Canadian Journal of Earth Sciences. — 2023. — Vol. 60, no. 7. — P. 839–864. — DOI: 10.1139/cjes-2022-0053. Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1 : 1 000 000, новая серия, лист О-(50) 51 и объяснительная записка / под ред. Е. П. Миронюка. — СПб : ВСЕГЕИ, 1998. — 428 с. Cho T., Ohta T. A robust chemical weathering index for sediments containing authigenic and biogenic materials // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. — 2022. — Vol. 608. — P. 111288. — DOI: 10.1016/j.palaeo.2022.111288. Дольник Т. А. Строматолиты и микрофитолиты в стратиграфии рифея и венда складчатого обрамления Сибирской платформы. — Новосибирск : Наука, 2000. — 320 с. Dolnik T. A. Stromatolites and microphytolites in the stratigraphy of the Riphean and Vendian folded frame of the Siberian platform. — Novosibirsk : Nauka, 2000. — P. 320. Макарьев Л. Б., Митрофанов Г. Л., Митрофанова Н. Н. и др. Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1 : 1 000 000 (третье поколение). Серия Алдано-Забайкальская. Лист O-50 - Бодайбо. Объяснительная записка. — СПб : Картографическая фабрика ВСЕГЕИ, 2010. — 612 с. Fedo C. M., Babechuk M. G. Petrogenesis of siliciclastic sediments and sedimentary rocks explored in three-dimensional Al2O3-CaO*+Na2O-K2O-FeO+MgO (A-CN-K-FM) compositional space // Canadian Journal of Earth Sciences. — 2023. — Vol. 60, no. 7. — P. 818–838. — DOI: 10.1139/cjes-2022-0051. Пахомов Н. Н., Барабашева Е. Е. Новые данные по стратиграфии и фауне венда-нижнего кембрия Верхне-Каларского грабена // Новые данные по биостратиграфии палеозоя и мезозоя юга Дальнего Востока. — Владивосток : ДВО АН СССР, 1990. — С. 24—31. Fedo C. M., Wayne Nesbitt H., Young G. M. Unraveling the effects of potassium metasomatism in sedimentary rocks and paleosols, with implications for paleoweathering conditions and provenance // Geology. — 1995. — Vol. 23, no. 10. — P. 921. — DOI: 10.1130/0091-7613(1995)023<0921:UTEOPM>2.3.CO;2 Петтиджон Ф. Д., Поттер П., Сивер Р. Пески и песчаники. — Москва : Мир, 1976. — 535 с. Guo Y., Yang S., Su N., et al. Revisiting the effects of hydrodynamic sorting and sedimentary recycling on chemical weathering indices // Geochimica et Cosmochimica Acta. — 2018. — Vol. 227. — P. 48–63. — DOI: 10.1016/j.gca.2018.02.015. Розен О. М., Аббясов А. А. Количественный минеральный состав осадочных пород: расчет по петрохимическим данным, анализ достоверности результатов (компьютерная программа MINLITH) // Литология и полезные ископаемые. — 2003. — № 3. — С. 299—312. Lécuyer C. Seawater residence times of some elements of geochemical interest and the salinity of the oceans // Bulletin de la Société Géologique de France. — 2016. — Vol. 187, no. 6. — P. 245–260. — DOI: 10.2113/gssgfbull.187.6.245. Розен О. М., Аббясов А. А., Мигдисов А. А. и др. Программа MINLITH для расчета минерального состава осадочных пород: достоверность результатов в применении к отложениям древних платформ // Геохимия. — 2000. — № 4. — С. 431—444. Lo F.-L., Chen H.-F., Fang J.-N. Discussion of Suitable Chemical Weathering Proxies in Sediments by Comparing the Dissolution Rates of Minerals in Different Rocks // The Journal of Geology. — 2017. — Vol. 125, no. 1. — P. 83–99. — DOI: 10.1086/689184. Юдович Я. Э., Кетрис М. П. Основы литохимии. — СПб : Наука, 2000. — 479 с. Makaryev L. B., Mitrofanov G. L., Mitrofanova N. N., et al. State Geological Map of the Russian Federation, scale 1:1,000,000 (third generation). Aldan-Zabaykalskaya Series. Sheet O-50 - Bodaibo. Explanatory Note. — St. Petersburg : VSEGEI Cartographic Factory, 2010. — P. 612. Babechuk M. G., Fedo C. M. Analysis of chemical weathering trends across three compositional dimensions: applications to modern and ancient mafic-rock weathering profiles // Canadian Journal of Earth Sciences. — 2023. — Vol. 60, no. 7. — P. 839–864. — DOI: 10.1139/cjes-2022-0053. McLennan S. M. Weathering and Global Denudation // The Journal of Geology. — 1993. — Vol. 101, no. 2. — P. 295– 303. — DOI: 10.1086/648222. Cho T., Ohta T. A robust chemical weathering index for sediments containing authigenic and biogenic materials // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. — 2022. — Vol. 608. — P. 111288. — DOI: 10.1016/j.palaeo. 2022.111288. Nesbitt H. W., Young G. M. Early Proterozoic climates and plate motions inferred from major element chemistry of lutites // Nature. — 1982. — Vol. 299, no. 5885. — P. 715–717. — DOI: 10.1038/299715a0. Fedo C. M., Babechuk M. G. Petrogenesis of siliciclastic sediments and sedimentary rocks explored in three-dimensional Al2O3-CaO*+Na2O-K2O-FeO+MgO (A-CN-K-FM) compositional space // Canadian Journal of Earth Sciences. — 2023. — Vol. 60, no. 7. — P. 818–838. — DOI: 10.1139/cjes-2022-0051. Pakhomov N. N., Barabasheva E. E. New data on the stratigraphy and fauna of Vend-Lower Cambrian deposits of Upper-Kalar Graben // New data on palaeozoic and mesozoic biostratigraphy of the south Far East. — Vladivostok : Far Eastern Branch of the USSR AS, 1990. — P. 24–31. Fedo C. M., Wayne Nesbitt H., Young G. M. Unraveling the effects of potassium metasomatism in sedimentary rocks and paleosols, with implications for paleoweathering conditions and provenance // Geology. — 1995. — Vol. 23, no. 10. — P. 921. — DOI: 10.1130/0091-7613(1995)023<0921:UTEOPM>2.3.CO;2 Pettyjohn F. J., Potter P., Seaver R. Sands and Sandstones. — Moscow : World, 1976. — P. 535. Guo Y., Yang S., Su N., et al. Revisiting the effects of hydrodynamic sorting and sedimentary recycling on chemical weathering indices // Geochimica et Cosmochimica Acta. — 2018. — Vol. 227. — P. 48–63. — DOI: 10.1016/j.gca.2018.02.015. Regelink J. A. Mincomp-a program to calculate a likely mineralogical bulk composition from XRD and XRF results. Research Minor TA-MI-077. — Delft University of Technology, 2014. Lécuyer C. Seawater residence times of some elements of geochemical interest and the salinity of the oceans // Bulletin de la Société Géologique de France. — 2016. — Vol. 187, no. 6. — P. 245–260. — DOI: 10.2113/gssgfbull.187.6.245. Rosen O. M., Abbyasov A. A. The Quantitative Mineral Composition of Sedimentary Rocks: Calculation from Chemical Analyses and Assessment of Adequacy (MINLITH Computer Program) // Litologiya i Poleznye Iskopaemye. — 2003. — No. 3. — P. 299–312. Lo F.-L., Chen H.-F., Fang J.-N. Discussion of Suitable Chemical Weathering Proxies in Sediments by Comparing the Dissolution Rates of Minerals in Different Rocks // The Journal of Geology. — 2017. — Vol. 125, no. 1. — P. 83–99. — DOI: 10.1086/689184. Rosen O. M., Abbyasov A. A., Migdisov A. A., et al. MINLITH - a program to calculate the normative mineralogy of sedimentary rocks: the reliability of results obtained for deposits of old platforms // Geochemistry International. — 2000. — Vol. 38, no. 4. — P. 388–400. McLennan S. M. Weathering and Global Denudation // The Journal of Geology. — 1993. — Vol. 101, no. 2. — P. 295–303. — DOI: 10.1086/648222. Rosen O. M., Abbyasov A. A., Tipper J. C. MINLITH-an experience-based algorithm for estimating the likely mineralogical compositions of sedimentary rocks from bulk chemical analyses // Computers & Geosciences. — 2004. — Vol. 30, no. 6. — P. 647–661. — DOI: 10.1016/j.cageo.2004.03.011. Nesbitt H. W., Young G. M. Early Proterozoic climates and plate motions inferred from major element chemistry of lutites // Nature. — 1982. — Vol. 299, no. 5885. — P. 715–717. — DOI: 10.1038/299715a0. State Geological map of the Russian Federation scale 1:200000. Second edition. Udokan series. O-50-XXXV(Naminga) / ed. by G. L. Mitrofanova. — VSEGEI, 2004. Regelink J. A. Mincomp-a program to calculate a likely mineralogical bulk composition from XRD and XRF results. Research Minor TA-MI-077. — Delft University of Technology, 2014. State Geological Map of the Russian Federation, scale 1:1,000,000, new series, sheet O-(50) 51 and explanatory note / ed. by E. P. Mironyuk. — St. Petersburg. : VSEGEI, 1998. — P. 428. Rosen O. M., Abbyasov A. A., Tipper J. C. MINLITH-an experience-based algorithm for estimating the likely mineralogical compositions of sedimentary rocks from bulk chemical analyses // Computers & Geosciences. — 2004. — Vol. 30, no. 6. — P. 647–661. — DOI: 10.1016/j.cageo.2004.03.011. Yudovich Y. E., Ketris M. P. Fundamentals of Lithochemistry. — St. Petersburg : Science, 2000. — P. 479.