References

geology

Известия высших учебных заведений. Геология и разведка

Proceedings of higher educational establishments. Geology and Exploration

0016-77622618-8708

Sergo Ordzhonikidze Russian State University for Geological Prospecting

10.32454/0016-7762-2019-2-27-34

geology-391

Research Article

МИНЕРАЛОГИЯ, ПЕТРОГРАФИЯ, ЛИТОЛОГИЯ

MINERALOGY, PETROGRAPHY, LITHOLOGY

Значение изучения эволюции осадочного породообразования в истории Земли для реконструкции изменений геохимических обстановок поверхности

Significance of the study of sedimental rock-forming evolution in the Earth history for the reconstruction of the changes of geochemical settings on its surface

Кузнецов

В. Г.

Kuznetsov

V. G.

65, Ленинский проспект, Москва 119991.

building 1, 65, Leninsky prosp, Moscow 119991.

vgkuz@yandex.ru

Российский государственный университет нефти и газа (НИУ) им. И.М. ГубкинаРоссияGubkin Russian State University of Oil and Gas (National Research University)Russian Federation

2019

23052019

022734

2019

Кузнецов В.Г.

Kuznetsov V.G.

Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://www.geology-mgri.ru/jour/article/view/391

Рассмотрено распределение в геологическом разрезе двух групп осадочных пород — кремнистых и карбонатных разного состава. Учитывая своеобразные условия формирования различных по вещественному составу пород, реконструированы кислотно-щелочные обстановки внешних геосфер. Показано. что в архее это были кислые среды, в протерозое — щелочные и в фанерозое — слабощелочные. При этом в архее поверхностное выветривание было чисто химическим, добиогенным, что и определило интенсивный вынос железа и кремнезёма из основных магматических пород, покрывавших поверхность ранней Земли. Появление цианобактериальных фотосинтезирующих сообществ, утилиизация углекислого газа, привели к смене обстановки на щелочную, что определило накопление магнезитов и доломитов. Разнообразная биота фанерозоя обусловила становление близких к современным значениям величин pH среды. Параллельно с развитием жизни менялись механизмы и формы осаждения карбонатного и кремнистого материала.

The distribution in the geological section of two groups of sedimentary rocks, siliceous and carbonate rocks of different composition — has been examined. Acid-base conditions of external geospheres have been reconstructed in consideration of the peculiar conditions of the formation of rocks of different material composition. The acidic environments have been shown to be such conditions in the Archean period, the alkaline environments — in the Proterozoic, and slightly alkaline — in the Phanerozoic. At the same time, in the Archean the weathering was purely chemical, prebiogenic, which determined the intense removal of iron and silica from the basic igneous rocks that covered the surface of the early Earth. The emergence of cyanobacterial photosynthesizing communities, utilization of carbon dioxide led to the change to alkaline environment, which determined the accumulation of magnesites and dolomites. The diverse biota of the Phanerozoic caused the formation of pH values close to modern. The mechanisms and forms of the deposition of carbonate and siliceous materials changed alongside with the evolution of life.

эволюциякарбонатные и кремнистые породыгеохимическая обстановкагеологическая история

evolutioncarbonate and siliceous rocksgeochemical environmentgeological history

References1

Бергман И.А. Железисто-кремнистый рудогенез раннего докембрия // Минеральное сырье. 2013. № 28. 323 с.

Bergman I.A. The Iron-Siliceous Ore Genesis of the Early Precambrian. Moscow, VIMS Publ., 2013, 323 p. (in Russian).

Богатырев Б.А. Эволюция бокситообразования в истории Земли // Концептуальные проблемы литологических исследований в России. Казань: Изд-во Казанского ун-та, 2011. Т. 1 С. 129-133.

Bogatyrev B.A. «Evolution of Bauxite Formation in Earth History». Conceptual Problems of the Lithological Studies in Russia. Ed. by O. Yapaskurt et al. Vol. I. Kazan, Kazan University Publ., 2011, pp. 129-133. (in Russian).

Вассоевич Н.Б. Предисловие // Диагенез и катагенез осадочных образований. М.: Мир, 1971. С. 5-8.

Vassoevich N.B. «Introduction», in Diagenesis and Catagenesis of Sedimentary Formations. Moscow, Mir Publ., 1971, pp. 5-8 (in Russian).

Дэна Дж.Д., Дэна Э.С., Пэлач Ч., Берман Г., Фрондель К. Система минералогии. Т. 1. Полутом 2. М.: ИЛ, 1951. 420 с.

Dena Dzh.D., Dena E.S., Pelach Ch., Berman G., Frondel’ K. Sistema mineralogii. T. 1. Polutom 2. M., IL Publ., 1951, 420 s.

Дубинина Г.А., Сорокина А.Ю. Нейтрофильные литотрофные железоокисляющие прокариоты и их участие в биогеохимических процессах железа // Микробиология. 2014. Т. 83. № 2. С. 127-142.

Dubinina G.A., Sorokina A.Yu. Neutrophilic Lithotrophic IronG Oxidizing Prokaryotes and Their Role in the Biogeochemical Processes of the Iron Cycle, Microbilogy, 2014, vol. 83, no. 2, pp. 127-142. (in Russian).

Заварзина Д.Г. Образование магнетита и сидерита термофильными железоредуцирующими бактериями // Палеонтологический журнал. 2004. № 6. Стр. 3-8.

Zavarzina D.G. «Formation of magnetite and siderite by thermophilic Fe(III)-reducing bacteria», Paleontological Journal, 2004, vol. 38, no. 6, pp. 585-589. (in Russian).

Кузнецов В.Г. Эволюция карбонатонакопления в истории Земли. М.: ГЕОС, 2003. 262 с.

Kuznetsov V.G. Evolution of the Carbonate Formation in the Earth History. Moscow: GEOS Publ., 2003, 262 p. (in Russian).

Кузнецов В.Г. Соотношение стратиграфического распределения магнезитов с развитием цианобактерий // Докл. Академии наук. 2004. Т. 397. № 5. С. 655-659.

Kuznetsov V.G. The Relationship between Stratigraphic Distribution of Magnesites and Development of Cyanobacteria, Doklady Earth Sciences, 2004, vol. 396, no. 6, pp. 783-787. (in Russian)

Кузнецов В.Г. Эволюция кремненакопления в истории Земли и её соотношение с развитием биоты // Докл. Академии наук. 2011. Т. 441. № 6. С. 775-779.

Kuznetsov V.G. Evolution of Silica Accumulation in the Earth’s History and Its Relation to Biota Development, Doklady Earth Sciences, 2011, vol. 441, no. 6, pp. 775-779. (in Russian).

Кузнецов В.Г. Эволюция осадочного породообразования в истории Земли. М.: Научный мир, 2016. 212 с.

Kuznetsov V.G. Evolution of Sedimentary Rock Formation in the Earth History. Moscow, Nauchny mir Publ., 2016, 212 p. (in Russian).

Маслов А.В, Гражданкин Д.В. Докембрий в шкале геологического времени. Проект-2012 // Литосфера. 2013. № 3. С. 151-155.

Maslov A.V., Grazhdankin D.V. Precambrian in the Geological Time Scale, Litosfera, 2012, vol. 3, pp. 151-155. (in Russian).

Маслов А.В., Подковыров В.Н. Редокс-статус океана 2500—500 млн. лет назад: современные представления // Литология и полезные ископаемые. 2018. № 3. С. 207-230.

Maslov A.V., Podkovyrov V.N. Ocean Redox State at 2500— 500 Ma: Modern Concepts, Lithology and Mineral Resources, 2018, vol. 53, no. 3, pp. 190-211.

Пустовалов Л.В. Петрография осадочных пород. М.-Л.: Гостоптехиздат, 1940. Т. 1. 476 с.

Pustovalov L.V. Petrography of Sedimentary Rocks. Moscow, Leningrad, Gostoptekhizdat Publ., 1940, Vol. I, 476 p. (in Russian).

Розен О.М. Наблюдаемые признаки первичных осадков и условия раннего литогенеза в истории Земли //Концептуальные проблемы литологических исследований в России. Казань: Изд-во Казанского ун-та, 2011. Т. 2. С. 173-176.

Rozen O.M. Appearing Signs of Base Sediments and the Conditions of Early Lithogenesis in Earth History, Conceptual Problems of the Lithological Studies in Russia. Ed. by O. Yapaskurt et al. Vol. I. Kazan, Kazan University Publ., 2011, pp. 173-176. (in Russian).

Розен О.М., Аббясов А.А., Злобин В.Л., Сафронов В.Т. Карбонатные породы в метаморфических комплексах: петрогенезис, минеральный состав исходных отложений, условия осадконакопления // Известия вузов. Геология и разведка. 2003. № 1. С. 38-47.

Rozen O.M., Abbyasov A.A., Zlobin V.L., Safronov V.T. Carbonaceous rocks in metamorphic complexes: petrogenesis, mineral composition of original deposits, conditions of sedimentation, Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Geologiya i razvedka — [Proceedings of higher educational establishments. Geology and Exploration], 2003, vol 1, pp. 38-47. (in Russian).

Ронов А.Б. Стратисфера, или осадочная оболочка Земли (количественное исследование) М.: Наука, 1993. 144 с.

Ronov A.B. Stratisphere, or the Sedimentary Shell of the Earth (Qualitative Study). Moscow, Nauka Publ., 1993. 144 p. (in Russian).

Страхов В.Н. Железорудные фации и их аналоги в истории Земли. Опыт историко-геологического анализа процесса осадкообразования. Тр. ИГН АН СССР. Геол. сер. Вып. 73. № 22. М.: Изд-во АН СССР, 1947. 267 с.

Strakhov V.N. Iron-oxide Facies and Their Countertypes in Earth History. An Attempt of Historical and Geological Analysis of the Sedimentarion Process. Moscow, Academy of Sciences of the USSR Publ., 1947, 267 p. (in Russian).

Страхов В.Н. О периодичности и необратимой эволюции осадкообразования в истории Земли // Изв. АН СССР, сер. геол. 1949. № 6. С. 70-111.

Strakhov V.N. On Periodicity and Irreversible Evolution of Sedimentation in the Earth History, Izvestia AN SSSR, Geological Series, 1949, vol. 6, pp. 70-111. (in Russian).

Xворова И.В. Основные черты эволюции кремненакопления в фанерозое // Эволюция осадочного процесса в океанах и на континентах. М.: Наука, 1983. С. 111-120.

Khvorova I.V. Main Features of the Evolution of Silica Accumulation in Phanerozoic, Evolution of Sedimentary Process in the Oceans and Continents. Ed. by P. Timofeev. Moscow, Nauka Publ., 1982, pp. 111-120. (in Russian).

Яншин А.Л. Эволюция геологических процессов в истории Земли. Л.: Наука, 1988. 39 с.

Yanshin A.L. Evolution of Geological Processes in Earth History. Leningrad, Nauka Publ., 1988, 39 p. (in Russian).

Bakker A., Holland H.D., Wang P-L., Stein H.J., Hannah J.L., Coetzee L.L., Beukes N.J. Dating the rise of atmospheric oxygen// Nature. 2004. V. 427. N 8. P. 117-120.

Bakker A., Holland H.D., Wang P-L., Stein H. J., Hannah J. L., Coetzee L.L., Beukes N.J. Dating the rise of atmospheric oxygen, Nature, 2004, vol. 427, no. 8, pp. 117—120.

Croal L.R., Jiao Y.,Newman D.K. Phototrophic Fe (II) oxidation in an atmosphere of H2: implications for Archean banded iron formations // Geobiology. 2009. V. 7. N 1. P. 21-24.

Croal L.R., Jiao Y., Newman D.K. Phototrophic Fe (II) oxidation in an atmosphere of H2: implications for Archean banded iron formations, Geobiology, 2009, vol.7, no. 1, pp. 21—24.

Daly R. First calcareous fossils and evolution of limestones // Geol. Soc.Amer. Bull. 1909. V. 20. P. 2517-2527.

Daly R. First calcareous fossils and evolution of limestones, Geol. Soc. Amer. Bull, 1909, vol. 20, pp. 2517-2527.

Hofmann H.J., Grey K., Thorpe R.I. Origin of 3.45 Ga coniform stromatolites in the Warrawoona Group, Western Australia// Geol. Soc. Amer. Bull. 1999. V. 111. P. 1256-1262.

Hofmann H.J., Grey K., Thorpe R.I. Origin of 3.45 Ga coniform stromatolites in the Warrawoona Group, Western Australia, Geol. Soc. Amer, Bull, 1999, vol. 111, pp. 1256-1262.

Kappler A.,Newman D.K. Formation of Fe (III) minerals by Fe (II) oxidizing photoautotrophic bacteria // Geochim. Cosmochim Acta. 2004. V. 68. N 6. P. 1217-1226.

Kappler A., Newman D.K. Formation of Fe (III) minerals by Fe (II) oxidizing photoautotrophic bacteria, Geochim. Cosmochim Acta, 2004, vol. 68, no. 6, pp. 1217-1226.

Kappler A., Pasquero C., Konhauser K.O., Newman D.K. Deposition of banded iron formations by anoxigenic phototrophic Fe(II)-oxidizing bacteria // Geology. 2005. V. 33. N 11. P. 865-868.

Kappler A., Pasquero C., Konhauser K.O., Newman D.K. Deposition of banded iron formations by anoxigenic photo-trophic Fe(II)-oxidizing bacteria, Geology 2005, vol. 33, no. 11, pp. 865-868.

KonchauserK.,HamadeT., RaiswellR., Morris R.C., FerrisP.C.,SouthamG.,GanfieldD.E. Could bacteria have formed the Precambrian banded iron formations? // Geology. 2002. V. 30. N. 12. P. 1079-1082.

Konchauser K., Hamade T., Raiswell R., Morris R.C., Ferris P.C., Southam G., Ganfield D.E. Could bacteria have formed the Precambrian banded iron formations?, Geology, 2002, vol. 30, no. 12, pp. 1079-1082.

Li J.L., KonchauserK. O., Cole D.R., Phelps T.J. Mineral ecophysicological data provide growing evidence for microbial activity in banded iron-formations // Geology. 2011. V. 39. N 8. P. 707-710.

Li J.L., Konchauser K.O., Cole D.R., Phelps T.J. Mineral ecophysicological data provide growing evidence for microbial activity in banded iron-formations, Geology, 2011, vol. 39, no. 8, pp. 707-710.

Lindsay J.E., Brasier M.D. Evolution of Precambrian Atmosphere: Carbon Isotopic Evidence from the Australian Continent // Precambrian Earth: Tempos and Events. Developments in Precambrian Geology. V. 12. 2004. P. 388-403.

Lindsay J.E., Brasier M.D. Evolution of Precambrian Atmo-sphere: Carbon Isotopic Evidence from the Australian Continent, in Precambrian Earth: Tempos and Events. Developments in Precambrian Geology, vol. 12, Elsevier, 2004, pp. 388-403.

Miot J., BenceraraK., Morin G., Kappler A., BernardS., ObstM., Scour i-Panet F., Guigner J-M., Posth N., Galvez M., Broun G.E., Guyot F. Iron biomineralization by anaerobic neutrophic iron-oxiding bacteria // Geochimicaet Cosmochimica Acta. 2009. V. 73. N 3. P. 696-711.

Miot J., Bencerara K. Morin G., Kappler A., Bernard S., Obst M., Scouri-Panet F., Guigner J-M., Posth N., Galvez M., Broun G.E., Guyot F. Iron biomineralization by anaerobic neutrophic iron-oxiding bacteria, Geochimica et Cosmochimica Acta, 2009, vol. 73, no. 3, pp. 696-711.

Posch N.R., Konhauser K.O., Kappler A. Microbiological processes in banded iron formation deposition // Sedimentology. 2013. V. 60. N 7. P. 1733-1744.

Posch N.R., Konhauser K.O., Kappler A. Microbiological processes in banded iron formation deposition, Sedimentology, 2013, vol. 60, no. 7, pp. 1733-1744.

WiddelF., SchnellS., HeisingS., EhrenreichA., AssmusB., SchinkB. Ferrous iron oxidation by anoxigenic phototrophic bacteria // Nature. 1993. V. 362. N 6423. P. 834-836.

Widdel F., Schnell S., Heising S., Ehrenreich A., Assmus B., Schink B. Ferrous iron oxidation by anoxigenic phototrophic bacteria, Nature, 1993, vol. 362, no. 6423, pp. 834-836.

Walsh M. Microfossils and possible microfossils from the Early Archean Onverwacht Group, Barberton Mountain Land, South Africa // Precambrian Research. 1992. V. 54. P. 271-292.

Walsh M. Microfossils and possible microfossils from the Early Archean Onverwacht Group, Barberton Mountain Land, South Africa, Precambrian Research, vol. 54, 1992, pp. 271-292.

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