Зміна складу гідротермального флюїду мінералоутворення в ранньому докембрії Землі
На підставі результатів експериментального ізотопно-геохімічного вивчення флюїду газово-рідких включень у мінералах ранньодокембрійських родовищ золота і урану Інгульського мегаблока та Середньопридніпровської граніт-зеленокам'яної області Українського щита на рубежі архей—протерозой у гідротер...
Збережено в:
| Дата: | 2020 |
|---|---|
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2020
|
| Назва видання: | Доповіді НАН України |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/170412 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Зміна складу гідротермального флюїду мінералоутворення в ранньому докембрії Землі / Ю.М. Деміхов, Ю.О. Фомін, В.Г. Верховцев, В.В. Покалюк, Н.М. Борисова // Доповіді Національної академії наук України. — 2020. — № 4. — С. 77-84. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-170412 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1704122020-07-16T01:28:42Z Зміна складу гідротермального флюїду мінералоутворення в ранньому докембрії Землі Деміхов, Ю.М. Фомін, Ю.О. Верховцев, В.Г. Покалюк, В.В. Борисова, Н.М. Науки про Землю На підставі результатів експериментального ізотопно-геохімічного вивчення флюїду газово-рідких включень у мінералах ранньодокембрійських родовищ золота і урану Інгульського мегаблока та Середньопридніпровської граніт-зеленокам'яної області Українського щита на рубежі архей—протерозой у гідротермальних флюїдах мінералоутворення встановлено зменшення вмісту вуглекислого газу і легкого ізотопу вуглецю в ньому. Мольна частка СО₂ у флюїдах мінералоутворення певною мірою корелює з атмосферним тиском. Еволюцію зовнішніх оболонок Землі на межі архей—палеопротерозой, яка глобально проявилася зміною атмосфери з безкисневої на кисневу і зниженням вмісту вуглекислого газу, було зіставлено зі зміною ендогенних процесів формування рудо- і гідротермальних флюїдів мінералоутворення. Збільшення вмісту кисню в атмосфері докембрію сталося пізніше, ніж зменшення вмісту вуглекислого газу у флюїді мінералоутворення. Підвищення у флюїді мінералоутворення палеопротерозою вмісту легкого ізотопу вуглецю, ймовірно, було обумовлено окисненням органічної речовини у зв'язку з появою фотосинтезу. Based on the experimental isotope-geochemical study of the fluid of gas-liquid inclusions in the minerals of the Early Precambrian deposits of gold and uranium of the Ingul megablock and Srednepridneprovsk granitegreenstone belts of the Ukrainian shield, a decrease in the content of carbon dioxide and light carbon dioxide is found in hydrothermal mineral-forming fluids at the Archaean-Proterozoic boundary. The molar part of CO₂ in mineral-forming fluids to a certain extent correlates with atmospheric pressure. The evolution of the Earth’s outer shells at the Archean-Paleoproterozoic boundary, which was manifested globally by a change in the atmosphere from oxygen-free to oxygen and a decrease in carbon dioxide content, is compared with a change in the endogenous processes of the formation of ore-and mineral-forming hydrothermal fluids. An increase in the oxygen content in the Precambrian atmosphere occurred later than a decrease in the carbon dioxide content in the mineral-forming fluid. An increase in the content of the light carbon isotope in the Paleoproterozoic mine ralforming fluid was probably due to the oxidation of organic matter due to the appearance of photosynthesis. На основании результатов экспериментального изотопно-геохимического изучения флюида газово-жидких включений в минералах раннедокембрийских месторождений золота и урана Ингульского мегаблока и Среднеприднепровской гранит-зеленокаменной области Украинского щита на рубеже архей—протерозой в гидротермальных минералообразующих флюидах установлено уменьшение содержания углекислого газа и легкого изотопа углерода в нем. Мольная доля СО₂ в минералообразующих флюидах в определенной степени коррелирует с атмосферным давлением. Эволюция внешних оболочек Земли на границе архей—палеопротерозой, которая глобально проявилась изменением атмосферы с безкислородной на кислородную и снижением содержания углекислого газа, была сопоставлена с изменением эндогенных процессов формирования рудо- и гидротермальных минералообразующих флюидов. Увеличение содержания кислорода в атмосфере докембрия произошло позже уменьшения содержания углекислого газа в минералообразующем флюиде. Повышение в минералообразующем флюиде палеопротерозоя содержания легкого изотопа углерода, вероятно, было обусловлено окислением органического вещества в связи с появлением фотосинтеза. 2020 Article Зміна складу гідротермального флюїду мінералоутворення в ранньому докембрії Землі / Ю.М. Деміхов, Ю.О. Фомін, В.Г. Верховцев, В.В. Покалюк, Н.М. Борисова // Доповіді Національної академії наук України. — 2020. — № 4. — С. 77-84. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. 1025-6415 DOI: doi.org/10.15407/dopovidi2020.04.077 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/170412 550.42 uk Доповіді НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Науки про Землю Науки про Землю |
| spellingShingle |
Науки про Землю Науки про Землю Деміхов, Ю.М. Фомін, Ю.О. Верховцев, В.Г. Покалюк, В.В. Борисова, Н.М. Зміна складу гідротермального флюїду мінералоутворення в ранньому докембрії Землі Доповіді НАН України |
| description |
На підставі результатів експериментального ізотопно-геохімічного вивчення флюїду газово-рідких включень у мінералах ранньодокембрійських родовищ золота і урану Інгульського мегаблока та Середньопридніпровської граніт-зеленокам'яної області Українського щита на рубежі архей—протерозой у гідротермальних флюїдах мінералоутворення встановлено зменшення вмісту вуглекислого газу і легкого ізотопу
вуглецю в ньому. Мольна частка СО₂ у флюїдах мінералоутворення певною мірою корелює з атмосферним
тиском. Еволюцію зовнішніх оболонок Землі на межі архей—палеопротерозой, яка глобально проявилася зміною атмосфери з безкисневої на кисневу і зниженням вмісту вуглекислого газу, було зіставлено зі зміною
ендогенних процесів формування рудо- і гідротермальних флюїдів мінералоутворення. Збільшення вмісту кисню в атмосфері докембрію сталося пізніше, ніж зменшення вмісту вуглекислого газу у флюїді мінералоутворення. Підвищення у флюїді мінералоутворення палеопротерозою вмісту легкого ізотопу вуглецю, ймовірно, було обумовлено окисненням органічної речовини у зв'язку з появою фотосинтезу. |
| format |
Article |
| author |
Деміхов, Ю.М. Фомін, Ю.О. Верховцев, В.Г. Покалюк, В.В. Борисова, Н.М. |
| author_facet |
Деміхов, Ю.М. Фомін, Ю.О. Верховцев, В.Г. Покалюк, В.В. Борисова, Н.М. |
| author_sort |
Деміхов, Ю.М. |
| title |
Зміна складу гідротермального флюїду мінералоутворення в ранньому докембрії Землі |
| title_short |
Зміна складу гідротермального флюїду мінералоутворення в ранньому докембрії Землі |
| title_full |
Зміна складу гідротермального флюїду мінералоутворення в ранньому докембрії Землі |
| title_fullStr |
Зміна складу гідротермального флюїду мінералоутворення в ранньому докембрії Землі |
| title_full_unstemmed |
Зміна складу гідротермального флюїду мінералоутворення в ранньому докембрії Землі |
| title_sort |
зміна складу гідротермального флюїду мінералоутворення в ранньому докембрії землі |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| publishDate |
2020 |
| topic_facet |
Науки про Землю |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/170412 |
| citation_txt |
Зміна складу гідротермального флюїду мінералоутворення в ранньому докембрії Землі / Ю.М. Деміхов, Ю.О. Фомін, В.Г. Верховцев, В.В. Покалюк, Н.М. Борисова // Доповіді Національної академії наук України. — 2020. — № 4. — С. 77-84. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
| series |
Доповіді НАН України |
| work_keys_str_mv |
AT demíhovûm zmínaskladugídrotermalʹnogoflûídumíneraloutvorennâvrannʹomudokembríízemlí AT fomínûo zmínaskladugídrotermalʹnogoflûídumíneraloutvorennâvrannʹomudokembríízemlí AT verhovcevvg zmínaskladugídrotermalʹnogoflûídumíneraloutvorennâvrannʹomudokembríízemlí AT pokalûkvv zmínaskladugídrotermalʹnogoflûídumíneraloutvorennâvrannʹomudokembríízemlí AT borisovanm zmínaskladugídrotermalʹnogoflûídumíneraloutvorennâvrannʹomudokembríízemlí |
| first_indexed |
2025-07-15T05:36:08Z |
| last_indexed |
2025-07-15T05:36:08Z |
| _version_ |
1837690015251955712 |
| fulltext |
77
Рубіж архею та протерозою характеризується рядом серйозних змін у еволюції Землі.
Се ред них одним із найважливіших слід вважати перехід атмосфери з безкисневої на кис-
неву. Цьому явищу Х.Д. Холланд [1] дав назву “Велика киснева подія” (Great Oxidation
Event). Причому одночасно з появою кисню в атмосфері відбулися кардинальні зміни зо-
внішніх оболонок Землі [2]. У цей самий період еволюція взаємодії кори та мантії вплинула
на ізотопний склад кисню магматичних цирконів [3] і спричинила зміну стану флюїдних
систем магматичних розплавів з відновного на окиснювальний [4].
ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2020. № 4: 77—84
Ц и т у в а н н я: Деміхов Ю.М., Фомін Ю.О., Верховцев В.Г., Покалюк В.В., Борисова Н.М. Зміна складу
гідротермального флюїду мінералоутворення в ранньому докембрії Землі. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2020.
№ 4. С. 77—84. https://doi.org/10.15407/dopovidi2020.04.077
https://doi.org/10.15407/dopovidi2020.04.077
УДК 550.42
Ю.М. Деміхов, Ю.О. Фомін, В.Г. Верховцев,
В.В. Покалюк, Н.М. Борисова
ДУ “Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України”, Київ
E-mail: y_demikhov@ukr.net
Зміна складу гідротермального
флюїду мінералоутворення
в ранньому докембрії Землі
Представлено членом-кореспондентом НАН України О.Б. Гінтовим
На підставі результатів експериментального ізотопно-геохімічного вивчення флюїду газово-рідких вклю-
чень у мінералах ранньодокембрійських родовищ золота і урану Інгульського мегаблока та Середньо-
при дніпровської граніт-зеленокам’яної області Українського щита на рубежі архей—протерозой у гідро-
термальних флюїдах мінералоутворення встановлено зменшення вмісту вуглекислого газу і легкого ізотопу
вуглецю в ньому. Мольна частка СО2 у флюїдах мінералоутворення певною мірою корелює з атмосферним
тиском. Еволюцію зовнішніх оболонок Землі на межі архей—палеопротерозой, яка глобально проявилася змі-
ною атмосфери з безкисневої на кисневу і зниженням вмісту вуглекислого газу, було зіставлено зі зміною
ендогенних процесів формування рудо- і гідротермальних флюїдів мінералоутворення. Збільшення вмісту
кисню в атмосфері докембрію сталося пізніше, ніж зменшення вмісту вуглекислого газу у флюїді міне-
ралоутворення. Підвищення у флюїді мінералоутворення палеопротерозою вмісту легкого ізотопу вуглецю,
ймовірно, було обумовлено окисненням органічної речовини у зв’язку з появою фотосинтезу.
Ключові слова: архей, протерозой, родовища урану і золота, флюїди мінералоутворення, газово-рідкі вклю-
чення, ізотопний склад, Український щит.
78 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2020. № 4
Ю.М. Деміхов, Ю.О. Фомін, В.Г. Верховцев, В.В. Покалюк, Н.М. Борисова
У роботі розглянуто зміну складу гідротермального флюїду мінералоутворення в ран-
ньому докембрії залежно від віку золото- та урановорудних родовищ Українського щита.
Об’єкти дослідження та їх характеристика. Досліджені об’єкти належать до двох
ре гіо нів (мегаблоків) Українського щита і одночасно характеризують дві вікові групи —
архейську і палеопротерозойську. Архейська група представлена родовищами золота Се-
ред ньопридніпровської граніт-зеленокам’яної області; палеопротерозойська — родови-
щами золота і урану Інгульського мегаблока. Віковий діапазон зруденіння становить
3042—1750 млн років. Детальна характеристика усіх вивчених об’єктів і методики ізотопно-
геохімічних досліджень наведені в роботі [5].
Архей. Розглянуто золоторудні родовища: 1) золотовмісні колчеданні руди Сергіївсько-
го родовища (3042 млн років); 2) Au-Bi-Te руди родовищ Сергіївське та Балка Золота
(3000—2800 млн років) у межах Сурської зеленокам’яної структури; 3) Балка Широка,
Рис. 1. Діаграма залежності вмісту кисню в атмосфері за T.W. Lyons [2] (а) і мольної частки CO2 флюїд-
них включень (б) від віку. Мінерали: ○ — кварц; □ — пірит; + — польові шпати. 1—8 — номер родовища.
Родови ща архейської групи: 1 — Сергіївське, Au — колчеданний тип руд; 2 — Сергіївське та Балка Золота,
Au-Bi-Te тип руд; 3 — Балка Широка, Au-Fe тип руд; 4 — Балка Широка, Au-Ag-Pb-Zn тип руд. Родови-
ща палеопротерозойської групи: 5 — Східно-Юріївське (Au); 6 — Новокостянтинівське (U); 7 — Ва-
тутінське (U); 8 — Северинівське (U). Позначення мінералів і номери родовищ однакові на всіх рисунках
Рис. 2. Діаграма залежності вмісту кисню в атмосфері за T.W. Lyons [2] (а) і величин 13С CO2 флюїд-
них включень (б) від віку
79ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2020. № 4
Зміна складу гідротермального флюїду мінералоутворення в ранньому докембрії Землі
Au-Fe тип руд (3000—2700 млн років);
4) Балка Широка, Au-Ag-Pb-Zn тип руд
(3000—2500 млн років) — Чортомлицької
зеленокам’яної структури; усі належать до
конкської серії архею.
Палеопротерозой. Об’єкти палеопроте-
розойського віку представлені: 5) Східно-
Юріївським родовищем золота золото-квар-
цової малосульфідної формації (2000 млн
років); а також родовищами урану альбіти-
тової формації: 6) Новокостянтинівським
(1835—1800 млн років), 7) Ватутінським
(1800 млн років) і 8) Северинівським
(1750 млн років), усі в межах чечеліївської
світи інгуло-інгулецької серії.
Обговорення результатів. Зміна моль-
ної частки СО2 і його ізотопного складу кис-
ню та вуглецю в гідротермальних флюїдах
мінера ло утворення докембрійських родо-
вищ (Au, U) у часі наведена на рис. 1—3. Як
видно з рис. 1, 2, у протерозойських родовищах мольна частка CO2 і показник 13С нижчі,
а частка органічної складової значно вища, на що вка зують значення 13С у флюїді. Також
ці результати свідчать про те, що зниження концен трації СО2 у флюїді мінералоутворення
відбулося раніше початку збільшення вмісту кисню в атмосфері. Згідно з даними рис. 1,
зниження мольної частки СО2 в архейських флюїдах мінералоутворення родовища Балка
Широка почалося не пізніше 2700 млн років. Тобто зниження кількості СО2 у флюїді міне-
ралоутворення не можна пов’я зати з початком широкого розвитку кисневого фотосинтезу,
ми вважаємо, що не менш важливими були зміни умов седиментогенезу.
Відповідно до геологічних і палеомагнітних даних [6], у неоархеї (~2700 млн років)
відбулась інтенсифікація процесів взаємодії кори та мантії і з’явився перший суперкон-
тинент Кенорленд, а в океанічній корі вперше виник серпентинітовий шар, головний і по-
стійно відновлюваний резервуар зв’язаної води в земній корі. Швидке видалення з атмо-
сфери вуглекислого газу і падіння загального атмосферного тиску пов’язано з гідратацією
ультраосновних порід, яка супроводжується поглинанням вуглекислого газу і його зв’я зу-
ванням у карбонатах, наприклад, за реакцією
(Mg, Fe)2[SiO4](олівін) + Н2O + CO2
Mg6[Si4O10](OH)8(серпентин) + (Mg, Fe)[CO3](брейнерит).
Стосовно атмосферного тиску в докембрії існують досить суперечливі оцінки. Згідно з
[7], первинна атмосфера Землі була захоплена гравітаційним полем нашої планети безпо-
Рис. 3. Діаграма залежності вмісту кисню в атмос-
фері за T.W. Lyons [2] (а) і величин 18О CO2 флю-
їдних включень (б) від віку
80 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2020. № 4
Ю.М. Деміхов, Ю.О. Фомін, В.Г. Верховцев, В.В. Покалюк, Н.М. Борисова
середньо з протопланетної хмари ще в процесі акреції планет. Передбачається, що в цьо-
му випадку маса такої атмосфери могла досягати 1025—1026 г, тобто маси континентальної
кори 2,25 · 1025 г (!), а тиск у земній поверхні набагато перевищував 104 бар (атм).
За оцінкою О.Г. Сорохтіна з С.А. Ушаковим [8], якби з карбонатів виділився весь вуг-
лекислий газ, то його парціальний тиск в атмосфері зараз досягав би 90—100 атм, тобто
атмосферний тиск був би таким, як і на Венері. Однак за їхньою ж оцінкою 2700 млн ро-
ків назад реально тиск становив 6 атм, а до 2500 млн років впав приблизно до 1 атм.
Автори дослідження відбитків дощових крапель у туфах супергрупи Вентерсдорп, Пів-
денна Африка, обмежують поверхневу щільність повітря 2700 млн років назад до рівня,
який, як мінімум, був удвічі меншим за сучасний тиск [9].
Як показав Х.П. Тейлор, в геотермальних водах превалює метеорна складова [10].
Насиченість метеорної води вуглекислотою залежить від концентрації останньої в атмос-
фері та атмосферного тиску. Ми вважаємо (з усією умовністю такого підходу), що мольна
частка СО2 у гідротермальному флюїді мінералоутворення певною мірою корелює з ат-
мосферним тиском. Дійсно, як вже відзначалося [8], атмосферний тиск у археї був під-
вищеним, а за нашими даними (рис. 1) мольна частка СО2 у газово-рідких включеннях
(ГРВ) архею характеризується максимальними значеннями. Тому можна припустити, що
впродовж 3000—1750 млн років атмосферний тиск міг коливатися: у 13-кратному розмірі
згідно з максимальними значеннями мольної частки СО2 у флюїді — від 0,65 до 0,05 (табли-
ця), це близько до співвідношення тиску за оцінками деяких дослідників (6 атм/0,5 атм 12
разів) [8, 9]; згідно із середніми значеннями мольної частки СО2 у флюїді — від 0,246 до
0,016 (див. таблицю), співвідношення тиску змінювалося у 15-кратному розмірі, що дещо
перевищує наведені оцінки.
Гідратація ультраосновних порід, за даними [8], супроводжується поглинанням і зв’я-
зуванням у карбонатах вуглекислого газу, а також видаленням його з атмосфери і па дінням
атмосферного тиску з 6 атм у археї до 1 атм на початку палеопротерозою.
Поглинання СО2 супроводжувалося падінням атмосферного тиску і збільшенням ос-
вітлення поверхні сонячним світлом. Автори роботи [11] припускають, що це сприяло роз-
витку фотосинтезу, який був необхідний для захисту бактерій від збільшення ультра-
фіолетового випромінювання.
За Е.М. Галімовим [12], вуглець метаморфічних порід є переважно осадовим. При-
пущення про зв’язок зовнішніх оболонок Землі (атмосфери, гідросфери, земної кори) під-
тверджують результати наших досліджень флюїдів мінералоутворення родовищ урану та
золота [5]. Встановлена еволюція флюїдних систем у докембрії не суперечить даним інших
наукових джерел. Ми вважаємо, що вивчені процеси та об’єкти Українського щита належать
до єдиного планетарного циклу.
Насиченість флюїдів СО2 залежить як від карбонатоутворення, так і від накопичення
та перетворення органічної речовини. Карбонати помітно еволюціонували в історії до-
кембрію планети. Уявлення про їх кількість у археї суперечливі, але більшість дослідників
відмічає малу розповсюдженість карбонатів, що вказує на агресивність вод гідросфери з
низьким рН. Вуглекисла атмосфера архею також не сприяла осадженню карбонатів.
В архейських родовищах (див. рис. 1) мольна частка CO2 становить 0,005—0,64, кіль-
кість органічного вуглецю в породах архею не перевищує 0,02—0,03 % при вмісті валового
81ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2020. № 4
Зміна складу гідротермального флюїду мінералоутворення в ранньому докембрії Землі
(в основному, карбонатного) вуглецю 1,6—4,9 %. У протерозойських родовищах мольна
частка CO2 і показник 13С нижчі (див. рис. 1, 2), а частка органічної складової значно ви-
ща, на що вказують більш від’ємні значення 13С у флюїді.
У кінці архею і на початку раннього протерозою різко впала концентрація вуглекис-
лого газу в атмосфері, а в гідросферу надходили величезні маси магнезіально-кальцієвих
карбонатів і утворилися найпотужніші товщі хемогенних та органогенних карбонатних по-
рід, описані для більшості докембрійських утворень світу. Отримані нами результати та-
кож показують зниження мольної частки СО2 у пізньоархейських і ранньопротерозой-
ських флюїдах. Водночас треба відзначити збільшення внеску органічної складової в СО2
у ранньопротерозойських флюїдах. Згідно з результатами дослідження ізотопного складу
карбонатного та органічного вуглецю [13, 14], починаючи, як мінімум, з 3500 млн років
відносна пропорція відновленого і окисненого вуглецю (відповідно 1 : 4) не змінювалася,
тобто маса органічного вуглецю була співмірною з масою сучасної органічної речовини.
Разом з тим у флюїді архею внесок органічного вуглецю відсутній або мінімальний
(див. рис. 1), показник 13С флюїду практично повністю збігається зі значеннями для кар-
бонатів архею, наведеними M. Шидловським [14], лише в протерозої спостерігається по-
мітне збільшення у флюїді вмісту легкого вуглецю 12С, притаманного органічній скла-
довій. На нашу думку, це відбулося за рахунок окиснення органіки завдяки підвищенню в
протерозої вмісту кисню в атмосфері, обумовленому появою фотосинтезу. З позицій гео-
хімічного балансу, вважаючи масу валового вуглецю Землі постійною, можна розрахувати
13Свал –26 · 1/(1 + 4) + 0 · 4/(1 + 4) –5,2 ‰, приймаючи значення, характерні для фане-
розою: 13Сорг –26 ‰; 13Скарб 0 ‰; 13Сорг :
13Скарб 1 : 4. З цього розрахунку випливає,
що зі збіль шенням кількості органічного вуглецю (наприклад, через відсутність окиснен-
ня) у карбонатному вуглеці підвищується вміст важкого ізотопу 13С. Тому додатні значен-
ня 13С вуглецю СО2 можна вважати за непряме підтвердження наявності біологічного
життя в археї.
Порівняння мольної частки СО2 у флюїді мінералоутворення родовищ урану
і золота Українського щита з оцінками атмосферного тиску
Номер
родовища
Вік родовища,
млн років
Мольна частка СО2
Атмосферний тиск
за даними літератури, атмМаксимальні
значення
Середні
значення
— 4500 — — 104 [7]
— > 3000 — — 90–100 [8]
1 3042 0,60 0,246 —
2 3000—2800 0,25 0,197 —
3 3000—2700 0,65 0,171 6 [8]; <0,5 [9]
4 3000—2550 0,18 0,100 1 [8]; <0,5 [9]
5 2000 0,23 0,120 —
6 1835—1800 0,05 0,016 —
7 1800 0,25 0,092 —
8 1750 0,21 0,082 —
Номери родовищ див. на рис. 1.
82 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2020. № 4
Ю.М. Деміхов, Ю.О. Фомін, В.Г. Верховцев, В.В. Покалюк, Н.М. Борисова
Основна маса води гідросфери зосереджена в океані, тому й ізотопний склад гідро-
термальних флюїдів пов’язаний саме з океаном [10]. Нами не виявлено відмінностей ізо-
топного складу водню води флюїду ГРВ архею і протерозою [5]. Це вказує на те, що між
археєм і протерозоєм помітних змін у масі та ізотопному складі водню води океану не
відбувалося. C. Савін і C. Епштейн [15] вважають, що процеси седиментації не могли спри-
чинити помітну зміну ізотопного складу кисню і водню води океану за всю історію
Землі. Отже, зміни в ізотопному складі кисню води флюїду ГРВ між епохами не пов’язані
зі змінами води океану, а зумовлені іншими процесами. На нашу думку, найбільш імовір-
ним поясненням підвищення вмісту 18О в СО2 флюїду в протерозої відносно архею (див.
рис. 3) є зниження в протерозої мольної частки СО2 (див. рис. 1). Альтернативне пояснення
збільшення вмісту важкого кисню в СО2 флюїду полягає в збагаченні зони літогенезу,
обумовленого зміною взаємодії кори і мантії, карбонатами з підвищеним вмістом 18О. Але
це здається менш імовірним, зважаючи на більш пізнє карбонатоутворення відносно по-
льових шпатів.
Висновки.
1. У протерозойських родовищах порівняно з архейськими мольна частка CO2 і по-
казник 13С нижчі, а частка органічної складової значно вища.
2. Зменшення вмісту вуглекислого газу в гідротермальному флюїді мінералоутворення
докембрію відбулося раніше, ніж збільшення вмісту кисню в атмосфері (Велика киснева
подія), що, ймовірно, не пов’язано з початком широкого розвитку кисневого фо тосинтезу.
3. Мольна частка СО2 у флюїді мінералоутворення певною мірою корелює з атмос-
ферним тиском.
4. Виявлене зменшення вмісту вуглекислого газу в гідротермальному флюїді мінерало-
утво рення раннього докембрію збігається з утворенням товщ карбонатів.
5. Збільшення вмісту легкого ізотопу вуглецю в гідротермальному флюїді мінерало-
утворення палеопротерозою, ймовірно, відбулося завдяки окисненню органічної речовини,
обумовленому появою фотосинтезу.
ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
1. Holland H.D. Volcanic gases, black smokers, and the Great Oxidation Event. Geochim. Cosmochim. Acta.
2002. 66. P. 3811–3826. https://doi.org/10.1016/S0016-7037(02)00950-X
2. Lyons T.W., Reinhard C.T., Planavsky N.J. The rise of oxygen in Earth’s early ocean and atmosphere. Nature.
2014. 506. P. 307—315. https://doi.org/10.1038/nature13068
3. Valley J.W., Lackey J.S., Cavosie A.J., Clechenko C.C., Spicuzza M.J., Basei M.A.S., Bindeman I.N., Fer-
reira V.P., Sial A.N., King E.M., Peck W.H., Sinha A.K., Wei C.S. 4.4 billion years of crustal maturation:
oxygen isotope ratios of magmatic zircon. Contrib. Mineral. Petrol. 2005. 150. P. 561—580. https://doi.
org/10.1007/s00410-005-0025-8
4. Летников Ф.А. Флюиды в магматических процессах. Москва: Наука, 1982. С. 242—253.
5. Гончарук В.В., Фомин Ю.А., Демихов Ю.Н., Верховцев В.Г. Явление эволюции гидротермальных
флюидов минералообразования на границе архей–протерозой. Химия и технология воды. 2019. 41,
№ 3. С. 249—259.
6. Young G.M. Chapter 2. Precambrian glacial deposits: their origin, tectonic setting, and key role in earth
evolution. Past glacial environments. 2 ed. Elsevier, 2018. P. 17—45. URL: http://www.sdgs.usd.edu/Pubs/
PAPERS_PUBLICATIONS/Past%20Glacial%20Environments%202nd%20Edition%202017/Chapter-
2---Precambrian-Glacial-Deposits--Their-Origin--T_2018_Past-Glacial-.pdf
83ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2020. № 4
Зміна складу гідротермального флюїду мінералоутворення в ранньому докембрії Землі
7. Hayashi C., Nakazawa K., Mizuno H. Earth’s melting due to the blanketing effect of the primordial dense
atmosphere. Earth Planet. Sci. Lett. 1979. 43. Р. 22—28. https://doi.org/10.1016/0012-821X(79)90152-3
8. Сорохтин О.Г., Ушаков С.А. Розвитие Земли. Москва: Изд-во МГУ, 2002. 506 с.
9. Som S.M., Catling D.C., Harnmeijer J.P., Polivka P.M., Buick R. Air density 2.7 billion years ago limited to
less than twice modern levels by fossil raindrop imprints. Nature. 2012. 484. P. 359—362. https://doi.
org/10.1038/nature10890
10. Taylor H.P. The application of oxygen and hydrogen isotope studies to problems of hydrothermal alteration
and ore deposition. Econ. Geol. 1974. 69. P. 843—883. https://doi.org/10.2113/gsecongeo.69.6.843
11. Mulkidjanian A.Y., Junge W. On the origin of photosynthesis as inferred from sequence analysis. Photosynth.
Res. 1997. 51. P. 27—42. https://doi.org/10.1023/A:1005726809084
12. Галимов Э.М. Геохимия стабильных изотопов углерода. Москва: Недра, 1968. 226 с.
13. Schidlowski M., Appel P.W.U., Eichmann R., Junge C.E. Carbon isotope geochemistry of the 3.7 109-yr-old
Isua sediments, West Greenland: implications for the Archaean carbon and oxygen cycles. Geochim.
Cosmochim. Acta. 1979. 43, Iss. 2. P. 189—199. https://doi.org/10.1016/0016-7037(79)90238-2
14. Schidlowski M. Evolution of photoautotrophy and early atmospheric oxygen levels. Precambrian Res. 1983.
20, Iss. 2—4. P. 319—335. https://doi.org/10.1016/0301-9268(83)90079-7
15. Savin S.M., Epstein S. The oxygen and hydrogen isotope geochemistry of ocean sediments and shales.
Geochim. Cosmochim. Acta. 1970. 34, Iss. 1. P. 42—63. https://doi.org/10.1016/0016-7037(70)90150-X
Надійшло до редакції 27.01.2020
REFERENCES
1. Holland, H. D. (2002). Volcanic gases, black smokers, and the Great Oxidation Event. Geochim. Cosmochim.
Acta, 66, pp. 3811-3826. https://doi.org/10.1016/S0016-7037(02)00950-X
2. Lyons, T. W., Reinhard, C. T. & Planavsky, N. J. (2014). The rise of oxygen in Earth’s early ocean and
atmosphere. Nature, 506, pp. 307-315. https://doi.org/10.1038/nature13068
3. Valley, J. W., Lackey, J. S., Cavosie, A. J., Clechenko, C. C., Spicuzza, M. J., Basei, M. A. S., Bindeman, I. N.,
Ferreira, V. P., Sial, A. N., King, E. M., Peck, W. H., Sinha, A. K. & Wei, C. S. (2005). 4.4 billion years of crustal
maturation: oxygen isotope ratios of magmatic zircon. Contrib. Mineral. Petrol., 150, pp. 561-580. https://
doi.org/10.1007/s00410-005-0025-8
4. Letnikov, F. A. (1982). Fluids in magmatic processes (pp. 242-253). Moscow: Nauka (in Russian).
5. Goncharuk, V. V., Fomin, Yu. A., Demikhov, Yu. N. & Verkhovtsev, V. G. (2019). Phenomenon of evolution of
hydrothermal fluids of mineral formation at the Archaean Proterozoic boundary. Khimiia i Tekhnolohiia
Vody, 41, No. 3, pp. 249-259 (in Russian).
6. Young, G. M. (2018). Chapter 2. Precambrian glacial deposits: their origin, tectonic setting, and key role in
earth evolution. In Past glacial environments. 2 ed. (pp. 17-45). Elsevier. Retrieved from http://www.sdgs.
usd.edu/pubs/PAPERS_PUBLICATIONS/Past%20Glacial%20Environments%202nd%20Edition%20
2017/Chapter-2---Precambrian-Glacial-Deposits--Their-Origin--T_2018_Past-Glacial-.pdf
7. Hayashi, C., Nakazawa, K. & Mizuno, H. (1979). Earth’s melting dueto the blanketing effect of the primordial
dense atmosphere. Earth Planet. Sci. Lett., 43, pp. 22-28. https://doi.org/10.1016/0012-821X(79)90152-3
8. Sorokhtin, O. G. & Ushakov, S. A. (2002). Earth evolution. Moscow: Izd-vo MGU (in Russian).
9. Som, S. M., Catling, D. C., Harnmeijer, J. P., Polivka, P. M. & Buick, R. (2012). Air density 2.7 billion years
ago limited to less than twice modern levels by fossil raindrop imprints. Nature, 484, pp. 359-362. https://doi.
org/10.1038/nature10890
10. Taylor, H. P. (1974). The application of oxygen and hydrogen isotope studies to problems of hydrother-
mal alteration and ore deposition. Econ. Geol., 69, pp. 843-883. https://doi.org/10.2113/gsecongeo.
69.6.843
11. Mulkidjanian, A. Y. & Junge, W. (1997). On the origin of photosynthesis as inferred from sequence analysis.
Photosynth. Res., 51, pp 27-42. https://doi.org/10.1023/A:1005726809084
12. Galimov, E. M. (1968). Geochemistry of stable carbon isotopes. Moscow: Nedra (in Russian).
13. Schidlowski, M., Appel, P. W. U., Eichmann, R. & Junge, C. E. (1979). Carbon isotope geochemistry of the
3.7 × 109-yr-old Isua sediments, West Greenland: implications for the Archaean carbon and oxygen cycles.
Geochim. Cosmochim. Acta, 43, Iss. 2, pp. 189-199. https://doi.org/10.1016/0016-7037(79)90238-2
84 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2020. № 4
Ю.М. Деміхов, Ю.О. Фомін, В.Г. Верховцев, В.В. Покалюк, Н.М. Борисова
14. Schidlowski, M. (1983). Evolution of photoautotrorhy and early atmospheric oxygen levels. Precambrian
Res., 20, Iss. 2-4, pp. 319-335. https://doi.org/10.1016/0301-9268(83)90079-7
15. Savin, S. M. & Epstein, S. (1970). The oxygen and hydrogen isotope geochemistry of ocean sediments and
shales. Geochim. Cosmochim. Acta, 34, Iss. 1, pp. 42-63. https://doi.org/10.1016/0016-7037(70)90150-X
Received 27.01.2020
Ю.Н. Демихов, Ю.А. Фомин, В.Г. Верховцев,
В.В. Покалюк, Н.Н. Борисова
ГУ “Институт геохимии окружающей среды НАН Украины”, Киев
E-mail: y_demikhov@ukr.net
ИЗМЕНЕНИЕ СОСТАВА ГИДРОТЕРМАЛЬНОГО
МИНЕРАЛООБРАЗУЮЩЕГО ФЛЮИДА
В РАННЕМ ДОКЕМБРИИ ЗЕМЛИ
На основании результатов экспериментального изотопно-геохимического изучения флюида газово-жид-
ких включений в минералах раннедокембрийских месторождений золота и урана Ингульского мегаблока
и Среднеприднепровской гранит-зеленокаменной области Украинского щита на рубеже архей—протерозой
в гидротермальных минералообразующих флюидах установлено уменьшение содержания углекислого
газа и легкого изотопа углерода в нем. Мольная доля СО2 в минералообразующих флюидах в опреде-
ленной степени коррелирует с атмосферным давлением. Эволюция внешних оболочек Земли на границе
архей—палеопротерозой, которая глобально проявилась изменением атмосферы с безкислородной на кис-
лородную и снижением содержания углекислого газа, была сопоставлена с изменением эндогенных про-
цессов формирования рудо- и гидротермальных минералообразующих флюидов. Увеличение содержа-
ния кислорода в атмосфере докембрия произошло позже уменьшения содержания углекислого газа в ми-
нералообразующем флюиде. Повышение в минералообразующем флюиде палеопротерозоя содержания
легкого изотопа углерода, вероятно, было обусловлено окислением органического вещества в связи с по-
явлением фотосинтеза.
Ключевые слова: архей, протерозой, месторождения урана и золота, флюиды минералообразования, га-
зово-жидкие включения, изотопный состав, Украинский щит.
Yu.N. Demikhov, Yu.A. Fomin, V.G. Verkhovtsev,
V.V. Pokalyuk, N.N. Borisova
Institute of Environmental Geochemistry of the NAS of Ukraine, Kyiv
E-mail: y_demikhov@ukr.net
MODIFICATION OF THE HYDRO-THERMAL
MINERAL-FORMING FLUID COMPOSITION
IN THE EARLY PRECAMBRIAN OF THE EARTH
Based on the experimental isotope-geochemical study of the fluid of gas-liquid inclusions in the minerals of
the Early Precambrian deposits of gold and uranium of the Ingul megablock and Srednepridneprovsk granite-
greenstone belts of the Ukrainian shield, a decrease in the content of carbon dioxide and light carbon dioxide is
found in hydrothermal mineral-forming fluids at the Archaean-Proterozoic boundary. The molar part of CO2 in
mineral-forming fluids to a certain extent correlates with atmospheric pressure. The evolution of the Earth’s
outer shells at the Archean-Paleoproterozoic boundary, which was manifested globally by a change in the atmo-
sphere from oxygen-free to oxygen and a decrease in carbon dioxide content, is compared with a change in
the endogenous processes of the formation of ore-and mineral-forming hydrothermal fluids. An increase in the
oxygen content in the Precambrian atmosphere occurred later than a decrease in the carbon dioxide content in
the mineral-forming fluid. An increase in the content of the light carbon isotope in the Paleoproterozoic mine ral-
forming fluid was probably due to the oxidation of organic matter due to the appearance of photosynthesis.
Keywords: Archaean, Proterozoic, uranium and gold deposits, mineral fluids, gas-liquid inclusions, isotope com-
position, Ukrainian Shield.
|