Инд. авторы:	Новиков Д.А., Пыряев А.Н., Черных А.В., Дульцев Ф.Ф., Ильин А.В., Чертовских Е.О.
Заглавие:	Новые данные по изотопному составу (δ13с, δd, δ18o, 87rb/86sr и 87sr/86sr) рассолов сибирской платформы
Библ. ссылка:	Новиков Д.А., Пыряев А.Н., Черных А.В., Дульцев Ф.Ф., Ильин А.В., Чертовских Е.О. Новые данные по изотопному составу (δ13с, δd, δ18o, 87rb/86sr и 87sr/86sr) рассолов сибирской платформы // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. - 2021. - Т.332. - № 7. - С.20-33. - ISSN 2500-1019. - EISSN 2413-1830.
Внешние системы:	РИНЦ: 46502836;
Реферат:	eng: 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 (δD, δ18O, and δ13С) was carried out using the Isotope Ratio Mass Spectrometer Finnigan TM MAT 253 equipped with H/Device (for δD analysis) and GasBench II (for δ18O and δ13СDIC 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 δD and from -17,0 to -2,5 ‰ for δ18O. The δD and δ18O 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. rus: 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 δD, δ18O, δ13С проводилось на приборе Isotope Ratio Mass Spectrometer FinniganTM MAT 253, снабженном приставками пробоподготовки H/Device (для анализа δD) и GasBench II (для анализа δ18O и δ13СDIC). 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 δD и от -17,0 до -2,5 ‰ для δ18O. На основании значений кислородных и водородных дельт рассолов предполагается их седиментационно-метаморфический генезис. Значения δ13С 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.
Ключевые слова:	сибирская платформа; SMT-процессы; метаногенез; взаимодействие в системе вода - горная порода; изотопные отношения 87Sr86/Sr и 87Rb/86Sr; δD; δ18О; относительное содержание стабильных изотопов δ13C; рассолы; arctic; Siberian platform; SMT processes; methanogenesis; water-rock interaction; isotopic ratios 87Sr86/Sr and 87Rb/86Sr; δ18O; stable isotope composition δ13C; brines; арктика;
Издано:	2021
Физ. характеристика:	с.20-33
Цитирование:	1. Изотопные отношения cтpонция в некотоpыx пpиpодныx водаx Cибиpи / C.Б. Брандт, В.Н. Бориcов, В.C. Лепин, И.C. Ломоноcов, Е.В. Пиннекеp. - М.: Наука, 1976. - 169 c. 2. Новые данные об изотопном составе кислорода и водорода рассолов Сибирской платформы / Е.В. Пиннекер, В.Н. Борисов, Ю.И. Кустов, С.С. Брандт, Л.В. Днепровская // Водные ресурсы. - 1987. - № 3. - С. 105-115. 3. Пиннекеp Е.В., Шваpцев C.Л. Изотопы cтpонция в pаccолаx Cибиpcкой платфоpмы // Доклады PАН. - 1996. - Т. 351. - № 1. - C. 109-111. 4. Шваpцев C.Л. Xимичеcкий cоcтав и изотопы cтpонция pаccолов Тунгуccкого баccейна в cвязи c пpоблемой иx фоpмиpования // Геоxимия. - 2000. - № 11. - C. 1170-1184. 5. Изотопный состав (H, O, Cl, Sr) подземных рассолов Сибирской платформы / C.В. Алекcеев, Л.П. Алекcеева, В.Н. Борисов, О. Шоуакаp-Cташ, Ш. Фpейп, Ф. Шабо, А.М. Кононов // Геология и Геофизика. - 2007. - Т. 48. - № 3. - С. 291-304. 6. Алексеева Л.П., Алексеев С.В. Геохимия подземных льдов, соленых вод и рассолов Западной Якутии. - Новосибирск: Изд-во "Гео", 2019. - 214 с. 7. Geochemistry and stable isotopic signatures, including chlorine and bromine isotopes, of the deep groundwaters of the Siberian Platform, Russia / O. Shouakar-Stash, S.V. Alexeev, S.K. Frape, L.P. Alexeeva, R.J. Drimmie // Applied Geochemistry. - 2007. - V. 22. - Iss. 3. - P. 589-605. 8. Алексеева Л.П., Алексеев С.В., Кононов А.М. Изотопное стронциевое отношение (87Sr/86Sr) в подземных льдах и водах Оленекского артезианского бассейна (западная Якутия) // Известия Сибирского отделения РАЕН. Геология, поиски и разведка рудных месторождений. - 2014. - № 6 (49). - С. 97-103. 9. Изотопы хлора и брома в рассолах Западной Якутии / Л.П. Алексеева, С.В. Алексеев, А.М. Кононов, М. Тенг, Л. Юньде // Известия Иркутского государственного университета. Серия: Науки о Земле. - 2015. - Т. 13. - С. 19-30. 10. Pelechaty S.M., Kaufman A.J., Grotzinger J.P. Evaluation of δC chemostratigraphy for intrabasinal correlation: Vendian strata of northeast Siberia // Bulletin of the Geological Society of America. - 1996. - V. 108. - Iss. 8. - P. 992-1003. 11. Костровицкий С.И. Геохимические особенности кимберлитов. - Новосибирск: Наука, 1986. - 263 с. 12. Sr, Nd, and Pb isotope evidence for a mantle origin of alkali chlorides and carbonates in the Udachnaya kimberlite, Siberia / R. Maas, M.B. Kamenetsky, A.V. Sobolev, V.S. Kamenetsky, N.V. Sobolev // Geology. - 2005. - V. 33. - Iss. 7. - P. 549-552. 13. Изотопный состав углерода и кислорода магматических кальцитов из кимберлитов трубки Удачная-Восточная, Якутия / А.А. Томиленко, Ю.В. Дублянский, Д.В. Кузьмин, Н.В. Соболев // Доклады Академии Наук. - 2017. - Т. 475. - № 3. - С. 316-319. 14. Local variations in carbon isotopes and nitrogen contents in diamonds from placers of the northeastern portion of the Siberian Platform / V.S. Shatskii, D.A. Zedgenizov, A.L. Ragozin, V.V. Kalinina, V.N. Reutskii // Doklady Earth Sciences. - 2011. - V. 440. - Iss. 1. - P. 1282-1286. 15. Перидотиты кимберлитовой трубки Удачная: "немантийные" изотопные отношения кислорода в гранатах / М.А. Горнова, А.Г. Полозов, А.В. Игнатьев, Т.А. Веливецкая // Доклады Академии Наук. - 2007. - Т. 415. - № 1. - С. 91-95. 16. Геохимия рассолов и нефтепроявлений кимберлитовой трубки Удачная (Сибирская платформа) / Д.А. Новиков, А.В. Ильин, В.А. Каширцев, А.В. Черных, А.Н. Пыряев, Ф.Ф. Дульцев, А.А. Максимова, И.Н. Зуева, О.Н Чалая // Геология и геофизика. - 2021. DOI: 10.15372/GiG2021115 17. Гидрогеохимия венда Сибирской платформы / Д.А. Новиков, А.В. Черных, Л.Н. Константинова, Ф.Ф. Дульцев, И.И. Юрчик // Геология и геофизика. - 2021. DOI: 10.15372/GiG2021115 18. Effect of trap magmatism on the geochemistry of gases in the North-Western regions of the Siberian Platform / A.O. Gordeeva, D.A. Novikov, F.F. Dultsev, A.V. Chernykh // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. - 2021. - V. 666. - № 5. - article 052055. 19. Влияние траппового магматизма на геохимию рассолов нефтегазоносных отложений западных районов Курейской синеклизы (Сибирская платформа) / Д.А. Новиков, А.О. Гордеева, А.В. Черных, Ф.Ф. Дульцев, Л.М. Житова // Геология и геофизика. - 2021. - Т. 62. - № 6. - С. 861-881. 20. Прямые признаки нефтегазоносности и нефтематеринские отложения Суханского осадочного бассейна Сибирской платформы / В.А. Каширцев, Т.М. Парфенова, С.А. Моисеев, А.В. Черных, Д.А. Новиков, Л.М. Бурштейн, К.В. Долженко, В.И. Рогов, Д.С. Мельник, И.Н. Зуева, О.Н. Чалая // Геология и геофизика. - 2019. - Т. 60. - № 10. - С. 1472-1487. 21. Primary data on the impact from trap magmatism on the hydrogeochemistry of brines in the southwestern part of the Kureyka syncline (Siberian Platform) / D.A. Novikov, L.M. Zhitova, F.F. Dultsev, A.V. Chernykh // E3S Web of Conferences. - 2019. - V. 98. - article 08017. 22. Novikov D.A., Chernykh A.V., Dultsev F.F. Geochemistry of brines in Vendian deposits of the Siberian platform // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. - 2018. - V. 193. - article 012052. 23. Novikov D.A. Genetic classification of subsurface waters and brines of Arctic regions of Siberia // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. - 2018. - V. 193. - article 012049. 24. Novikov D.A. Hydrogeochemistry of the Arctic areas of Siberian petroleum basins // Petroleum Exploration and Development. - 2017. - V. 44. - № 5. - P. 780-786. 25. Novikov D.A., Trifonov N.S. Hydrogeologic implications of industrial effluent disposal of the Yurubcheno-Tokhomo field (Siberian Craton, Russia) // Arabian Journal of Geosciences. - 2016. - V. 9. - № 1. - article 63. 26. Stable water isotope modeling reveals spatio-temporal variability of glacier meltwater contributions to Ganges River headwaters / S. Boral, I.S. Sen, D. Ghosal, B. Peucker-Ehrenbrink, J.D. Hemingway // Journal of Hydrology. - 2019. - V. 577. - article 123983. 27. Wenninger J., Beza D.T., Uhlenbrook S. Experimental investigations of water fluxes within the soil-vegetation-atmosphere system: stable isotope mass-balance approach to partition evaporation and transpiration // Physics and Chemistry of the Earth. - 2010. - V. 35. - P. 565-570. 28. Sources and sinks of dissolved inorganic carbon in an urban tropical coastalbay revealed by δ13C-DIC signals / L.C. Cotovicz Jr., B.A. Knoppers, L. Deirmendjian, G. Abril // Estuarine, Coastal and Shelf Science. - 2019. - V. 220. - P. 185-195. 29. Specifying recharge zones and mechanisms of the transitional geothermal field through hydrogen and oxygen isotope analyses with consideration of water-rock interaction / R.M. Shoedarto, Y. Tada, K. Kashiwaya, K. Koike // Geothermics. - 2020. - V. 86. - article 101797. 30. Isotope (δD, δ18O, 3H, δ13C, 14C) and chemical (B, Cl) constrains on water origin, mixing, water-rock interaction and age of lowtemperature geothermal water / A. Stefánsson, S. Arnórsson, A.E. Sveinbjörnsdóttir, J. Heinemaier, H. Kristmannsdóttir // Applied Geochemistry. - 2019. - V. 108. - article 104380. 31. Aydin H., Karakuş H., Mutlu H. Hydrogeochemistry of geothermal waters in eastern Turkey: Geochemical and isotopic constraints on water-rock interaction // Journal of Volcanology and Geothermal Research. - 2020. - V. 390. - article 106708. 32. Hoefs J. Stable isotope geochemistry. 8 th ed. Springer Textbooks in Earth Sciences, Geography and Environment. - Cham: Springer International Publishing AG, part of Springer Nature, 2018. - 460 p. 33. Using H, O, Rn isotopes and hydrometric parameters to assess the surface water-groundwater interaction in coastal wetlands associated to the marginal forest of the Río de la Plata / L. Santucci, R. Sanci, E. Carol, E. Villalba, H. Panarello // Continental Shelf Research. - 2019. - V. 186. - P. 104-110. 34. O, H, C isotope geochemistry of carbonated mineral springs in central Victoria, Australia: sources of gas and water-rock interaction during dying basaltic volcanism / I. Cartwright, T.Weaver, S. Tweed, D. Ahearne, M. Cooper, C. Czapnik, J. Tranter // Journal of Geochemical Exploration. - 2000. - V. 257-26. - P. 69-70. 35. Stream water age distributions controlled by storage dynamics and nonlinear hydrologic connectivity: modeling with high-resolution isotope data / C. Soulsby, C. Birkel, J. Geris, J. Dick, C. Tunaley, D. Tetzlaff // Water Resour. Res. - 2015. - V. 51. - P. 7759-7776. 36. Environmental controls on the carbon and water (H and O) isotopes in peatland Sphagnum mosses / Z. Xia, Y. Zheng, J.M. Stelling, J. Loisel, Y. Huang, Z. Yu // Geochimica et Cosmochimica Acta. - 2020. - V. 277. - P. 265-284. 37. Craig H. Isotopic variations in meteoric waters // Science. - 1961. - V. 133. - P. 1702-1703. 38. Spatial distribution and controlling factors of surface water stable isotope values (δO and δH) across Kazakhstan, Central Asia / H. Wu, J. Wu, F. Song, J. Abuduwaili, A.S. Saparov, X. Chen, B. Shen // Science of the Total Environment. - 2019. - V. 678. - P. 53-61. 39. Hydrochemical and isotopic characterization of groundwater in the Ghis-Nekor plain (northern Morocco) / D. Chafouq, A. El Mandour, M. Elgettafi, M. Himi, I. Chouikri, A. Casas // Journal of African Earth Sciences. - 2018. - V. 139. - P. 1-13. 40. Newman C.P., Poulson S.R., Hanna B. Regional isotopic investigation of evaporation and water-rock interaction in mine pit lakes in Nevada, USA // Journal of Geochemical Exploration. - 2020. - V. 210. - article 106445. 41. Genesis of formation water in the northern sedimentary basin of South China Sea: Clues from hydrochemistry and stable isotopes (D, O, Cl and Br) / H. Yu, T. Ma, Y. Du, L. Chen // Journal of Geochemical Exploration. - 2019. - V. 196. - P. 57-65. 42. Алексеева Л.П., Алексеев С.В. Геохимия подземных льдов, соленых вод и рассолов криоартезианских бассейнов северовостока Сибирской платформы // Геология и геофизика. - 2018. - № 2 (59). - С. 183-197. 43. Truesdell A.H., Hulston J.R. Isotopic evidence on environments of geothermal systems. Handbook of Environmental Isotope Chemistry. - New York: Elsiver, 1980. - V. 1. - P. 179-226. 44. Influence of rainfall quantity on the isotopic composition (O and H) of water in mountainous areas. Application for groundwater research in the Yunquera-Nieves karst aquifers (S Spain) / B. Andreo, C. Linan, F. Carrasco, C. Jimenez de Cisneros, F. Caballero, J. Mudry // Applied Geochemistry. - 2004. - V. 19. - P. 561-574. 45. Chemo-isotopes (O & H) signatures and HYSPLIT model application: clues to the atmospheric moisture and air mass origins / R. Bagheri, F. Bagheri, G.H. Karami, H. Jafari // Atmospheric Environment. - 2019. - V. 215. - article 116892. 46. Stable isotopic composition in snowpack along the traverse from a coastal location to Dome A (East Antarctica): results from observations and numerical modeling / T. Ma, L. Li, Y. Li, C. An, J. Yu, H. Ma, S. Jiang // Polar Science. - 2020. - V. 24. - article 100510. 47. McCall G.J.H. The Vendian (Ediacaran) in the geological record: enigmas ingeology's prelude to the Cambrian explosion // Earth-Science Reviews. - 2006. - V. 77. - P. 1-229. 48. Соколов Б.С., Федонкин М.А. Вендская система. Т. 2. Историко-геологическое и палеонтологическое обоснование. Стратиграфия и геологические процессы. - М.: Наука, 1985. - 246 с. 49. Das A., Krishnaswami S., Bhattacharya S.K. Carbon isotope ratio of dissolved inorganic carbon (DIC) in rivers draining the Deccan Traps, India: Sources of DIC and their magnitudes // Earth and Planetary Science Letters. - 2005. - V. 236. - Iss. 1-2. - P. 419-429. 50. Liu Z., Dreybrodt W., Wang H. A new direction in effective accounting for the atmospheric CO2 budget: considering the combined action of carbonate dissolution, the global water cycle and photosynthetic uptake of DIC by aquatic organisms // Earth- Science Reviews. - 2010. - V. 99. - № 3-4. - P. 162-172. 51. Zhang J., Quay P.D., Wilbur D.O. Carbon isotope fractionation during gas-water exchange and dissolution of CO2 // Geochimica et Cosmochimica Acta. - 1995. - V. 59. - Iss. 1. - P. 107-114. 52. Carbon isotope signature of dissolved inorganic carbon (DIC) in precipitation and atmospheric CO/ M. Górka, P.E. Sauer, D. Lewicka-Szczebak, M.-O. Jędrysek // Environmental PollutionVolume. - 2011. - V. 159. - № 1. - P. 294-301. 53. Simultaneous determination of dissolved inorganic carbon (DIC) concentration and stable isotope (δ13C-DIC) by Cavity Ring- Down Spectroscopy: application to study carbonate dynamics in the Chesapeake Bay / J. Su, W.-J. Cai, N. Hussain, J. Brodeur, B. Chen, K. Huang // Marine Chemistry. - 2019. - V. 215. - article 103689. 54. Emrich K., Ehhalt D.H., Vogel J.C. Carbon isotope fractionation during the precipitation of calcium carbonate // Earth and Planetary Science Letters. - 1970. - V. 8. - Iss. 5. - P. 363-371. 55. Keith M.L., Weber J.N. Isotopic composition and environmental classification of selected limestone and fossils // Geochim. Cosmochim. Acta. - 1964. - V. 28. - P. 1787-1816. 56. Sage R.F., Stata M. Photosynthetic diversity meets biodiversity: the C4 plant example // Journal of Plant Physiology. - 2015. - V. 172. - P. 104-119. 57. Stable carbon isotope fractionation, carbon flux partitioning and priming effects in anoxic soils during methanogenic degradation of straw and soil organic matter / R. Conrad, M. Klose, Q. Yuan, Y. Lu, A. Chidthaisong // Soil Biology and Biochemistry. - 2012. - V. 49. - P. 193-199. 58. Factors controlling the carbon isotope composition of dissolved inorganic carbon and methane in marine porewater: an evaluation by reactiontransport modelling / P. Meister, B. Liu, A. Khalili,M.E. Böttcher, B.B. Jørgensen // Journal of Marine Systems. - 2019. - V. 200. - article 103227. 59. Assessing sulfate reduction and methane cycling in a high salinity pore water system in the northern Gulf of Mexico / J.W. Pohlman, C. Ruppel, D.R. Hutchinson, R. Downer, R.B. Coffin // Marine and Petroleum Geology. - 2008. - V. 25. - P. 942-951. 60. Stable carbon isotope fractionation between substrates and products of Methanosarcina barkeri / K.L. Londry, K.G. Dawson, H.D. Grover, R.E. Summons, A.S. Bradley // Organic Geochemistry. - 2008. - V. 39. - P. 608-621. 61. Banner J.L. Radiogenic isotopes: systematics and applications to earth surface processes and chemical stratigraphy // Earth-Sci. Rev. - 2004. - V. 65. - Iss. 3-4. - P. 141-194. 62. McArthur J.M., Howarth R.J., Shields G.A. The geologic time scale. Ch. 7. Strontium Isotope Stratigraphy. - Amsterdam: Elsiver, 2012. 18 p. 63. Alexeev S., Alexeeva L., Shouakar-Stash O. Strontium isotopic ratio in brines from the north-east of the Angara-Lenskiy artesian basin // E3S Web of Conferences. - 2019. - V. 98. - article 12001.