Глобальные закономерности формирования изотопного состава (δ18О, δD) грязевулканических вод

Никитенко О.А., Ершов В.В.

Аннотация


Работа посвящена анализу общемировых данных об изотопном составе вод ~120 наземных грязевых вулканов мира. Эмпирическая плотность распределения для δ18О является бимодальной, наиболее часто встречаются значения из интервалов (+1; +2)‰ и (+5; +6)‰. Эмпирическая плотность распределения для δD является асимметричной с максимумом в интервале (−15; −10)‰. Угловой коэффициент средней линии изотопного состава на диаграмме δ18О−δD близок к единице. Предполагается, что разнообразие изотопного состава сопочных вод определяется в основном двумя процессами ― смешением исходных морских вод с водами, образующимися при дегидратации глинистых минералов, и разбавлением метеорными водами. Первый процесс происходит преимущественно в геологическом прошлом на этапе формирования грязевулканических очагов, второй процесс ― на современном этапе грязевулканической деятельности.


Ключевые слова


грязевулканические воды; изотопный состав; дейтерий; кислород-18; фракционирование изотопов

Полный текст:

PDF

Литература


Алиев Ад.А., Гулиев И.С., Дадашев Ф.Г., Рахманов Р.Р. Атлас грязевых вулканов мира. Баку: Изд-во «Nafta-Press», 2015. 322 с.

Бродский А.И. Химия изотопов. М.: АН СССР, 1957. 597 с.

Буякайте М.И., Лаврушин В.Ю., Покровский Б.Г. и др. Изотопные системы стронция и кислорода в водах грязевых вулканов Таманского полуострова // Литология и полезные ископаемые. 2014. № 1. С. 52−59.

Ветштейн В.Е. Изотопы кислорода и водорода природных вод СССР. Л.: Недра, 1982. 216 с.

Гулиев И.С., Гусейнов Д.А., Фейзуллаев А.А. Геохимические особенности и источники флюидов грязевых вулканов Южно-Каспийского осадочного бассейна в свете новых данных по изотопии С, Н и О // Геохимия. 2004. № 7. С. 729−800.

Гуцало Л.К. Оценка факторов фракционирования изотопов молекулы воды при подземном испарении // ДАН. 1993. Т. 333. № 6. С. 762−764.

Ершов В.В. Проблемы и методы геомониторинга и оценки опасности грязевулканической деятельности // Материалы 9-й Международной научно-практической конференции «ГЕОРИСК-2015». М.: РУДН, 2015. Т. 1. С. 458−463.

Кендалл М., Стьюарт А. Статистические выводы и связи. М.: Наука, 1973. 900 с.

Лаврушин В.Ю., Kopf A., Deyhle A., Степанец M.И. Изотопы бора и формирование грязевулканических флюидов Тамани (Россия) и Кахетии (Грузия) // Литология и полезные ископаемые. 2003. № 2. С. 147−182.

Лаврушин В.Ю., Дубинина Е.О., Авдеенко А.С. Изотопный состав кислорода и водорода вод грязевых вулканов Тамани (Россия) и Кахетии (Восточная Грузия) // Литология и полезные ископаемые. 2005. № 2. С. 143−158.

Лаврушин В.Ю., Гулиев И.С., Киквадзе О.Е. и др. Воды грязевых вулканов Азербайджана: изотопно-химические особенности и условия формирования // Литология и полезные ископаемые. 2015. № 1. С. 3−29.

Селецкий Ю.Б. Дегидратация глин как возможный фактор формирования изотопного состава глубоких подземных вод // Водные ресурсы. 1978. № 3. С. 148−152.

Селецкий Ю.Б. Фильтрационные среды и предельные концентрации кислорода-18 в глубоких подземных водах // Водные ресурсы. 1987. № 4. С. 169−171.

Селецкий Ю.Б. Дейтерий и кислород-18 в проблеме формирования вод грязевых вулканов // Известия АН СССР. Серия геологическая. 1991. № 5. С. 133−138.

Селецкий Ю.Б., Плотникова Р.И., Якубовский А.В., Исаев Н.В. Дейтерий и кислород-18 в глубоких подземных водах Западно-Туркменского артезианского бассейна // Советская геология. 1984. № 3. С. 89−95.

Федоров Ю.А. Изотопный состав водорода и кислорода подземных вод и литологический состав коллекторов (на примере Северного Кавказа) // Геохимия. 1989. № 9. С. 1359−1363.

Ферронский В.И., Поляков В.А. Изотопия гидросферы Земли. М.: Научный мир, 2009. 632 с.

Холлендер М., Вулф Д. Непараметрические методы статистики. М.: Финансы и статистика, 1983. 518 с.

Холодов В.Н. Грязевые вулканы: закономерности размещения и генезис. Сообщение 2. Геолого-геохимические особенности и модель формирования // Литология и полезные ископаемые. 2002. № 4. С. 339−358.

Челноков Г.А., Жарков Р.В., Брагин И.В. и др. Геохимические характеристики подземных флюидов южной части Центрально-Сахалинского разлома // Тихоокеанская геология. 2015. Т. 34. № 5. С. 81−95.

Bottinga Y. Calculated fractionation factors for carbon and hydrogen isotope exchange in the system calcite-carbon dioxide-graphite-methane-hydrogen-water vapor // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1969. V. 33. № 1. P. 49−64.

Capozzi R., Picotti V. Fluid migration and origin of a mud volcano in the Northern Apennines (Italy): the role of deeply rooted normal faults // Terra Nova. 2002. V. 14. № 5. P. 363−370.

Chao H.C., You C.F., Liu H.C., Chung C.H. The origin and migration of mud volcano fluids in Taiwan: Evidence from hydrogen, oxygen, and strontium isotopic compositions // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2013. V. 114. P. 29−51.

Dählmann A., de Lange G.J. Fluid-sediment interactions at Eastern Mediterranean mud volcanoes: a stable isotope study from ODP Leg 160 // Earth and Planetary Science Letters. 2003. V. 212. № 3−4. P. 377−391.

Dia A.N., Castrec-Rouelle M., Boulegue J., Comeau P. Trinidad mud volcanoes: Where do the expelled fluids come from? // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1999. V. 63. № 7−8. P. 1023−1038.

Giggenbach W.F. Geothermal solute equilibria. Derivation of Na-K-Mg-Ca geoindicators // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1988. V. 52. № 12. P. 2749−2765.

Hyeong K., Capuano R.M. Hydrogen isotope fractionation factor for mixed-layer illite/smectite at 60° to 150°C: New data from the northeast Texas Gulf Coast // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2004. V. 68. № 7. P. 1529−1543.

Haese R.R., Hensen C., de Lange G.J. Pore water geochemistry of eastern Mediterranean mud volcanoes: Implications for fluid transport and fluid origin // Marine Geology. 2006. V. 225. № 1−4. P. 191−208.

Hamada Y., Tanaka K., Miyata Y. Geologic structure and geochemistry of Taiwanese mud volcanoes // Journal of Geography. 2009. V. 118. № 3. P. 408−423.

Hensen C., Nuzzo M., Hornibrook E. et al. Sources of mud volcano fluids in the Gulf of Cadiz ― indications for hydrothermal imprint // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2007. V. 71. № 5. P. 1232−1248.

Kharaka Y.K., Mariner R.H. Chemical geothermometers and their application to formation waters from sedimentary basins // Thermal History of Sedimentary Basins, Methods and Case Histories. New York, 1989. P. 99−117.

Liu C.C, Jean J.S., Nath B. et al. Geochemical characteristics of the fluids and muds from two southern Taiwan mud volcanoes: Implications for water-sediment interaction and groundwater arsenic enrichment // Applied Geochemistry. 2009. V. 24. № 9. P. 1793−1802.

Madonia P., Grassa F., Cangemi M., Musumeci C. Geomorphological and geochemical characterization of the 11 August 2008 mud volcano eruption at S. Barbara village (Sicily, Italy) and its possible relationship with seismic activity // Natural Hazards and Earth System Sciences. 2011. V. 11. № 5. P. 1545−1557.

Martinelli G., Judd A. Mud volcanoes of Italy // Geological Journal. 2004. V. 39. № 1. P. 49−61.

Mastalerz V., de Lange G.J., Dählmann A., Feseker T. Active venting at the Isis mud volcano, offshore Egypt: Origin and migration of hydrocarbons // Chemical Geology. 2007. V. 246. № 1−2. P. 87−106.

Mazzini A., Svensen H., Planke S. et al. When mud volcanoes sleep: Insight from seep geochemistry at the Dashgil mud volcano, Azerbaijan // Marine and Petroleum Geology. 2009. V. 26. № 9. P. 1704−1715.

Minissale A., Magro G., Martinelli G. et al. Fluid geochemical transect in the Northern Apennines (central-northern Italy): fluid genesis and migration and tectonic implications // Tectonophysics. 2000. V. 319. № 3. P. 199−222.

Motyka R.J., Pobeda R.J., Jefrey A. Geochemistry, isotopic composition, and origin of fluids emanating from mud volcanoes is the Copper River basin, Alaska // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1989. V. 53. № 1. P. 29−41.

Nakayama N., Ashi J., Tsunogai U. et al. Sources of pore water in a Tanegashima mud volcano inferred from chemical and stable isotopic studies // Geochemical Journal. 2010. V. 44. № 6. P. 561−569.

Nakada R., Takahashi Y., Tsunogai U. et al. A geochemical study on mud volcanoes in the Junggar Basin, China // Applied Geochemistry. 2011. V. 26. № 7. P. 1065−1076.

O'Neil J.R., Kharaka Y.K. Hydrogen and oxygen isotope exchange reactions between clay minerals and water // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1976. V. 40. № 2. P. 241−246.

Ray S.J., Kumar A., Sudheer A.K. et al. Origin of gases and water in mud volcanoes of Andaman accretionary prism: implications for fluid migration in forearcs // Chemical Geology. 2013. V. 347. P. 102−113.

Savin S.M., Epstein S. The oxygen and hydrogen isotope geochemistry of clay minerals // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1970. V. 34. № 1. P. 25−42.

Shinya T., Tanaka K. Origin of materials erupting from mud volcano in Tokamachi City, Niigata Prefecture, Central Japan // Journal of Geography. 2009. V. 118. № 3. P. 340−349.

You C.F., Gieskes J.M., Lee T. et al. Geochemistry of mud volcano fluids in the Taiwan accretionary prism // Applied Geochemistry. 2004. V. 19. № 5. P. 695−707.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.



© Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН
© Редакция журнала «Вестник КРАУНЦ. Серия: Науки о Земле»