Early Ediacaran Positive C-Isotope Anomaly in Limestones of the Chernaya Rechka Formation of the Igarka Uplift (Northwestern Siberian Platform)

B. B. Kochnev; Кочнев Б. Б.; B. G. Pokrovsky; Покровский Б. Г.; A. B. Kuznetsov; Кузнецов А. Б.; V. V. Marusin; Марусин В. В.; O. K. Kaurova; Каурова О. К.; N. V. Bykova; Быкова Н. В.; N. A. Ivanova; Иванова Н. А.

doi:10.31857/S0024497X23700088

Early Ediacaran Positive C-Isotope Anomaly in Limestones of the Chernaya Rechka Formation of the Igarka Uplift (Northwestern Siberian Platform)

Authors: Kochnev B.B.¹^,2, Pokrovsky B.G.³, Kuznetsov A.B.⁴, Marusin V.V.¹^,2, Kaurova O.K.⁴, Bykova N.V.¹^,2, Ivanova N.A.⁵
Affiliations:
1. Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS
2. Novosibirsk State University
3. Geological Institute RAS
4. Institute of Precambrian Geology and Geochronology RAS
5. Siberian Research Institute of Geology, Geophysics and Mineral Resources (JSC “SNIIGGiMS”)
Issue: No 3 (2023)
Pages: 274-298
Section: Articles
URL: https://journals.rcsi.science/0024-497X/article/view/137955
DOI: https://doi.org/10.31857/S0024497X23700088
EDN: https://elibrary.ru/BWGMIW
ID: 137955

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

The Precambrian Chernaya Rechka Formation (Igarka Uplift) hosts a high-amplitude positive carbonate carbon isotope anomaly (up to 12.4‰) spanning through 500 m of the section and occurring simultaneously with a rise of δ¹³С_org values. The similar trends of carbon isotope variations in the carbonate fraction and organic matter are not caused by local sedimentary environments since the studied anomaly-bearing carbonates accumulated in different zones of the carbonate ramp and shallow shelf. Oxygen isotope composition of these carbonates and some other geochemical criteria indicate minimal (if any) impact of post-sedimentary processes on preservation of the isotope systems. Concentrations of trace elements in the carbonate fraction indicate alternating anoxic and oxic environments that did not affected the carbon isotope composition during accumulation of the Chernaya Rechka Formation. The profound positive δ¹³С anomaly was putatively caused by a global deficiency of ¹²С in the paleo-ocean related to accumulation of methane hydrates and burial of non-oxidized organic matter. Together with geochronological and stratigraphic data, minimal ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr values (0.7074) in the Chernaya Rechka Formation reveal the lower Ediacaran (lower Vendian) age of the unit (635–580 Ma). Among the closest stratigraphic analogues of the Chernaya Rechka Formation are the Dal’nyaya Taiga Group (Patom Basin) and coeval stratigraphic sequences in the southern Siberian Platform. Global nature of the positive δ¹³С anomaly provide its correlation with other coeval C-isotope events worldwide.

Keywords

Ediacaran, Vendian, stable isotope geochemistry, chemostratigraphy, Siberian Platform, Igarka Uplift.

References

Воробьева Н.Г., Сергеев В.Н., Чумаков Н.М. Новые находки ранневендских микрофоссилий в уринской свите: пересмотр возраста патомского комплекса средней Сибири // Докл. РАН. 2008. Т. 419. № 6. С. 782–787.
Воробьева Н.Г., Петров П.Ю. Микробиота баракунской свиты и биостратиграфическая характеристика дальнетайгинской серии: ранний венд Уринского поднятия Сибири // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2020. Т. 28. № 4. С. 26–42.
Геологическая карта СССР. Масштаб 1 : 200 000. Сер. Тунгусская. Лист Q-45-III, IV. Объяснительная записка / Ред. А.М. Иванова. М.: ВСЕГЕИ, 1984. 99 с.
Голубкова Е.Ю. Органостенные микрофоссилии в стратиграфии венда юго-востока Сибирской платформы / Автореф. дисс. … канд-та геол.-мин. наук. СПб.: ИГГД РАН, 2021. 18 с.
Голубкова Е.Ю., Раевская Е.Г., Кузнецов А.Б. Нижневендские комплексы микрофоссилий Восточной Сибири в решении стратиграфических проблем региона // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2010. Т. 18. № 4. С. 3–27.
Козлов Г.В., Вотах О.А., Александров В.С. Типовые формации докембрия Туруханского и Игарского поднятий // Тектоника платформенных областей. Новосибирск: Наука, 1988. С. 9–48.
Козлов Г.В., Александров В.С., Аксенова Л.А. и др. Опорные разрезы верхнедокембрийских осадочных и вулканогенно-осадочных толщ северо-запада Сибирской платформы. Т. 1. Медвежьинская и чернореченская свиты. Новосибирск: СНИИГГиМС, 1992. 123 с.
Кочнев Б.Б., Покровский Б.Г., Прошенкин А.И. Верхненеопротерозойский гляциокомплекс центральных областей Сибирской платформы // Докл. РАН. 2015. Т. 464. С. 448–451.
Кочнев Б.Б., Покровский Б.Г., Кузнецов А.Б. и др. С- и Sr-изотопная хемостратиграфия отложений венда‒нижнего кембрия центральных районов Сибирской платформы // Геология и геофизика. 2018. Т. 59. № 6. С. 731–755.
Кочнев Б.Б., Прошенкин А.И., Покровский Б.Г. и др. Тасеевская серия венда юго-западной окраины Сибирской платформы: изотопно-геохимические и геохронологические данные, возраст и корреляция // Геология и геофизика. 2020. Т. 61. № 10. С. 1370–1385.
Кузнецов А.Б., Крупенин М.Т., Овчинникова Г.В. и др. Формирование и преобразование карбонатных пород и сидеритовых руд бакальской свиты нижнего рифея (Южный Урал): Sr-изотопная характеристика и Pb-Pb возраст // Литология и полез. ископаемые. 2005. № 3. С. 227–249.
Кузнецов А.Б., Семихатов М.А., Горохов И.М. Возможности стронциевой изотопной хемостратиграфии в решении проблем стратиграфии верхнего протерозоя (рифея и венда) // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2014. Т. 22. № 6. С. 3‒25.
Методические рекомендации по изучению геохимии стабильных изотопов углерода при диагностике нефтепроизводящих пород / Ред. А.Э. Конторович. Новосибирск: СНИИГГиМС, 1991. 34 с.
Николаева И.В., Палесский С.В., Козьменко О.А. и др. Определегние редкоземельных и высокозарядных элементов в стандартных геологических образцах методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС) // Геохимия. 2008. № 10. С. 1085–1091.
Петров П.Ю. Molar tooth structures: механизм их формирования и специфика карбонатного диагенеза в позднем докембрии (сухотунгусинская свита рифея Туруханского поднятия Сибири) // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2011. Т. 19. № 3. С. 3–26.
Петров П.Ю. Molar tooth structures и происхождение пелоидов протерозойских карбонатных платформ (средний рифей Туруханского поднятия Сибири) // Литология и полез. ископаемые. 2016. № 4. С. 336–358.
Петров П.Ю., Покровский Б.Г. С-изотопные свидетельства метаногенеза в осадках дальнетайгинской серии (нижний венд Патомского бассейна Сибири) // Литология и полез. ископаемые. 2020. № 2. С. 99–112.
Петров П.Ю., Воробьева Н.Г. Представители миаохенской биоты из дошурамских отложений эдиакария (венда) Патомского нагорья Сибири // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2022. Т. 30. № 1. С. 55–68.
Покровский Б.Г., Миссаржевский В.В. Изотопная корреляция пограничных толщ докембрия и кембрия Сибирской платформы // Докл. РАН. 1993. Т. 329. № 6. С. 768–771.
Покровский Б.Г., Мележик В.А., Буякайте М.И. Изотопный состав С, О, Sr и S в позднедокембрийских отложениях Патомского комплекса, Центральная Сибирь. Сообщение 1. Результаты, изотопная стратиграфия и проблемы датирования // Литология и полез. ископаемые. 2006а. № 5. С. 505–530.
Покровский Б.Г., Мележик В.А., Буякайте М.И. Изотопный состав С, О, Sr и S в позднедокембрийских отложениях Патомского комплекса, Центральная Сибирь. Сообщение 2. Природа карбонатов с ультранизкими и ультравысокими значениями δ13С // Литология и полез. ископаемые. 2006б. № 6. С. 642–654.
Покровский Б.Г., Буякайте М.И. Геохимия изотопов С, О и Sr в неопротерозойских карбонатах юго-западной части Патомского палеобассейна, юг Средней Сибири // Литология и полез. ископаемые. 2015. № 2. С. 159–186.
Покровский Б.Г., Буякайте М.И., Колесникова А.А. и др. С-, О- и Sr-изотопная геохимия вендской аномалии Шурам-Вонока и ассоциирующих метаосадочных толщ внутренней части Патомского нагорья (цент-ральная Сибирь) // Литология и полез. ископаемые. 2021. № 5. С. 406–435.
Рудько С.В., Петров П.Ю., Кузнецов А.Б. и др. Уточненный тренд δ13С в дальнетайгинской серии Уринского поднятия (венд, юг Средней Сибири) // Докл. РАН. 2017. Т. 477. № 5. С. 590‒594.
Семихатов М.А., Кузнецов А.Б., Подковыров В.Н и др. Юдомский комплекс стратотипической местности: С-изотопные хемостратиграфические корреляции и соотношение с вендом // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2004. Т. 12. № 5. С. 3–28.
Семихатов М.А., Кузнецов А.Б., Чумаков Н.М. Изотопный возраст границ общих стратиграфических подразделений верхнего протерозоя (рифея и венда) России: эволюция взглядов и современная оценка // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2015. Т. 23. № 6. С. 16‒27.
Советов Ю.К. Седиментология и стратиграфическая корреляция вендских отложений на юго-западе Сибирской платформы: выдающийся вклад внешнего источника кластического материала в образование осадочных систем // Литосфера. 2018. Т. 18. № 1. С. 20‒45.
Советов Ю.К., Комлев Д.А. Тиллиты в основании оселковой серии Присаянья и положение нижней границы венда на юго-западе Сибирской платформы // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2005. Т. 13. № 1. С. 3–34.
Стратиграфия нефтегазоносных бассейнов Сибири. Рифей и венд Сибирской платформы и ее складчатого обрамления / Ред. А.Е. Конторович. Новосибирск: “Гео”, 2005. 432 с.
Хабаров Е.М., Пономарчук В.А. Изотопы углерода в верхнерифейских отложениях байкальской серии Западного Прибайкалья: стратиграфические следствия // Геология и геофизика. 2005. Т. 46. № 10. С. 1019–1037.
Хабаров Е.М., Изох О.П. Седиментология и изотопная геохимия рифейских карбонатных отложений Хараулахского поднятия севера Восточной Сибири // Геология и геофизика. 2014. Т. 55. № 5‒6. С. 797–820.
Хоментовский В.В. Неопротерозой севера Сибирского кратона // Геология и геофизика. 2006. Т. 47. № 6. С. 865–880.
Чумаков Н.М. Оледенения Земли: история, стратиграфическое значение и роль в биосфере. М.: ГЕОС, 2015. 160 с.
Чумаков Н.М., Семихатов М.А., Сергеев В.Н. Опорный разрез вендских отложений юга Средней Сибири // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2013. Т. 21. № 4. С. 26–51.
Bold U., Smith E.F., Rooney A.D. et al. Neoproterozoic stratigraphy of the Zavkhan Terrane of Mongolia: the backbone for Cryogenian and Early Ediacaran chemostratigraphic record // Am. J. Sci. 2016. V. 316. P. 1–63.
Clarkson M.O., Poulton S.W., Guilbaud R. et al. Assessing the utility of Fe/Al and Fe-speciation to record water co-lumn redox conditions in carbonate-rich sediments // Chem. Geol. 2014. V. 382. P. 111–122.
Cramer B.D., Jarvis I. Carbon isotope stratigraphy // Geological Time Scale. V. 1. Amsterdam, Oxford, Cambridge: Elsevier, 2020. P. 309–343.
Cui H., Grazhdankin D. V., Xiao S. et al. Redox-dependent distribution of early macro-organisms: Evidence from the terminal Ediacaran Khatyspyt Formation in Arctic Siberia // Palaeogeography, palaeoclimatology, palaeoecology. 2016. V. 461. P. 122–139.
Cui H., Kaufman A.J., Xiao S. et al. Was the Ediacaran Shuram Excursion a globally synchronized early diagenetic event? Insights from methan-derived authigenic carbonates in the uppermost Doushantuo Formation, South China // Chem. Geol. 2017. V. 450. P. 59-80.
Cui H., Kaufman A.J., Peng Y. et al. The Neoproterozoic Hüttenberg δ13C anomaly: genesis and global implications // Precambrian Res. 2018. V. 313. P. 242‒262.
Grazhdankin D.V., Marusin V.V., Izokh O.P. et al. Quo vadis, Tommotian? // Geol. Mag. 2020. V. 157. № 1. P. 22–34.
Halverson G.P., Wade B.P., Hurtgen M.T. et al. Neoproterozoic chemostratigraphy // Precambrian Res. 2010. V. 182. P. 337‒350.
Hodgkiss M.S.W., Kunzmann M., Poirier A. et al. The role of microbial iron reduction in the formation of Proterozoic molar tooth structures // Earth Planet. Sci. Lett. 2018. V. 482. P. 1–11.
Kaufman A.J., Knoll A.H. Neoproterozoic variations in the carbon isotopic composition of seawater: Stratigraphic and geochemical implication // Precambrian Res. 1995. V. 73. № 1–4. P. 27–49.
Kaufman A.J., Knoll A.H., Narbonne G.M. Isotopes, ice ages, and terminal Proterozoic Earth history // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 1997. V. 94. P. 6600–6605.
Kaufman A.J., Sovetov J.K., Peek S. et al. Carbon, oxygen and strontium isotope stratigraphy of the Oselok Group, Sayan Mountains, Siberia // Neoproterozoic sedimentary basins: stratigraphy, geodynamics and petroleum potential. Proceedings of the International conference (Novosibirsk, 30 July–02 August, 2011). Novosibirsk: IPGG SB RAS, 2011. P. 33–34.
Knoll A.H., Grotzinger J.P., Kaufman A.J. et al. Integrated approaches to terminal Proterozoic stratigraphy: An example from the Olenek Uplift, northeastern Siberia // Precambrian Res. 1995. V. 73. P. 251–270.
Kochnev B.B., Khudoley A.K., Priyatkina N.S. et al. Neoproterozoic evolution of the northwestern margin of the Siberian Platform // Precambrian Res. 2022. V. 382. 106877.
Kouchinsky A.V., Bengston S., Pavlov V. et al. Carbon isotope stratigraphy of the Precambrian-Cambrian Sukharikha River Section, northwestern Siberian Platform // Geol. Mag. 2007. V. 144. P. 1–10.
Kuang H.-W. Review of molar tooth structure research // J. of Palaeogeography. 2014. V. 3(4). P. 359–383.
Kuznetsov A.B., Bekker A., Ovchinnikova G.V. et al. Unradiogenic strontium and moderate-amplitude carbon isotope variations in early Tonian seawater after the assembly of Rodinia and before Bitter Springs Excursion // Precambrian Res. 2017. V. 298. P. 157–173.
Magaritz M., Holser W.T., Kirshwink J.L. Carbon-isotope events across the Precambrian-Cambrian boundary on the Siberian platform // Nature. 1986. V. 320. P. 258‒259.
Paula-Santos G.M., Caetano-Filho S., Enzweiler J. et al. Rare earth elements in terminal Ediacaran Bambui Group carbonate rocks (Brazil): evidence for high seawater alkalinity during rise of early animals // Precambrian Res. 2020. V. 336. 105506.
Rooney A.D., Cantine M.D., Bergmann K.D. et al. Calibra-ting the coevolution of Ediacaran life and environment // PNAS. 2020. V. 117(29). P. 16824–16830.
Rud’ko S.V., Kuznetsov A.B., Petrov P.Yu. et al. Pb-Pb dating of the Dal’nyaya Taiga Group in the Ura uplift of southern Siberia: Implication for correlation of C-isotopic and biotic events in the Ediacaran // Precambrian Res. 2021. V. 362. 106285.
Sun S.S., McDonough W.F. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts; implications for mantle composition and processes / Eds A.D. Saunders, M.J. Norry // Magmatism in the Ocean Basins. London: Geological Society of London, 1989. P. 313–345.
Tostevin R., Wood R.A., Shields G.A. et al. Low-oxygen waters limited habitable space for early animals // Nature Comm. 2016. V. 7. 12818.
Walter M.R., Veevers J.J., Calver C.R. et al. Dating the 840‒544 Ma Neoproterozoic interval by isotopes of strontium, carbon, and sulfur in seawater, and some interpretative models // Precambrian Res. 2000. V. 100. P. 371–433.
Wei G.-Y., Wang J., Planavsky N.J. et al. On the origin of Shuram carbon isotope excursion in South China and its implication for Ediacaran atmospheric oxygen levels // Precambrian Res. 2022. V. 375. 106673.
Xiao S., Narbonne G.M., Zhou C. et al. Towards an Ediacaran Time Scale: Problems, Protocols, and Prospects // Episodes. 2016. V. 39. № 4. P. 540–555.
Zhou C., Xiao S. Ediacaran δ13C chemostratigraphy of South China // Chem. Geol. 2007. V. 237. P. 89–108.