БИОГЕННЫЕ МИКРОСТРУКТУРЫ В ШУНГИТОВЫХ ПОРОДАХ КАРЕЛИИ

Наталия Сергеевна Бискэ, Natalia Biske

Аннотация


Формирование заонежской свиты (абсолютный возраст ≈ 2 млрд лет) людиковийского надгоризонта палеопротерозоя ознаменовалось феноменальным по массе и концентрациям накоплением органического вещества. Вулканогенно-осадочные породы свиты прорваны многочисленными интрузиями основного состава и совместно с ними испытали региональный метаморфизм серицит-хлоритовой субфации зеленосланцевой фации. Методами оптической и электронной микроскопии и рамановской спектроскопии в породах месторождения Шуньга, содержащих до 70 % углерода, обнаружены микроструктуры сфероидной и полиэдрической формы, которые с большой долей вероятности могут быть идентифицированы как биогенные. Форма рамановского спектра углеродистого вещества шунгитовых пород заонежской свиты отвечает слабоупорядоченному углероду, что соответствует метаморфизму в условиях мусковит-хлоритовой субфации. Вместе с тем морфологические разновидности углеродистого вещества обнаруживают специфические значения ряда рамановских параметров, согласно которым углерод основной массы и микроструктур (кероген) является более структурно упорядоченным по сравнению с миграционным углеродистым веществом (битумом). Показано, что метод рамановской спектроскопии может быть использован для идентификации миграционного и седиментационного органического вещества, а также в целях установления природы докембрийских ископаемых остатков. Предложен альтернативный способ формирования ряда микроструктур, рассматриваемых в научной литературе в качестве биогенных, а именно – трансформация органического вещества в ходе контактового метаморфизма и постмагматической гидротермальной деятельности.

 


Ключевые слова


Фенноскандинавский щит; Онежская структура; палеопротерозой; углеродистое вещество; шунгит; антраксолит; микрофоссилии; рамановская спектроскопия

Полный текст:

PDF

Литература


Литература

Атлас текстур и структур шунгитоносных пород Онежского синклинория / Ред. М. М. Филиппов, В. А. Мележик. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2006. 80 с.

Бискэ Н. С. Микропроявления миграционного углеродистого вещества в залежах максовитов // Геодинамика, магматизм, седиментогенез и минерагения северо-запада России: тезисы докл. Всерос. конф. (Петрозаводск, 12–15 сент. 2007 г.). Петрозаводск, 2007. С. 46–49.

Бискэ Н. С. Минеральный состав и структурно-текстурные особенности высокоуглеродистых пород Шуньгского месторождения // Геология и полезные ископаемые Карелии. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2010. Вып. 13. С. 80–87.

Бискэ Н. С., Колодей А. В. Морфология и рамановская спектроскопия углеродного вещества месторождения Шуньга (Онежская палеопротерозойская структура): тезисы докл. Федоровской сессии (Санкт-Петербург, 7–9 окт. 2014 г.). СПб., 2014. С. 13–15.

Бондарь Е. Б., Клесмент И. Р., Куузик М. Г. Исследование структуры и генезиса шунгита // Горючие сланцы. 1987. 4/4. С. 377–393.

Борисов П. А. Карельские шунгиты. Петрозаводск: Госиздат КФССР, 1956. 92 с.

Вейс А. Ф. Органостенные микрофоссилии докембрия – важнейший компонент древней биоты // Проблемы доантропогенной эволюции биосферы. М.: Наука, 1993. С. 265–282.

Волкова И. Б., Богданова М. В. Шунгиты Карелии // Сов. геология. 1985. № 10. С. 93–100.

Геология шунгитоносных вулканогенно-осадочных образований протерозоя Карелии / Ред. В. А. Соколов. Петрозаводск: Карелия, 1982. 208 с.

Георгиевский А. Ф. Афанитовый генетический тип промышленных фосфоритов: геологические особенности, типы руд, перспективные технологии обогащения и утилизации отходов (на примере Окино-Хубсугульского бассейна): дис. … докт. г.-м. наук. М., 2016. 429 с.

Горлов В. И. Онежские шунгиты (геология, генезис, прогнозная оценка): дис. … канд. г.-м. наук. Петрозаводск, 1984. 226 с.

Жмур С. И., Горленко В. М., Розанов А. Ю. и др. Цианобактериальная система – продуцент углеродистого вещества шунгитов нижнего протерозоя Карелии // Литология и полезные ископаемые. 1993. № 2. С. 122–127.

Жмур С. И. Роль цианобактериальной системы в формировании высокоуглеродистых пород. М.: URSS, 2010. 160 с.

Заверткин А. С., Тяганова В. И. Разработка огнеупорной футеровки для теплоаккумуляторов и промышленных печей // Геология и полезные ископаемые Карелии. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2010. Вып. 13. С. 161–166.

Иванова Л. А., Шумилова Т. Г., Медведев В. Я. и др. Экспериментальное моделирование процесса формирования самородного углерода из флюида в системе С–О–Н // Докл. PАН. 2016. Т. 466, № 6. С. 704–706. doi: 10.7868/S0869565216060165

Иностранцев А. А. Геология. Общий курс. СПб.: тип. М. М. Стасюлевича, 1885. Т. 1. С. 309–311.

Калинин Ю. К., Ковалевский В. В. Электронно-микроскопические исследования микроструктуры шунгитовых пород и шунгитового вещества // Шунгиты – новое углеродистое сырье. Петрозаводск: Карелия, 1984. С. 53–58.

Ковалевский В. В. Углеродистое вещество шунгитовых пород: структура, генезис, классификация: дис. … докт. г.-м. наук. Петрозаводск, 2007. 268 c.

Куликова В. В. «Заонежский феномен» или биомаркеры в шунгитах как индикатор особенностей регионального накопления // Проблемы современной палинологии: тезисы докл. XIII Всерос. палинологической конф. (Сыктывкар, 5–8 сент. 2011 г.). Сыктывкар, 2011. Т. 1. С. 150–157.

Медведев П. В. Палеонтологическая характеристика заонежской свиты // Онежская палеопротерозойская структура (геология, тектоника, глубинное строение и металлогения) / Отв. ред. Л. В. Глушанин, Н. В. Шаров, В. В. Щипцов. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2011. С. 71–72.

Михайлов В. П., Купряков С. В. Отчет о результатах поисковых работ на шунгитовые породы, проведенных в Онежской мульде в 1985–1988 г. // Фонды ПГО «Севзапгеология». Петрозаводск, 1988. 148 с.

Михайлов В. П., Леонтьев А. Г. Шунгитовые породы // Минерально-сырьевая база Республики Карелия. Книга 2: Неметаллические полезные ископаемые. Подземные воды и лечебные грязи. Петрозаводск: Карелия, 2006. С. 113–123.

Органическое вещество шунгитоносных пород Карелии (генезис, эволюция, методы изучения) / Ред. М. М. Филиппов, А. И. Голубев. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 1994. 207 с.

Пеньков В.Ф. Генетическая минералогия углеродистых веществ. М.: Недра, 1996. 224 с.

Петрологический атлас ископаемого органического вещества России / Гл. ред. О. В. Петров. СПб.: ВСЕГЕИ, 2006. 604 с.

Пудовкин В. Г., Гульмалиева Т. Е. Влияние процессов выветривания на строительные свойства шунгитов Максово-Зажогинского месторождения // Комплексное и рациональное использование минерального сырья Карелии. Петрозаводск: КФ АН СССР, 1986. С. 133–139.

Ромашкин А. Е., Лепланд А., Йусу Л. и др. Фосфоритовый горизонт высокоуглеродистых пород людиковия Онежской структуры // Геология и полезные ископаемые Карелии. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2012. Вып. 15. С. 62–69.

Русинов В. Л., Русинова О. В., Сынгаевский Е. Д., Щегольков Ю. В. Зональность углеродистого метасоматизма в дайке порфиритов // Докл. РАН. 2009. Т. 424, № 2. С. 234–238.

Современная палеонтология / Ред. В. В. Меннер, В. П. Макридин. М.: Недра, 1988. 383 с.

Соколов А. С. Генетическая классификация месторождений фосфатных руд // Известия вузов. 1995. № 5. С. 59–68.

Филиппов М. М. Шунгитоносные породы Онежской структуры. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2002. 280 с.

Филиппов М. М., Бискэ Н. С., Первунина А. В., Дейнес Ю. Е. Сопоставление известных и новых данных о геологическом строении Максовского месторождения шунгитоносных пород // Геология и полезные ископаемые Карелии. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2009. Вып. 12. С. 130–142.

Ferrari A. C., Robertson J. Interpretation of Raman spectra of disorderes and amorphous carbon // Physical review B. 2000. Vol. 61, no. 20. P. 14095–14107. doi: 10.1103/PhysRevB.61.14095

Kisch H. J., Taylor G. H. Metamorphism and alteration near an intrusive-coal contact // Economic Geology. 1966. Vol. 61. P. 343–361.

Lepland A., Joosu L., Kirsimäe K. et al. Potential influence of sulphur bacteria on Palaeoproterozoic phosphogenesis // Nature geoscience. 2014. Vol. 7. P. 20–24. doi: 10.1038/ngeo2005

Mastalerz M., Glikson M., Stankiewicz B. A. et al. Organic and mineral matter in a Precambrian shungite deposit from Karelia, Russia / Eds. M. Glikson, M. Mastalerz. Organic matter and mineralization. 2000. G. B. P. 102–119. doi: 10.1007/978-94-015-9474-5-6

Mycke B., Michaelis W., Degens E. T. Biomarkers in sedimentary sulfides of Precambrian age // Org. Geochem. 1987. Vol. 13, no. 4. P. 619–625.

Stach E., Mackowsky M.-Th., Teichmüller M. et al. Stach's Textbook of Coal Petrology, 3rd ed. Gebrüder Borntraeger, Berlin-Stuttgart. 1982. 535 p.

Van Zuilen M. A., Fliegel D., Wirthet R. et al. Mineral-templated growth of natural graphite films // Geochim. Cosmochim. Acta. 2012. Vol. 83. P. 252–262. doi: 10.1016/j.gca.2011.12.030

Wopenka B., Pasteris J. D. Structural characterization of kerogens to granulite-facies graphite: Applicability of Raman microprobe spectroscopy // American Mineralogist. 1993. Vol. 14. P. 533–577.

References in English

Atlas tekstur i struktur shungitonosnykh porod Onezhskogo sinklinoriya [Atlas of textures and structures of shungite-bearing rocks from the Onega Synclinorium]. Eds. M. M. Filippov, V. A. Melezhik. Petrozavodsk: KarRC of RAS, 2006. 80 p.

Biske N. S. Mikroproyavleniya migratsionnogo uglerodistogo veshchestva v zalezhakh maksovitov [Micro-occurrences of migratory carbonaceous material in maxovite deposits]. Geodinamika, magmatizm, sedimentogenez i minerageniya severo-zapada Rossii: tezisy dokl. Vseros. konf. (Petrozavodsk, 12–15 sent. 2007 g.) [Geodynamics, Magmatism, Sedimentogenesis, and Minerageny of the North-West of Russia: Abstracts of the All-Russian Conf., Petrozavodsk, September 12–15, 2007]. Petrozavodsk, 2007. P. 46–49.

Biske N. S. Mineral'nyi sostav i strukturno-teksturnye osobennosti vysokouglerodistykh porod Shun'gskogo mestorozhdeniya [Mineral composition and structural-textural features of high-carbon rocks of Shunga deposit]. Geologiya i poleznye iskopaemye Karelii [Geology and Mineral Resources of Karelia]. Petrozavodsk: KarRC of RAS, 2010. Iss. 13. P. 80–87.

Biske N. S., Kolodei A. V. Morfologiya i ramanovskaya spektroskopiya uglerodnogo veshchestva mestorozhdeniya Shun'ga (Onezhskaya paleoproterozoiskaya struktura): tezisy dokl. Fedorovskoi sessii (Sankt-Peterburg, 7–9 okt. 2014 g.) [Morphology and Raman Spectroscopy of Carbonaceous Material of Shunga Deposit (Onega Paleoproterozoic Structure): Abstracts of Federov Session (Saint-Petersburg, October 7–9, 2014)]. St. Petersburg, 2014. P. 13–15.

Bondar' E. B., Klesment I. R., Kuuzik M. G. Issledovanie struktury i genezisa shungita [Study of shungite structure and genesis]. Goryuchie slantsy [Shale Oil]. 1987. 4/4. P. 377–393.

Borisov P. A. Karel'skie shungity [Karelian shungites]. Petrozavodsk: Gosizdat KFSSR, 1956. 92 p.

Filippov M. M. Shungitonosnye porody Onezhskoi struktury [Shungite-bearing rocks of the Onega structure]. Petrozavodsk: KarRC of RAS, 2002. 280 p.

Filippov M. M., Biske N. S., Pervunina A. V., Deines Yu. E. Sopostavlenie izvestnykh i novykh dannykh o geologicheskom stroenii Maksovskogo mestorozhdeniya shungitonosnykh porod [Comparison of the reported and new data on the geological structure of the Shungite-bearing rocks of the Maksovo deposit]. Geologiya i poleznye iskopaemye Karelii [Geology and Mineral Resources of Karelia]. Petrozavodsk: KarRC of RAS, 2009. Iss. 12. P. 130–142.

Geologiya shungitonosnykh vulkanogenno-osadochnykh obrazovanii proterozoya Karelii [Geology of shungite-bearing volcano-sedimentary units of the Proterozoic Karelia]. Ed. V. A. Sokolov. Petrozavodsk: Kareliya, 1982. 208 p.

Georgievskii A. F. Afanitovyi geneticheskii tip promyshlennykh fosforitov: geologicheskie osobennosti, tipy rud, perspektivnye tekhnologii obogashcheniya i utilizatsii otkhodov (na primere Okino-Khubsugul'skogo basseina) [Aphanitic geological type of industrial phosphorites: geological aspects, ores types, the prospective enrichment technologies and their tailings’ utilization (Okhino-Khubsugul Basin)]: DSc (Dr. of Geol.-Miner.) thesis. Moscow, 2016. 429 p.

Gorlov V. I. Onezhskie shungity (geologiya, genezis, prognoznaya otsenka) [The Onega shungite (geology, genesis, and economic potential)]: DSc (Dr. of Geol.-Miner.) thesis. Petrozavodsk, 1984. 226 p.

Ivanova L. A., Shumilova T. G., Medvedev V. Ya. i dr. Eksperimental'noe modelirovanie protsessa formirovaniya samorodnogo ugleroda iz flyuida v sisteme S–O–N [Experimental modeling of native carbon formation in a C–O–H fluid system]. Dokl. RAN [Dokl. Earth Sci.]. 2016. Vol. 466, no. 6. P. 704–706. doi: 10.7868/S0869565216060165

Inostrantsev A. A. Geologiya. Obshchii kurs [Fundamentals of geology]. St. Petersburg, 1885. Vol. 1. P. 309–311.

Kalinin Yu. K., Kovalevskii V. V. Elektronno-mikroskopicheskie issledovaniya mikrostruktury shungitovykh porod i shungitovogo veshchestva [Electronic and microscopical study of shungite rocks and substance microstructure]. Shungity – novoe uglerodistoe syr'e [Shungites: a New Carbonaceous Raw Material]. Petrozavodsk: Kareliya, 1984. P. 53–58.

Kovalevskii V. V. Uglerodistoe veshchestvo shungitovykh porod: struktura, genezis, klassifikatsiya [Carbonaceous material of shungite rocks: structure, genesis, and classification]: DSc (Dr. of Geol.-Miner.) thesis. Petrozavodsk, 2007. 268 p.

Kulikova V. V. «Zaonezhskii fenomen» ili biomarkery v shungitakh kak indikator osobennostei regional'nogo nakopleniya [«Zaonezhsky phenomenon» or biomarkers in shungites as an indicator of regional accumulation peculiarities]. Problemy sovremennoi palinologii: tezisy dokl. XIII Vseros. palinologicheskoi konf. (Syktyvkar, 5–8 sent. 2011 g.) [Problems of Modern Palynology: Abstracts of XIII All-Russian Palynological Conf. (Syktyvkar, September 5–8, 2011)]. Syktyvkar, 2011. Vol. 1. P. 150–157.

Medvedev P. V. Paleontologicheskaya kharakteristika zaonezhskoi svity [Paleontological characteristics of the Zaonezhye suite]. Onezhskaya paleoproterozoiskaya struktura (geologiya, tektonika, glubinnoe stroenie i metallogeniya) [Paleoproterozoic Onega Structure (Geology, Techtonics, Deep Structure, and Metallogeny)]. Eds. L. V. Glushanin, N. V. Sharov, V. V. Shchiptsov. Petrozavodsk: KarRC of RAS, 2011. P. 71–72.

Mikhailov V. P., Kupryakov S. V. Otchet o rezul'tatakh poiskovykh rabot na shungitovye porody, provedennykh v Onezhskoi mul'de v 1985–1988 g. [Report of the results of the shungite rocks exploration in the Onega trough in 1985–1988]. Fondy PGO «Sevzapgeologiya» [Archives of the PGO Sevzapgeologia]. Petrozavodsk, 1988. 148 p.

Mikhailov V. P., Leont'ev A. G. Shungitovye porody. Mineral'no-syr'evaya baza Respubliki Kareliya. Kniga 2: Nemetallicheskie poleznye iskopaemye. Podzemnye vody i lechebnye gryazi [Shungite rocks. Mineral raw material base of the Republic of Karelia. Vol. 2: Non-metallic mineral resources. Ground waters and therapeutic muds]. Petrozavodsk: Kareliya, 2006. P. 113–123.

Organicheskoe veshchestvo shungitonosnykh porod Karelii (genezis, evolyutsiya, metody izucheniya) [Organic matter of shungite rocks in Karelia (genesis, evolution, methods of study)]. Eds. M. M. Filippov, A. I. Golubev. Petrozavodsk: KarRC of RAS, 1994. 207 p.

Pen'kov V. F. Geneticheskaya mineralogiya uglerodistykh veshchestv [Genetic mineralogy of carbonaceous materials]. Moscow: Nedra, 1996. 224 p.

Petrologicheskii atlas iskopaemogo organicheskogo veshchestva Rossii [Petrological atlas of fossil organic matter in Russia]. Ed. O. V. Petrov. St. Petersburg: VSEGEI, 2006. 604 p.

Pudovkin V. G., Gul'malieva T. E. Vliyanie protsessov vyvetrivaniya na stroitel'nye svoistva shungitov Maksovo-Zazhoginskogo mestorozhdeniya [Impact on decay processes on the building qualities of the shungites from the Maksovo-Zazhogino deposit]. Kompleksnoe i ratsional'noe ispol'zovanie mineral'nogo syr'ya Karelii [Complex and Rational Use of Karelian Mineral Raw Materials]. Petrozavodsk: Karel. fil. AN SSSR. 1986. P. 133–139.

Romashkin A. E., Lepland A., Iusu L., Rychanchik D. V., Golubev A. I. Fosforitovyi gorizont vysokouglerodistykh porod lyudikoviya Onezhskoi struktury [Phosphorite horizon of the high-carbon rocks of the Ludicovian Onega structure]. Geologiya i poleznye iskopaemye Karelii [Geology and Mineral Resources of Karelia]. Petrozavodsk: KarRC of RAS, 2012. Iss. 15. P. 62–69.

Rusinov V. L., Rusinova O. V., Syngaevskii E. D., Shchegol'kov Yu. V. Zonal'nost' uglerodistogo metasomatizma v daike porfiritov [Zoning of carbonaceous metasomatism in a porphyrite dike]. Dokl. RAN [Dokl. Earth Sci.]. 2009. Vol. 424, no. 2. P. 234–238.

Sovremennaya paleontologiya [Modern palaeontology]. Eds. V. V. Menner, V. P. Makridin. Moscow: Nedra, 1988. 383 p.

Sokolov A. S. Geneticheskaya klassifikatsiya mestorozhdenii fosfatnykh rud [Genetic classification of phosphate ores deposits]. Izvestiya VUZ [Proceed. of Higher Schools]. 1995. No. 5. P. 59–68.

Veis A. F. Organostennye mikrofossilii dokembriya – vazhneishii komponent drevnei bioty [Organic-walled microfossils of the Precambrian – the most important component of the ancient biota]. Problemy doantropogennoi evolyutsii biosfery [Problems of Pre-Antropogenic Evolution of the Biosphere]. Moscow: Nauka, 1993. P. 265–282.

Volkova I. B., Bogdanova M. V. Shungity Karelii [Shungites of Karelia]. Sov. Geologiya [Soviet Geology]. 1985. No. 10. P. 93–100.

Zhmur S. I., Gorlenko V. M., Rozanov A. Yu., Zhegallo E. A., Lobzova R. V. Tsianobakterial'naya sistema – produtsent uglerodistogo veshchestva shungitov nizhnego proterozoya Karelii [Cyanobacterial system – the producent of shungites carbonaceous material of the Lower Proterozoic of Karelia]. Litologiya i poleznye iskopaemye [Lithology and Mineral Resources]. 1993. No. 2. P. 122–127.

Zhmur S. I. Rol' tsianobakterial'noi sistemy v formirovanii vysokouglerodistykh porod [Role of a cyanobacterial system in high-carbon rocks formation]. Moscow: URSS, 2010. 160 p.

Zavertkin A. S., Tyaganova V. I. Razrabotka ogneupornoi futerovki dlya teploakkumulyatorov i promyshlennykh pechei [Development of refractory lining for heat accumulator and industrial furnaces]. Geologiya i poleznye iskopaemye Karelii [Geology and Mineral Resources of Karelia]. Petrozavodsk: KarRC of RAS, 2010. Iss. 13. P. 161–166.

Ferrari A. C., Robertson J. Interpretation of Raman spectra of disorderes and amorphous carbon. Physical review B. 2000. Vol. 61, no. 20. P. 14095–14107, doi: 10.1103/PhysRevB.61.14095

Kisch H. J., Taylor G. H. Metamorphism and alteration near an intrusive-coal contact. Economic Geology. 1966. Vol. 61. P. 343–361.

Lepland A., Joosu L., Kirsimäe K., Prave A. R., Romashkin A. E., Črne A. E., Martin A. P., Fallick A. E., Somelar P., Üpraus K., Mänd K., Roberts N. M. W., Van Zuilen M. A., Wirth R., Schreiber A. Potential influence of sulphur bacteria on Palaeoproterozoic phosphogenesis. Nature geoscience. 2014. Vol. 7. P. 20–24. doi: 10.1038/ngeo2005

Mastalerz M., Glikson M., Stankiewicz B. A., Volkova I. B., Bustin R. M. Organic and mineral matter in a Precambrian shungite deposit from Karelia, Russia. Eds. M. Glikson, M. Mastalerz. Organic matter and mineralization. 2000. G. B. P. 102–119. doi: 10.1007/978-94-015-9474-5-6.

Mycke B., Michaelis W., Degens E. T. Biomarkers in sedimentary sulfides of Precambrian age. Org. Geochem. 1987. Vol. 13, no. 4. P. 619–625.

Stach E., Mackowsky M.-Th., Teichmüller M., Taylor G.H., Chandra D., Teichmüller R. Stach's Textbook of Coal Petrology, 3rd ed. Gebrüder Borntraeger, Berlin-Stuttgart. 1982. 535 p.

Van Zuilen M. A., Fliegel D., Wirthet R., Lepland A., Yuangao Qu., Schreiber A., Romashkin A. E., Philippot P. Mineral-templated growth of natural graphite films. Geochim. Cosmochim. Acta. 2012. Vol. 83. P. 252–262. doi: 10.1016/j.gca.2011.12.030

Wopenka B., Pasteris J. D. Structural characterization of kerogens to granulite-facies graphite: Applicability of Raman microprobe spectroscopy. American Mineralogist. 1993. Vol. 14. P. 533–577.




DOI: http://dx.doi.org/10.17076/geo318

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


© Труды КарНЦ РАН, 2014-2016