Изменение изотопного состава пород в пристеночных зонах гипогенных карстовых каналов Предгорного Крыма

Abstract

В статье приводятся и обсуждаются результаты систематического исследования изотопного состава пород в пристеночных зонах гипогенных карстовых каналов Предгорного Крыма, в том числе полностью раскрытых и представленных одной стенкой в обрывах куэст. В большинстве изученных кернов выявлено наличие широких зон слабого изменения (десятки сантиметров – метры; 1-3 ‰) и узких зон сильного изменения (4-15 мм; до 4-7 ‰) изотопного состава углерода и кислорода пород. Характер изотопного изменения указывает на взаимодействие между породой и флюидами, когда-то мигрировавшими по этим каналам, что ожидаемо в относительно закрытых гидрогеологических условиях гипогенного спелеогенеза. Наиболее измененные породы имеют изотопный состав, соответствующий составу фреатических спелеотем, отлагавшихся на стенках полостей, что указывает на генетическую связь вод, производивших изменения в породе, и минералообразующих растворов. Выявленные различия в направленности изотопных изменений могут быть связаны с действием различных по физико-химическим свойствам флюидов на разных фазах эволюции системы, между которыми существенно изменялись источники (и изотопный состав) углерода, а также, возможно, температура.

У статті наводяться та обговорюються результати систематичного дослідження ізотопного складу порід у пристінкових зонах гіпогенних карстових каналів Предгорного Криму, в тому числі повністю розкритих і представлених однієї стінкою в обривах куест. У більшості вивчених кернів виявлено наявність широких зон слабких змін (десятки сантиметрів - метри; 1-3 ‰) і вузьких зон сильних змін (4-15 мм; до 4-7 ‰) ізотопного складу вуглецю і кисню порід. Характер ізотопних змін вказує на взаємодію між породою і флюїдами, які колись мігрували по цих каналах, що очікувано у відносно закритих гідрогеологічних умовах гіпогенного спелеогенезу. Найбільш змінені породи мають ізотопний склад, відповідний складу фреатичних спелеотем, які відкладалися на стінках порожнин, що вказує на генетичний зв’язок вод, які виробляли зміни в породі, і мінералоутворюючих розчинів. Виявлені відмінності у спрямованості ізотопних змін можуть бути пов’язані з дією різних за фізико-хімічними властивостями флюїдів на різних фазах еволюції системи, між якими істотно змінювалися джерела (і ізотопний склад) вуглецю, а також, можливо, температура.

The paper presents the results of a systematic study of the oxygen and carbon isotopes in the walls of the hypogene karst conduits in the Crimean Piedmont, including conduits that are entirely open and represent the cuesta cliffs. Most of the studied cores reveal wide zones of weak isotopic alteration (tens of cm to several m; 1 to 3 ‰) and narrow zones of strong alteration (4 to 15 mm; up to 4-7 ‰) for both C and O. Interaction between carbonate bedrock and fluids is expected in relatively closed hydrogeological conditions characteristic of the hypogene speleogenesis. The most-altered rock has isotopic composition identical to that of the phreatic speleothems, found in some of the studied conduits. This suggests that the altering waters and mineral forming solutions are genetically related. Several alteration trends are apparent in the C-O isotope space, suggesting that the bedrock has experienced more than one stage of alteration, characterized by different physico-chemical parameters of fluids (including different sources and isotopic composition of carbon and, possibly, different temperatures).