The Formation Conditions of the Lower Maeotic Oolites Сarbonates (Cape Kazantip, Crimea)

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The genesis of oolitic carbonates among the sulfate-carbonate-clayey deposits of the Lower Maeotian in the sections of Cape Kazantip was investigated through detailed analysis. Laboratory studies were conducted utilizing a range of analytical techniques, including carbonate chemical analysis, optical polarisation with computer support for photography and scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectros- copy (EDS), isotopy, gas chromatography (GCM), electron paramagnetic resonance (EPR), infrared (IR) spectroscopy, and X-ray diffractometry. The chemical composition of the oolitic carbonates was found to be characterizing by the constant presence of dolomite (11.93–40.98%) and clay (2.42‒19.40%) compo- nents, as well as the most isotopically heavy values of carbonate carbon (2.74–5.40‰) among the enclos- ing carbonates. This indicates the oolites formation in saltwater of an extremely shallow coastal lagoon. The presence of gypsum in oolite cores and as cement in oolitic carbonates and oolitic conglogravelites has been established, and it has been determined that gypsumification of the sediments occurred at the stage of oolite formation. This process took place during a sharp fall in sea level and could be associated with the participation of sulphate ions from meteoric waters in the removal of sediments into the zone of meteoric-vadose conditions, possibly together with gas-fluid seepage. The occurrence of bottom gas-fluid seeps is corroborated by the detection of mineralized extracellular polymeric substance (EPS) in oolites, as well as the presence of bacterially induced halite, barite and high-Mn kutnogorite from the dolomite group. Among the carbonate minerals found in oolites, low and high-Mg calcites and Ca-dolomite have been identified; the distribution of the latter indicates the primary sedimentary genesis of dolomite micro- crystals in the oolite structure.

About the authors

A. I. Antoshkina

Institute of Geology, FIC Komi Science Centre, Ural Branch, RAS

Email: antoshkina@geo.komisc.ru
Syktyvkar, 167982

L. V. Leonova

Institute of Geology and Geochemistry, Ural Branch, RAS

Email: lvleonova@yandex.ru
Yekaterinburg, 620016

V. P. Lyutoev

Institute of Geology, FIC Komi Science Centre, Ural Branch, RAS

Email: vlutoev@geo.komisc.ru
Syktyvkar, 167982

Yu. S. Simakova

Institute of Geology, FIC Komi Science Centre, Ural Branch, RAS

Email: yssimakova@rambler.ru
Syktyvkar, 167982

References

  1. Антошкина А.И., Леонова Л.В., Симакова Ю.С. Новый взгляд на формирование миоценовых мшанковых биогермных известняков мыса Казантип, Крым // Докл. РАН. Науки о Земле. 2020. Т. 491. № 2. С. 1–5. https://doi.org/10.31857/S2686739720040027
  2. Антошкина А.И., Леонова Л.В., Симакова Ю.С. Нижнемэотические мшанковые биогермы Мыса Казантип, Крым: новая концепция палеоэкологической обстановки их природы // Литология и полез. ископаемые. 2022. № 6. С. 597–624.
  3. Антошкина А.И., Леонова Л.В., Валяева О.В., Симакова Ю.С. Лито-, минерало- и геохимическая специфика формирования нижнемэотических отложений Природного заповедника "Казантипский", Крым // Геохимия. 2024. Т. 69. № 3. С. 293–309. https://doi.org/10.31857/S0016752524030066, EDN: KKDPGD
  4. Бабина Е.О., Мордасова А.В., Ступакова А.В. и др. Условия накопления олигоцен-нижнемиоценовых майкопских клиноформ Центрального и Восточного Предкавказья как ключевой критерий прогноза природных резервуаров // Георесурсы. 2022. Т. 24. № 2. С. 192–208. https://doi.org/10.18599/grs.2022.2.18
  5. Вассоевич Н.Б. Избранные труды. Геохимия органического вещества и происхождение нефти / Сост. Н.А. Назаревич, О.М. Вассоевич. М.: Наука, 1986. 368 с.
  6. Галеев А.А., Леонова Л.В., Чурбанов А.А. Парамагнитные свойства кристаллических кальцитов из верхнепермских карбонатных пород // Материалы 4-го Всероссийского литологического. совещания "Осадочные процессы: седиментогенез, литогенез, рудогенез (эволюция, типизация, диагностика, моделирование)" / Отв. ред. Я.О. Япаскурт. М.: ГЕОС, 2006. Т. 1. С. 243–245.
  7. Галимов Э.М. Выявление нефтематеринских пород // Изв. АН СССР. 1986. Т. 4. С. 1–21.
  8. Галимов Э.М. Источники и механизмы образования газообразных углеводородов в осадочных породах // Химическая геология. 1988. Т. 71. С. 77–95.
  9. Глазырин Е.А., Глазырина Н.В. К литологическим производным метановой разгрузки на дне моря // Метан в морских экосистемах: сборник тезисов докладов Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 25-летию обнаружения струйных метановых газовыделений в Черном море. Севастополь, 13‒15 ноября 2014 г. Ростов-на-Дону: НПЦ "ЭКОСИ-Гидрофизика", Издательство Южного федерального университета, 2014. С. 42–45.
  10. Глазырин Е.А. Кольцевые ракушняковые образования подводных грязевых вулканов шельфа // Геология рифов – 2025: Материалы Всероссийского литологического совещания с международным участием: Сыктывкар, Республика Коми, Россия. 23–25 июня 2005 г., 2025. С. 17–18.
  11. Гриненко В.А., Галимов Э.М. Геохимия изотопов углерода в коре выветривания известняков // Проблемы геохимии. М.: Наука, 1965. С. 286–297.
  12. Дара О.М., Леин А.Ю., Козина Н.В. и др. Первая находка кутногорита в современных отложениях Южно-Каспийской котловины // ДАН. 2015. Т. 465. № 5. С. 572–576.
  13. Киркинская В.Η., Смехов Ε.М. Карбонатные породы – коллекторы нефти и газа JI.: Недра, 1981. 255 с.
  14. Клюкин А.А. Факторы, определяющие биоразнообразие Казантипского природного заповедника // Тр. Никитского ботанического сада – Нац. научного центра. 2006. Т. 126. С. 133–148.
  15. Котова Е.Н., Лютоев В.П., Глухов Ю.В. Cr3+ в спектрах ЭПР продуктов отжига доломитов – возможный признак вхождения хрома в структуру двойного карбоната // Сыктывкарский минералогический сборник № 30 / Отв. ред. Н.П. Юшкин, Г.Н. Лысюк. Сыктывкар, 2001. С. 105–116. (Тр. ИГ Коми НЦ УрО РАН. Вып. 107)
  16. Лалиев А.Т. Майкопская серия (стратиграфия, условия образования, нефтегазоносность) / Под ред. М.И. Варенцова. М.: Недра, 1964. 296 с.
  17. Леонова Л.В., Кузьмина Л.Ю., Рябова А.С. и др. Карбонатовые обособления с бактериальным карбонатным цементом (п. Волна, Краснодарский край) // Вестник ИГ Коми НЦ УрО РАН. 2015. № 9. С. 11–17.
  18. Леонова Л.В., Антошкина А.И., Симакова Ю.С. Специфичные минералы в мшанковых биогермах и полихетовыми известняках (Казантипский заповедник, Крым) // Геология рифов: Материалы Всероссийского литологического совещания, посвященного 130-летию со дня рождения Веры Александровны Варсанофьевой / Отв. ред. А.И. Антошкина. Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 2020. С. 71–73.
  19. Леонова Л.В., Королев Э.А., Галеев А.А. Ископаемое органическое вещество окаменелой древесины // Спектроскопия, рентгенография и кристаллохимия минералов // Материалы Международной научной конференции / Отв. ред. А.И. Бахтин. Казань: Изд-во "Плутон", 2005. С. 131–134.
  20. Леонова Л.В., Симакова Ю.С., Кузьмина Л.Ю. и др. Современные конкреции: минералогическое исследование и экспериментальный подход. Часть 1. Карбонатовые обособления с бактериальным карбонатным цементом (п. Волна, Краснодарский край) // Вестник ИГ Коми НЦ УрО РАН. 2015. № 9. С. 11–17.
  21. Лычагин Г.А. Ископаемые грязевые вулканы Керченского полуострова // Бюлл. МОИП. Отд. геол. 1952. Т. XXVII. Вып. 4. С. 3–13.
  22. Лютоев В.П., Силаев В.И., Лысюк А.Ю. и др. Керченские оолитовые железные руды и возможности их технологической модификации // Вестник ИГ Коми НЦ УрО РАН. 2016. № 1. C. 18–29.
  23. Муратов М.В. Руководство по геологической практике в Крыму. М.: Недра, 1973. Т. II. 192 с.
  24. Никитенко О.А., Ершов В.В. Глобальные закономерности формирования химического состава грязевулканических вод // Геохимия. 2021. Т. 66. № 10. С. 887–903.
  25. Овсюченко А.Н., Собисевич А.Л., Сысолин А.И. О взаимосвязи современных тектонических процессов и грязевого вулканизма на примере горы Карабетова (Таманский п-ов) // Физика Земли. 2017. № 4. С. 118–129.
  26. Попов С.В., Антипов М.П., Застрожнов А.С. и др. Колебания уровня моря на северном шельфе Восточного Паратетиса в олигоцене‒неогене // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2010. Т. 18. № 2. С. 99–124.
  27. Разумкова Е.С. Палинологическая характеристика сарматских отложений Восточного Паратетиса (разрез г. Зеленский – мыс Панагия, Таманский полуостров) // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2012. Т. 20. № 1. С. 108–119.
  28. Ростовцева Ю.В., Кулешов В.Н. Стабильные изотопы (δ13 C, δ 18О) карбонатов неогена Восточного Паратетиса (Керченско-Таманский регион): условия осадконакопления и постседиментационные изменения // Литология и полез. ископаемые. 2016. № 5. С. 387–401.
  29. Солотчина Э.П., Скляров Е.В., Солотчин П.А. и др. Минералогия и кристаллохимия карбонатов голоценовых осадков озера Киран (Западное Забайкалье): связь с палеоклиматом // Геология и геофизика. 2014. Т. 55. № 4. С. 605–618.
  30. Успенский В.А., Радченко О.А., Беляева Л.С. и др. Задачи и методические приемы битуминологических исследований. Л.: Недра, 1986. 223 с.
  31. Шванов В.Н., Фролов В.Т., Сергеева Э.И. и др. Система-тика и классификации осадочных пород и их аналогов / Отв. ред. В.Н. Шванов. СПб.: Недра, 1998. 352 с.
  32. Шнюков Е.Ф., Соболевский Ю.В., Гнатенко Г.И. и др. Грязевые вулканы Керченско-Таманской области. Атлас. Киев: Наукова Думка, 1986. 152 с.
  33. Шнюков Е.Ф., Кутний В.А., Маслаков Н.А., Шнюкова Е.Е. К минералогии карбонатных образований газовых источников Черного моря // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2006. № 2(4). С. 69–81.
  34. Хант Дж. Геохимия и геология нефти и газа. М.: Мир, 1982. 704 с.
  35. Antoshkina A.I. Ooid-stromatolite association as a precursor of bioevents (Silurian, Timan–northern Ural region) // Palaeoworld. 2015. V. 24(1–2). P. 198–206.
  36. Antoshkina A.I., Zhegallo E.A., Isaenko S.I. Microbially Mediated Organomineralization in Paleozoic Carbonate Ooids // Paleontolog. J. 2020. V. 54(8). P. 825–834.
  37. Balan E., Aufort J., Pouillé S. et al. Infrared spectroscopic study of sulfate-bearing calcite from deep-sea bamboo coral // Eur. J. Mineral. 2017. V. 29(3). P. 397–408.
  38. Bontognali T.R.R., Vasconcelos C., Warthmann R.J. et al. Dolomite formation within microbial mats in the coastal sabkha of Abu Dhabi (United Arab Emirates) // Sedimentology. 2010. V. 57. P. 824–844.
  39. Böttcher M.E., Gehlken P.L. Steele D.F. Characterization of inorganic and biogenic magnesian calcites by Fourier Transform infrared spectroscopy // Solid State Ion. 1997. V. 101–103. P. 1379–1385.
  40. Brauchli M., McKenzie J.A., Strohmenger C.J. et al. The importance of microbial mats for dolomite formation in the Dohat Faishakh sabkha, Qatar // Carbonates Evaporites. 2016. V. 31. P. 339–345.
  41. Brehm U., Krumbein W. E., Palinska K.A. Biomicrospheres generate ooids in the laboratory // Geomicrobiol. J. 2006. V. 23. P. 545–550.
  42. Burns S.J., McKenzie J.A., Vasconcelos C. Dolomite formation and biogeochemical cycles in the Phanerozoic // Sedimentology. 2000. V. 47 (Suppl. 1, Millennium Reviews). P. 49–61.
  43. Calner M., Säll E. Transgressive oolites onlapping a Silurian rocky shoreline unconformity, Gotland, Sweden // GFF. 1999. V. 121. P. 91–100.
  44. Chen T., Qiu X., Liu D. et al. Dissolved silicon as a beneficial factor for biomineralization of disordered dolomite by a halophilic cyanobacterium // Chem.l Geol. 2024. V. 670. 122435. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2024.122435
  45. Chukanov N.V. Infrared spectra of mineral species. Extended library. Dordrecht, Heidelberg, N. Y., London: Springer, 2014. 1727 р.
  46. Davies P.J., Bubela B., Ferguson J. The formation of ooids // Sedimentology. 1978. V. 25(5). P. 703–730.
  47. Davies G.R. Carbonate Bank sedimentation, eastern Shark Bay, Western Australia // Carbonate sedimentation and environments, Shark Bay, Western Australia // AAPG Bull. 1970. V. 13. P. 169–205.
  48. Diaz M.R., Van Norstrand J.D., Eberli G.P. et al. Functional diversity of oolitic sands from Great Bahama Bank // Geobiology. 2014. V. 12. P. 231–249.
  49. Diaz M.R., Eberl G.P. Decoding the mechanism of formation in marine ooids: A review // Earth-Sci. Rev. 2019. V. 190. P. 536–556.
  50. Diaz M.R., Swart P.K., Eberli G.P. et al. Geochemical evidence of microbial activity within ooids // Sedimentology. 2015. V. 62. P. 2090–2112.
  51. Deng S., Dong H., Lv G. et al. Microbial dolomite precipitation using sulfate reducing and halophilic bacteria: Results from Qinghai Lake, Tibetan Plateau, NW China // Chemical. Geology. 2010. V. 278. P. 151–159.
  52. Duguid S.M., Kyser T.K., James N.P. et al. Microbes and ooids // J. Sediment. Res. 2010. V. 80(3). P. 236–251. https://doi.org/10.2110/jsr.2010.027
  53. Dupraz C., Reid R.P., Braissant O. et al. Processes of carbonate precipitation in modern microbial mats // Earth-Sci. Rev. 2009. V. 96. P. 141–162.
  54. Flannery D.T., Allwood A.C., Hodyss R. et al. Microbially influenced formation of Neoarchean ooids // Geobiology. 2019. V. 17(2). P. 151–160.
  55. Flugel E. Microfacies of Carbonate Rocks: Analysis, Interpretation and Application. Berlin: Springer, 2013. 976 p.
  56. Graf D. Crystallographic tables for the rhombohedral carbonates // Amer. Miner. 1961. V. 46. P. 1283–1316.
  57. Granwehr J., Weidler P.G., Gehring A.U. The fate of structure-bound Mn 2+ during the decomposition of dolomite and in the resulting conversion products: An EPR study // Amer. Miner. 2004. V. 89. P. 785–789.
  58. Halley R.B. Ooid fabric and fracture in the Great Salt Lake and the geologic record // J. of Sediment. Res. 1977. V. 47(3). P. 1099–1120.
  59. Harris P.M., Diaz M.R., Eberli G.P. The formation and distribution of modern ooids on great Bahama Bank // Annu. Rev. Mar. Sci. 2019. V. 11(1). P. 491–516.
  60. Hao L., Jia J., Tao H. et al. Origin of the Dolomitic Ooids Formed in the Pliocene Shizigou Formation in the Qaidam Basin, Northern Tibet Plateau and Implications for Climate Change // Minerals. 2022. V. 12. 1586–1602.
  61. Hollis C., Lawrence D.A., Deville de Periere M. et al. Controls on porosity preservation within a Jurassic oolitic reservoir complex, UAE // Mar. Pet. Geol. 2017. P. 888–906.
  62. Kump L.R., Hine A. C. Ooids as sea-level indicators // Sea-Level Research / Ed. O. Plassche. Dordrecht: Springer, 1986. P. 175–193.
  63. Land L.S., Behrens E.W., Frishman S.A. The ooids of Baffin Bay, Texas // J. Sediment. Res. 1979. V. 49. P. 1269–1277.
  64. Li F., Yan J., Burne R.V. et al. Paleo-seawater REE compositions and microbial signatures preserved in laminae of Lower Triassic ooids // Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol. 2017. V. 486. P. 96–107.
  65. Mariotti G., Pruss S., Summons R. et al. Contribution of benthic processes to the growth of ooids on a low-energy shore in Cat Island, the Bahamas // Minerals. 2018. V. 8(6). А. 252. https://doi.org/10.3390/min8060252
  66. Mercedes‐Martín R., Buatois L.A. Microbialites and trace fossils from a Middle Triassic restricted carbonate ramp in the Catalan Basin, Spain: evaluating environmental and evolutionary controls in an epicontinental setting // Lethaia. 2020. V. 54(1). P. 4–25.
  67. Mitterer R.M. Amino acid composition of organic matrix in calcareous oolites // Science. 1968. V. 162. P. 1498–1499.
  68. Mitterer R.M. Biogeochemistry of aragonite mud and oolites // Geochim. Cosmochim. Acta. 1972. V. 36. P. 1407–1412.
  69. Moreau J., Hansen T.L., Nielsen L. Imaging a fossil oolitic system with GPR, insights into the exposures of the Isle of Portland (UK) // Geophysical Research Abstracts. EGU2015-10212. 2015. V. 17. https://meetingorganizer.copernicus.org/EGU2015/EGU2015-10212.pdf
  70. Moreau J., Hansen T.L., Nielsen L. 3D visualization of a Jurassic oolitic system using ground penetrating radar data, Isle of Portland (UK) // Abstract Book of 31st IAS Meeting of Sedimentology, 22–25 June, 2015, Kraków, Poland. www.ing.uj.edu.pl/ims2015.
  71. Oliver E., Ner R., Bellanca A. et al. Carbonate stromatolites from a Messinian hypersaline setting in the Caltanissetta Basin, Sicily: petrographic evidence of microbial activity and related stable isotope and rare earth element signatures // Sedimentology. 2010. V. 57. P. 142–161.
  72. O'Reilly S.S., Mariotti G., Winter A.R. et al. Molecular biosignatures reveal common benthic microbial sources of organic matter in ooids and grapestones from Pigeon Cay, the Bahamas // Geobiology. 2017. V. 15(1). P. 112–130.
  73. Paradis O.P., Corsetti F.A., Bardsley A. et al. Unraveling radial ooid formation in Great Salt Lake (Utah): Insights from radiocarbon chronology and molecular biology // Conference Paper of GSA Annual Meeting in Seattle, Washington, USA, 2017. https://gsa.confex.com/gsa/2017AM/webprogram/Paper304877.html
  74. Pei Y., Suarez-Gonzalez P., Duda J.-P. et al. Organic matter influence on ooid formation: New insights into classic examples (Great Salt Lake, USA; Triassic Germanic Basin, Germany) // Sedimentology. 2024. V. 7(5). P. 1419–1435.
  75. Popp B.N., Wilkinson B.H. Holocene lacustrine ooids from Pyramid Lake, Nevada // Coated grains / / Ed. T.M. Peryt. Berlin, Heidelberg: Springer, 1983. P. 142–153.
  76. Rankey E.C. Contrasts between wave- and tide-dominated oolitic systems: Holocene of Crooked–Acklins Platform, southern Bahamas // Facies. 2014. V. 60. P. 405–428.
  77. Reid R.P., Visscher P.T., Decho A.W. et al. The role of microbes in accretion, lamination and early lithification of modern marine stromatolites // Nature. 2000. V. 406. P. 989–992.
  78. Reitner J., Arp G., Thiel V., Gautret P. Organic matter in Great Salt Lake ooids (Utah, USA): first approach to a formation via organic matrices // Facies. 1997. V. 36. 210–219.
  79. Richter D.K. Calcareous ooids: A synopsis // Coated grains / Ed. T.M. Peryt. Berlin, Heidelberg: Springer, 1983. P. 71–99.
  80. Riding R. Microbial carbonates: the geological record of calcified bacterial–algal mats and biofilms // Sedimentology. 2000. V. 47. P. 179–214.
  81. Samylina O.S., Sapozhnikov F.V., Gainanova O.Y. https://www.idunn.no/action/doSearch?ContribAuthor-Raw=Zaytseva%2C+Lyubov+VCharacterization of modern dolomite stromatolites from hypersaline Petukhov Soda Lake, Russia // Lethiaia. 2019. V. 52(1). P. 1–13.
  82. Siahi M., Hofmann A., Master S. et al. Carbonate ooids of the Mesoarchaean Pongola Supergroup, South Africa // Geobiology. 2017. V. 15. P. 750–766.
  83. Simone L. Ooids: a review // Earth-Sci. Rev. 1981. V. 16. P. 319–355.
  84. Suess E., Fütterer D. Aragonitic ooids: experimental precipitation from seawater in the presence of humic acid // Sedimentology. 1972. V. 19. P. 129–139.
  85. Summons R.E., Bird L.R., Gillespie A.I. et al. Lipid biomarkers in ooids from different locations and ages: evidence for a common bacterial flora // Geobiology. 2013. V. 11(5). P. 420–436.
  86. Temescu A.M.F., Pratt L.M., Rothwell G.W. et al. Carbon isotopes Support the presence of extensive land flores predating the origin of vascular plants // Palaeogeogr. Palaeo-climatol. Palaeoecol. 2009. V. 283. P. 46–59.
  87. Trower E.J., Cantine M.D., Gomes M.L. et al. Active ooid growth driven by sediment transport in a high-energy shoal, Little Ambergis Cay, Turcs and Caicos islands // J. Sediment. Res. 2018. V. 88. P. 1132–1151.
  88. Wright D. The role of sulphate-reducing bacteria and cyanobacteria in dolomite formation in remote ephemeral lakes of the Coorong region, South Australia // Sediment. Geol. 1999. V. 126. P. 147–157.
  89. Wright D.T., Oren A. Nonphotosynthetic bacteria and the formation of carbonates and evaporites through time // Geomicrobiol. J. 2005. V. 22(1–2). P. 27–53.
  90. Wright D.T., Wasey D. Dolomite precipitation using sulphate-reducing bacteria from the Coorong region, South Australia: significance and implications // Sedimentology. 2005. V. 52. P. 987–1008.
  91. Vasconcelos K., Mackenzie J.A., Bernasconi S. et al. Microbial mediation as a possible mechanism for the formation of natural dolomite at low temperatures // Nature. 1995. V. 377. P. 220–222.
  92. Veizer J. Trace elements and isotopes in sedimentary carbonates // Carbonates: mineralogy and chemistry / Ed. R.J. Reeder // Rev. Miner. Geochem. Miner. Soc. Amer. 1983. V. 11. P. 265–299.
  93. Vincentelli M.G.C., Favoreto J., Roemers-Oliveira E. Paleogeographic evolution of carbonate reservoirs: geological and geophysical analysis at the Albian Campos Basin, Brazil // J. Geophys. Eng. 2018. V. 15. P. 26–41.
  94. Zhang Z., Wang M., Qi Y.A. et al. Microbial origin of micrites in ooids: evidence from the Cambrian in North China // Carbonates Evaporites. 2023. P. 38–73.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).