Новые доказательства органического происхождения углеродистого вещества в архейских железистых кварцитах Костомукшского зеленокаменного пояса Карелии, Россия

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Приводятся результаты исследования углеродистого вещества и изотопного состава серы ассоциирующих сульфидов в метапелитах неоархейской полосчатой железистой формации Костомукшского зеленокаменного пояса Карелии (Карельский кратон Фенноскандинавского щита). Петрографические наблюдения показывают, что углеродистое вещество присутствует внутри и между зернами силикатных минералов, в сульфидах или на границах зерен, отделяя кристаллы сульфидов от биотита или амфибола. Результаты сканирующей электронной и атомно-силовой микроскопии показали присутствие нескольких типов углеродистого вещества, различающихся по структуре и содержанию углерода. Анализ спектров комбинационного рассеяния углеродистого вещества показал присутствие в образцах как хорошо структурированного графита, так и слабо структурированного (керогена). Изотопный состав общего восстановленного углерода характерен для биогенных процессов. Значение δ13Cорг, равное –27.9– –30.6‰, согласуется с фиксацией углерода фото- или хемоавтотрофами. Изотопный состав серы ассоциирующих сульфидов характеризуется положительной аномалией Δ33S (до +0,94‰) и отрицательными значениями δ34S (–2,06‰––4,1‰). Положительные значения Δ33S указывают на генетическую связь серы с фотохимической элементарной серой (S8) из атмосферы, а отрицательные значения δ34S отражают фракционирование изотопов в бактериально-опосредованных процессах. Основываясь на этих наблюдениях, мы полагаем, что исходное углеродистое вещество в основном имеет биогенное происхождение.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. В. Высоцкий

Дальневосточный геологический институт Дальневосточного отделения Российской Академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: dannaukiozemle@yandex.ru
Россия, Владивосток

А. И. Ханчук

Дальневосточный геологический институт Дальневосточного отделения Российской Академии наук

Email: dannaukiozemle@yandex.ru

академик РАН

Россия, Владивосток

Т. А. Веливецкая

Дальневосточный геологический институт Дальневосточного отделения Российской Академии наук

Email: dannaukiozemle@yandex.ru
Россия, Владивосток

А. В. Игнатьев

Дальневосточный геологический институт Дальневосточного отделения Российской Академии наук

Email: dannaukiozemle@yandex.ru
Россия, Владивосток

А. В. Асеева

Дальневосточный геологический институт Дальневосточного отделения Российской Академии наук

Email: dannaukiozemle@yandex.ru
Россия, Владивосток

Н. С. Нестерова

Дальневосточный геологический институт Дальневосточного отделения Российской Академии наук

Email: dannaukiozemle@yandex.ru
Россия, Владивосток

А. А. Карпенко

Национальный Научный Центр Морской биологии, им. А. В. Жирмунского Дальневосточного отделения Российской Академии наук

Email: dannaukiozemle@yandex.ru

Институт Биологии Моря 

Россия, Владивосток

А. В. Руслан

Дальневосточный геологический институт Дальневосточного отделения Российской Академии наук

Email: dannaukiozemle@yandex.ru
Россия, Владивосток

Список литературы

  1. Konhauser K. O., Planavsky N. J., Hardisty D. S., et al. Iron formations: A global record of Neoarchaean to Palaeoproterozoic environmental history // Earth-Science Reviews. 2017. V. 172. P. 140–177. https:// doi. org/ 10. 1016/j. earscirev. 2017. 06. 012.
  2. Астафьева М. М., Фелицын С. Б., Алфимова Н. А. Бактериальная палеонтология неоархейских полосчатых железистых кварцитов Карелии и Кольского полуострова // Палеонтологический журнал. 2017. № 4. С. 93–102.
  3. Dodd M. S., Papineau D., et al. Widespread occurrences of variably crystalline 13C-depleted graphitic carbons in banded iron formations // Earth and Planetary Science Letters. 2019. V. 512. P. 163–174. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2019.01.054
  4. Klein C. Some Precambrian banded iron-formations (BIFs) from around the world: Their age, geologic setting, mineralogy, metamorphism, geochemistry, and origins // Amer. Mineralogist. 2005. V. 90. P. 1473–1499.
  5. McMahon S., Anderson R. P., Saupe E. E., Briggs D. E.G. Experimental evidence that clay inhibits bacterial decomposers: Implications for preservation of organic fossils // Geology. 2016. V. 44. P. 867–870
  6. Sharman E. R., Taylor B. E., Minarik W. G., et al. Sulfur isotope and trace element data from ore sulfides in the Noranda district (Abitibi, Canada): Implications for volcanogenic massive sulfide deposit genesis // Mineralium Deposita. 2015. V. 50. P. 591‒606.
  7. Высоцкий С. В., Ханчук А. И., Веливецкая Т. А., Игнатьев А. В., Асеева А. В., Нестерова Н. С. Источники изотопов серы в сульфидах неоархейских железорудных месторождений Костомукшского зеленокаменного пояса Карелии (Россия). // Доклады Российской Академии наук. Науки о Земле. 2023. Т. 510. № 2. С. 20–26
  8. Слабунов А. И., Нестерова Н. С., Егоров А. В., Кулешевич Л. В., Кевлич В. И. Геохимия, геохронология цирконов и возраст архейской железорудной толщи Костомукшского зеленокаменного пояса Карельского кратона Фенноскандинавского Щита // Геохимия. 2021. T. 66. № 4. С. 291‒307. doi: 10.31857/S0016752521040063
  9. Слабунов А. И., Светов С. А., Степанова А. В., Медведев П. В., Полин А. К. Новая тектоническая карта Карелии: принципы построения и их реализация // Труды Карельского научного центра РАН. 2022. № 5. С. 132–138. doi: 10.17076/geo1690
  10. Костомукшский рудный район (геология, глубинное строение и минерагения). Отв. ред. Горьковец В. Я., Шаров Н. В. Петрозаводск. 2015. 322 c.
  11. Velivetskaya T., Ignatyev A., Reize M., Kiyashko S. Open tube combustion method of organic samples for stable carbon isotope analysis // Rapid communications in mass spectrometry. 2007. RCM. 21. 2451-5. 10.1002/rcm.3112.
  12. Ignatiev A. V., Velivetskaya T. A., Budnitskiy S. Y., Yakovenko V. V., Vysotskiy S. V., Levitskii V. I. Precision analysis of multisulfur isotopes in sulfides by femtosecond laser ablation GC–IRMS at high spatial resolution // Chemical Geology. V. 493. P. 316–326. doi: 10.1016/j.chemgeo.2018.06.006
  13. Ferrari A. S., Robertson J. Interpretation of Raman spectra of disordered and amorphous carbon // Phys. Rev. 2000. B61. P. 14095–14107
  14. Schidlowski M. Carbon isotopes as biogeochemical recorders of life over 3.8 Ga of Earth history: evolution of a concept // Precambrian Research. 2001. V. 106. № 1‒2. P. 117–134. https:// doi.o rg/ 10. 1016/S0301-9268(00) 00128-5.
  15. Farquhar J., Wing B. A., McKeegan K.D., Harris J. W., Cartigny P., Thiemens M. H. Mass-independent sulfur of inclusions in diamond and sulfur recycling on early Earth // Science. 2002. V. 298. P. 2369–2372
  16. Ono S., Eigenbrode J. L., Pavlov A. A., Kharecha P., Rumble III D., Kasting J. F., Freeman K. H. New insights into Archean sulfur cycle from mass-independent sulfur isotope records from the Hamersley Basin, Australia // Earth and Planetary Science Letters. 2003. V. 213. № 1‒2. P. 15‒30.
  17. Farquhar J., Cliff J., Zerkle A. L., Harms B. Pathways for Neoarchean pyrite formation constrained by mass-independent sulfur isotopes // PNAS. 2013. V. 110. P. 17638–17643.
  18. Leavitt W. D., Halevy I., Bradley A. S., Johnston D. T. Influence of sulfate reduction rates on the Phanerozoic sulfur isotope record // PNAS. 2013. V. 110. P. 11244–11249.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема геологического строения Костомукшского зеленокаменного пояса и его положение в структуре Фенноскандинавского щита (по [8], с изменениями). 1 – каледониды, байкалиды и неопротерозойские образования; 2 – палеопротерозойская кора; 3 – архейская кора; 4 – неопротерозойские (рифейские) лампроиты и кимберлиты; 5 – палеопротерозойские (2.4 млрд лет) долериты; 6 – неоархейские (2.72–2.71 млрд лет) граниты; 7 – неоархейские 2.78 млрд лет гранитоиды ТТГ-ассоциации; 8–2.75 млрд лет метаграувакки с BIF (костомукшская и сурлампинская свиты гимольской серии); 9–2.75 млрд лет силлы и дайки метариолитов (костомукшская свита); 10 – мезоархейские (2.84–2.78 млрд лет) базальты и базальт-коматииты (рувинваарская свита); 11 – мезоархейские туфы, туффиты, риолит-риодациты с простоями BIF и углеродистых сланцев (шурловарская свита); 12 – мезоархейские базальты и коматииты (ниемиярвинская свита); 13–15 – разрывные нарушения: 13 – наблюдаемые, 14 – предполагаемые, 15 – надвиги; 16 – расположение Костомукшского зеленокаменного пояса.

Скачать (47KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Углеродсодержащее вещество (УВ) в метапелитах неоархейской полосчатой железорудной формации (BIF) Костомукшcкого зеленокаменного пояса. а – фото аншлифа кварц-биотитового сланца в отраженных электронах (SEM) и положение УВ (черные области) в структуре породы. По данным электронной микроскопии (SEM), углеродистое вещество образует кристаллические формы (б), тонкие пленки (в), массивные и слоистые пакеты (г). По данным атомно-силовой микроскопии массивные пакеты характеризуются более плотной упаковкой наночастиц по сравнению со слоистыми (д). Спектр комбинационного рассеяния (Рамановский спектр) показал присутствие двух типов графита – с плохо упорядоченной структурой (е) и кристаллического (ж). Обозначения минералов: Ap – апатит, C – графит, Bt – биотит, Q – кварц, Po – пирротин.

Скачать (81KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024