New evidence for organic nature of carbonaceous substance in Archean banded iron fomation of the Kostomuksha greenstone belt, Karelian Craton, Russia

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

The paper considers the results of a study of particles of carbonaceous substance and sulfur isotopes of associated sulfides in metapelites of the Neoarchean banded iron formation (BIF) of the Kostomuksha greenstone belt of Karelia (Karelian Craton of the Fennoscandian Shield). According to the petrographic observations, the carbonaceous matter occurs within and between silicate minerals’ grains, inside sulfides or at the grain boundaries, separating sulfide crystals from biotite or amphibole. Scanning electron (SEM) and atomic force (AFM) microscopy revealed the several types of the carbonaceous material varying in structure and carbon content. Raman spectra approved both well-structured graphite and weakly structured graphite (kerogen) components of the carbonaceous substance. The isotopic composition of total organic carbon is typical for biogenic processes. The obtained δ13Corg value within the range of –27,9– –30,6‰ is consistent with carbon fixation by photo- or chemoautotrophs. The sulfur isotopy of the associated sulfides is marked by positive Δ33S anomaly (up to +0.94‰) and negative δ34S values (–2.06‰ ─ –4.1‰). Positive Δ33S values indicate sulfur genetic association with photochemical elemental sulfur (S8) from the atmosphere, while negative δ34S values reflect isotope fractionation in bacterial-mediated processes. Based on these observations, we believe that the initial carbonaceous substance has mainly organic origin.

全文:

受限制的访问

作者简介

S. Vysotskiy

Far East Geological Institute, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

编辑信件的主要联系方式.
Email: dannaukiozemle@yandex.ru
俄罗斯联邦, Vladivostok

A. Khanchuk

Far East Geological Institute, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: dannaukiozemle@yandex.ru

Academician of the RAS

俄罗斯联邦, Vladivostok

T. Velivetskaya

Far East Geological Institute, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: dannaukiozemle@yandex.ru
俄罗斯联邦, Vladivostok

A. Ignat’ev

Far East Geological Institute, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: dannaukiozemle@yandex.ru
俄罗斯联邦, Vladivostok

A. Aseeva

Far East Geological Institute, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: dannaukiozemle@yandex.ru
俄罗斯联邦, Vladivostok

N. Nesterova

Far East Geological Institute, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: dannaukiozemle@yandex.ru
俄罗斯联邦, Vladivostok

A. Karpenko

A. V. Zhirmunskiy National Scientific Center of Marine Biology, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: dannaukiozemle@yandex.ru

Институт Биологии Моря 

俄罗斯联邦, Vladivostok

A. Ruslan

Far East Geological Institute, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: dannaukiozemle@yandex.ru
俄罗斯联邦, Vladivostok

参考

  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.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Scheme of the geological structure of the Kostomuksha greenstone belt and its position in the structure of the Fennoscandian Shield (after [8], with modifications). 1 - Caledonides, Baikalides and Neoproterozoic formations; 2 - Paleoproterozoic crust; 3 - Archean crust; 4 - Neoproterozoic (Riphean) lamproites and kimberlites; 5 - Paleoproterozoic (2.4 Ga) dolerites; 6 - Neoarchean (2.72–2.71 Ga) granites; 7 - Neoarchean 2.78 Ga granitoids of the TTG association; 8–2.75 Ga metagraywackes with BIF (Kostomuksha and Surlampinskaya suites of the Gimol series); 9–2.75 Ga sills and dikes of metarhyolites (Kostomuksha Formation); 10 – Mesoarchean (2.84–2.78 Ga) basalts and basalt-komatiites (Ruvinvaara Formation); 11 – Mesoarchean tuffs, tuffites, rhyolite-rhyodacites with interstices of BIF and carbonaceous shales (Šurlovar Formation); 12 – Mesoarchean basalts and komatiites (Niemijärvi Formation); 13–15 – faults: 13 – observed, 14 – inferred, 15 – thrusts; 16 – location of the Kostomuksha greenstone belt.

下载 (47KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Carbon-bearing substance (CM) in metapelites of the Neoarchean banded iron formation (BIF) of the Kostomuksha greenstone belt. a – a photo of a polished section of quartz-biotite schist in reflected electrons (SEM) and the position of CM (black areas) in the rock structure. According to electron microscopy (SEM), the carbonaceous substance forms crystalline forms (b), thin films (c), massive and layered packets (d). According to atomic force microscopy, massive packets are characterized by a denser packing of nanoparticles compared to layered ones (d). The Raman spectrum showed the presence of two types of graphite – with a poorly ordered structure (e) and crystalline (g). Mineral designations: Ap – apatite, C – graphite, Bt – biotite, Q – quartz, Po – pyrrhotite.

下载 (81KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».