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.

Понимание главных событий платинометалльного рудообразования невозможно без анализа источников и поведения главных рудообразующих компонентов, а именно платины, осмия, серы и меди, являющихся важными индикаторами магматических и гидротермальных процессов. В отличие от Re-Os изотопной системы, изотопные системы Pt-Os, меди и серы платинометалльных месторождений до сих пор остаются слабоизученными. Выполненное нами комплексное исследование направлено на частичное восполнение данного пробела. В статье представлен обширный набор данных, включая: 1) содержания сильносидерофильных элементов (ССЭ) в породах и минералах платиновой группы (МПГ), 2) Re-Os и Pt-Os изотопные вариации в хромитите, Os-Ir сплавах и Ru-Os сульфидах, 3) изотопный состав серы Ru-Os и Ir-Rh сульфидов в составе первичных и вторичных минеральных ассоциаций МПГ, 4) изотопный состав меди Pt-Fe минералов из хромититов и россыпных месторождений Гулинского массива ультраосновных и щелочных пород с карбонатитами в Полярной Сибири и зональных Нижнетагильского и Светлоборского клинопироксенит-дунитовых массивов на Среднем Урале. При проведении исследований были использованы сканирующая электронная микроскопия, рентгеноспектральный микроанализ и прецизионные изотопно-геохимические методы анализа. Высокоточные Re-Os и Pt-Os изотопные данные свидетельствуют, что содержания ССЭ в хромититах и МПГ Гулинского массива в значительной степени контролировались составом мантийного источника, который эволюционировал с околохондритовыми интегрированными по времени Re/Os и Pt/Os отношениями, характерными также для источников большинства коматиитов и абиссальных перидотитов. Значения δ65Cu для изученных образцов железистой платины и изоферроплатины в пределах погрешности неотличимы друг от друга и характеризуются изотопными составами меди, близкими к 0 ‰, что типично для высокотемпературных Cu-содержащих минералов. Особенности изотопного состава серы Ir-Rh сульфидов ряда кашинит—боуит и Ru-Os сульфидов ряда лаурит—эрликманит в составе первичных ассоциаций МПГ свидетельствуют в пользу ее источника с хондритовым изотопным составом, что находится в согласии с данными по изотопному составу осмия для Ru-Os сульфидов и Os-Ir сплавов. Изотопно-тяжелый состав серы (δ34S = 5.6 ± 1.5 ‰) As-содержащего эрликманита согласуется с его вторичным происхождением. Выявленные особенности изотопного состава осмия, платины, меди и серы могут быть использованы в качестве новых дополнительных параметров, характеризующих условия образования платиноидной минерализации. Understanding the main events of platinum-group element (PGE) ore formation is impossible without analysis of the sources and behavior of major ore-forming components, namely, platinum, osmium, sulfur, and copper, which are important indicators of magmatic and hydrothermal processes. In contrast to the Re–Os isotope system, the radiogenic Pt–Os isotope system, as well as stable isotopes of Cu and S in PGE deposits, are still relatively understudied. Our comprehensive research is aimed at filling this gap. The paper presents data for the Guli massif of ultramafic and alkaline rocks and carbonatites in Polar Siberia and on the zonal Nizhny Tagil and Svetly Bor clinopyroxenite–dunite massifs in the Middle Urals, which include: (1) the contents of the highly siderophile elements (HSE) in whole rocks and platinum-group minerals (PGM), (2) the Re–Os and Pt–Os isotope systematics of chromitite, Os–Ir alloys, and Ru–Os sulfides, (3) the sulfur isotope composition in Ru–Os and Ir–Rh sulfides in primary and secondary PGM assemblages, and (4) the copper isotope composition in Pt–Fe minerals from chromitites and placers. The research was performed using scanning electron microscopy, electron probe microanalysis, and high-precision isotope-geochemical analysis. The high-precision Re–Os and Pt–Os isotope data show that the HSE contents in chromitites and PGM of the Guli massif were controlled by the composition of the mantle source that evolved with near-chondritic time-integrated Re/Os and Pt/Os ratios, which are also typical of the sources of most komatiites and abyssal peridotites. The δ65Cu values of the studied samples of ferroan platinum and isoferroplatinum are identical within the analytical uncertainty and are close to 0‰, which is typical of high-temperature Cu-containing minerals. The sulfur isotope compositions of the Ir–Rh sulfides of the kashinite–bowieite series and of the Ru–Os sulfides of the laurite–erlichmanite series in the primary PGM assemblages indicate that the source of sulfur has a chondritic isotope composition, which is in agreement with the osmium isotope composition of the Ru–Os sulfides and Os–Ir alloys. The heavy sulfur isotope composition (δ34S = 5.6 ± 1.5‰) of As-containing erlichmanite is consistent with its secondary origin. The new data on the isotope compositions of osmium, copper, and sulfur can be used as new important parameters that characterize the sources of PGE mineralization.

Среднее по запасам золота месторождение Угахан, расположенное в пределах крупнейшей в России Ленской золоторудной провинции, принадлежит к группе месторождений «сухоложского» генетического типа. Представлены результаты петрографического, минералогического и изотопно-геохимического изучения золоторудной минерализации месторождения. Разработана схема последовательности минералообразования на месторождении, которая включает пять стадий: 1) в течение ранней (синдиагенетической) стадии происходило образование фрамбоидного пирита-1, обогащенного Au, Ni, Co, As; 2) на стадии катагенетического преобразования рудоносных осадков происходила перекристаллизация раннего пирита-1 и кристаллизация пирита-2, также обладающего повышенными содержаниями Au, Ni, Co, As; 3) формирование в рудах пирротина происходило на стадии прогрессивного метаморфизма из водно-углекислого флюида с повышенным содержанием H2S; 4) собственно рудная стадия, представленная на месторождении минеральной ассоциацией пирит-3, галенит, сфалерит, халькопирит, самородное золото, коррелирует с развитием в регионе регрессивного метаморфизма; 5) кристаллизация пострудного идиоморфного крупного пирита-4. Комплекс геохимических и изотопных (δ34S и Pb-Pb) данных позволяет исключить привнос минералообразующих компонентов при гидротермально-метасоматическом преобразовании рудовмещающих пород из дополнительного (внешнего) источника. Значения δ34S, варьирующие для ранних морфотипов пирита в рудах месторождения в относительно узких диапазонах от +5.7 до +9.1 ‰, близки к величинам δ34S (+4.2… +16.4 ‰) безрудных пород бужуихтинской свиты. Pb-Pb изотопные характеристики, а также установленные закономерности в вариациях изотопного состава Pb для золоторудной минерализации указывают на преимущественное поступление элемента из неопротерозойских метаосадочных толщ. Минералогические и геохимические особенности месторождения Угахан согласуются с представлениями о метаморфогенном происхождении золоторудных месторождений «сухоложского» типа, что подтверждает перспективность пород бужуихтинской свиты на обнаружение новых золоторудных объектов в регионе. The Ugakhan gold ore deposit is located within the Lena gold ore province, the largest one in Russia. It belongs to the group of deposits of the Sukhoi Log genetic type. We present results of petrological, mineralogical, and isotope-geochemical study of gold mineralization at the deposit. A scheme of the sequence of mineral formation at the deposit has been developed, which includes five stages: (1) the early (syndiagenetic) stage, when framboid pyrite I enriched in Au, Ni, Co, and As formed; 2) the stage of catagenesis of ore-bearing sediments, with recrystallization of early pyrite I and crystallization of pyrite II, also with elevated Au, Ni, Co, and As contents; (3) the stage of progressive metamorphism, with the formation of ore pyrrhotite from a water–CO2 fluid with a high content of H2S; (4) the ore formation stage, marked by an assemblage of pyrite III, galena, sphalerite, chalcopyrite, and native gold at the deposit, which was synchronous with regressive metamorphism in the region; (5) crystallization of post-ore euhedral coarse-grained pyrite IV. The geochemical and isotope (δ34S and Pb–Pb) data rule out the input of mineral-forming components from an additional (external) source during the hydrothermal-metasomatic transformation of ore-bearing rocks. The δ34S values in the early morphotypes of pyrite in the deposit ores vary from +5.7 to +9.1‰ and are close to the δ34S values of the barren rocks of the Buzhuikhta Formation (+4.2 to +16.4‰). The Pb–Pb isotope characteristics and regularities of variations in Pb isotope composition established for gold mineralization indicate a predominant inflow of lead from Neoproterozoic metasedimentary strata. The mineral and geochemical specifics of the Ugakhan deposit are consistent with the concept of the metamorphic origin of gold deposits of the Sukhoi Log type, which confirms that the rocks of the Buzhuikhta Formation are promising for new gold ore objects.

В представленном исследовании мы показываем, что большинство сульфидов в исследованных месторождениях Сумозеро-Кенозерского зеленокаменного пояса Карельского кратона Фенноскандинавского щита имеют ненулевые значения Δ33S. Это указывает на различные пропорции сульфата в морской воде и элементарной серы, образовавшихся в результате УФфотолиза, и включенных в руды. Наши результаты показывают, что систематика изотопов серы сульфидов в основном отражает смешение между массово-независимо фракционированными резервуарами серы с положительным и отрицательным Δ33S. Пирит обеднен изотопом 34S, что было интерпретировано как свидетельство микробного восстановления сульфата. Вариации положительных аномалий Δ33S месторождения VHMS Лекса и общая тенденция увеличения содержания сульфида Δ33S со стратиграфической высотой в отдельных скважинах, скорее всего, отражают изменение температуры и перемешивание флюидов на протяжении жизни гидротермальной системы. Присутствие сульфидов со значительными отрицательными аномалиями Δ33S предполагает, что атмосферная сера и сульфат морской воды, а не вулканическая сера, были доминирующим источником для минеральных систем изученных месторождений. Представленные здесь данные требуют, чтобы мезоархейская морская вода, по крайней мере локально, содержала сульфаты.

The plants from two populations (P1 and P2) of xero-halophyte Sedobassia sedoides (Pall.) Freitag & G. Kadereit (Chenopodiaceae) with С3–С4 intermediate type of photosynthesis were examined. Morphophysiological parameters were determined: dry biomass of the above-ground organs, maximum quantum yield of photosystem II (PSII), ultra- and mesostructure of the leaf, carbon isotope discrimination (δ13С) in plants grown under normal conditions and exposed to moderate salinization (0 and 200 mM NaCl). By the values of δ13С and efficiency of PSII, we did not detect significant differences between the populations. Under control conditions, the chloroplasts and mitochondria were located in Kranz-like cells of the bundle sheath of both populations in the region adjacent to vascular bundle, which is characteristic of С2 type of photosynthesis (with photorespiratory СО2 concentrating mechanism). P2 plants were notable for a greater volume of Kranz-like cells of the bundle sheath and more numerous, larger chloroplasts and mitochondria than in P1 plants. By structural leaf parameters, P1 plants may be attributed to a proto-Kranz type of photosynthesis (intermediate between С3 and С2 types) and P2 plants to С2 photosynthesis. Under salinization, the accumulation of dry biomass was reduced in both populations but more considerably in P1. The ultrastructure of organelles in both populations showed different responses to salinization, which was especially pronounced in Kranz-like cells of the bundle sheath. In P1 plants, the area of chloroplasts and mitochondria rose, whereas the area and number of chloroplasts under stress did not change in P2 plants but the area and number of mitochondria decreased. In the cells of plants from both populations, signs of degradation were observed (more pronounced in P1 plants); they were shown in chloroplasts twisting and a disturbance of their granal stacking. In P2 plants, Kranz-like cells of the bundle sheath preserved safer organelles but there occurred the cells with complete degradation of a vacuolar type. Thus, intraspecific ultra- and mesostructural differences were detected in plants from two populations of С3–С4 intermediate species S. sedoides, which reflect different stages of development of photorespiratory СО2 concentrating mechanism. Under salinization, the plants from two different populations showed unlike strategies of adaptation on the level of leaf ultra- and mesostructure.

Впервые охарактеризованы особенности химического и S-изотопного составов Ru-Os-сульфидов, представленных минералами изоморфного ряда лаурит (RuS 2 )-эрликманит (OsS 2 ) в составе первичного парагенезиса минералов платиновой группы Верх-Нейвинского дунит-гарцбургитового массива, типичного представителя мантийной офиолитовой ассоциации Урала. Полученные результаты по изотопному составу серы свидетельствуют в пользу мантийного источника рудного вещества Ru-Os-сульфидов.

The experience of applying the laser ablation technique to study the sulfur isotopic compositions of pyrite and arsenopyrite samples from gold deposits of the Baikal–Patom highland is discussed. The experimental procedure is described. All studied samples were found to display δ34S and δ33S values in strict compliance with the law of mass-dependent sulfur isotope fractionation. Regular lightening of the sulfur isotope composition in the course of crystal growth for pyrites from the Sukhoi Log deposit and the isotopic homogeneity of pyrite and pyrrhotite from the Golets Vysochaishii deposit were established. The conclusion that the sulfur isotopic homogeneity of sulfides in the ores occurs probably owing to metamorphism within the Mama–Oron belt was made.

В данной статье представлены результаты экспериментальных исследований по выяснению закономерностей проявления масс-независимых изотопных эффектов серы ∆ 33 S и ∆ 36 S в фотохимических процессах, инициируемых широкополосным ультрафиолетовым излучением. Эксперименты были проведены в проточном фотохимическом реакторе с использованием ртутной лампы высокого давления, являющейся источником излучения в широком диапазоне с максимальной интенсивностью излучения в диапазоне длин волн 270−330 нм и более слабой в диапазоне 190−250 нм. Выявлены закономерности вариаций изотопного состава в элементарной сере (продукт фотохимических реакций) в зависимости от температурных условий и давления SO 2 в фотохимических экспериментах. На основе сравнения наших изотопных данных с данными из предыдущих экспериментальных работ с ксеноновой и водородной лампами было показано, что характер корреляционной зависимости между величинами δ 34 S, ∆ 33 S и ∆ 36 S в элементарной сере зависит от относительного спектрального распределения интенсивности излучения. Результаты наших экспериментов допускают возможность того, что фотохимические процессы в диапазоне 250−330 нм могли играть существенную роль в продуцировании изотопной аномалии серы в архейской атмосфере. Условия, в которых излучение в области 250−330 нм преобладает над излучением в области 190−220 нм, согласуются с представлением о том, что уровень солнечной радиации, достигающий поверхности Земли в архее, был на несколько порядков выше в диапазоне длин волн 200−300 нм по сравнению с современным уровнем радиации в этом диапазоне.

Ratios of 13С/12C and 15N/14N isotopes were identified in different parts and organs of drooping birch (Betula pendula Roth) in preforest-steppe and pine-birch forests of the Middle Urals by mass spectrometry. The data were analyzed and interpreted from the perspective of biochemical processes of carbon and nitrogen metabolism in the leaf, cambial tissue, trunk wood, branches, roots, and in the soil. The lighter isotopic composition of carbon is characteristic for the leaves, trunk cambium as well as fine (<2 mm) roots. The trunk wood is characterized by the basal trend for 13C enrichment. The heavier carbon isotopic composition inversely related to metabolic activity of organs and tissues, in addition, 13С/12C ratio corresponds to the nitrogen content in the organs and tissues, indicating the metabolic control of carbon fractionation in woody plants. The isotopic composition of nitrogen in the aboveground parts of the plant (leaves, trunk cambium, wood) and in the medium and fine roots was significantly depleted in 15N (δ15N varies from 0 to–3‰), while main roots (δ15N = 0.6 ‰) and soil (δ15N = 2.4–6.7‰) were more enriched. The ratio of stable isotopes of carbon and nitrogen is an integrating index of carbon and nitrogen metabolism in plants.