litosphereЛитосфераLITHOSPHERE (Russia)1681-90042500-302XA.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry10.24930/1681-9004-2022-22-3-376-390litosphere-1659Research ArticleСтатьиArticlesМикрофоссилии пригидротермально-осадочных отложений Сафьяновского колчеданного месторождения (Средний Урал)Microfossils in bottom-hydrothermal sediments of the Saf'yanovskoe Cu-Zn deposit (Middle Urals)ЛеоноваЛ. В.LeonovaL. V.

620110, Екатеринбург, ул. Акад. Вонсовского, 15.

15 Akad. Vonsovsky st., Ekaterinburg 620016.

lvleonova@yandex.ruСорокаЕ. И.SorokaE. I.

620110, Екатеринбург, ул. Акад. Вонсовского, 15.

15 Akad. Vonsovsky st., Ekaterinburg 620016.

elsoroka@yandex.ruГалеевА. А.GaleevA. A.

420008, Казань, ул. Кремлевская, 18.

18 Kremlin st., Kazan, 420008.

akhmet.galeev@kpfu.ruИнститут геологии и геохимии УрО РАНРоссияA.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry, Urals Branch of RASRussian FederationКазанский (Приволжский) федеральный университетРоссияKazan (Volga) Federal UniversityRussian Federation202202072022223376390Copyright © Леонова Л.В., Сорока Е.И., Галеев А.А., 20222022Леонова Л.В., Сорока Е.И., Галеев А.А.Leonova L.V., Soroka E.I., Galeev A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.lithosphere.ru/jour/article/view/1659

Объект исследований. Фрамбоидальные пириты и микроконкреции сульфидного состава из углеродисто-кремнистых и рудных пород Сафьяновского месторождения. Цель работы - выделение признаков микробиальных образований в пригидротермально-осадочных отложениях месторождения. Методы исследований. Основными методами изучения являются сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) и энерго-дисперсионный анализ (ЭДС). Результаты. В исследованных образцах (из рудных и углеродисто-кремнистых пород) были установлены сохранившиеся минерализованные диоксидом кремния чехлы, в виде пленки покрывающие фрамбоидальные пириты. Кроме того, было определено участие нитевидных микрофоссилий и фрамбоидов в строении микроконкреций. В колчеданной породе обнаружены фоссилии трубок вестиментифер и полихет, к которым приурочены фрамбоидальные пириты. Заключение. Проведенные исследования позволили выявить ряд признаков фоссилизованных остатков микробиальных сообществ в пригидротермально-осадочных породах Сафьяновского колчеданного месторождения. Поскольку прокариотные организмы являются пионерными в пригидротермальных оазисах, их продолжительное активное существование создает базу для второго трофического звена -макрофауны-фильтраторов и эндосимбиотрофов. Они, в свою очередь, обеспечивают питание следующим звеньям трофической пирамиды. Многие исследователи рассматривают микроконкреции и фрамбоидальные пириты как следы жизнедеятельности микробиальных сообществ, хотя единого мнения по этому вопросу еще нет.

Research subject. Framboidal pyrites and sulfide micro-concretions in carbonaceous-siliceous and ore rocks of the Safyanovskoye deposit (Middle Urals). Aim. To identify the signs of vital activity of microbial communities in bottomhydrothermal deposits using the example of the Safyanovskoye sulfide deposit. The methods. Scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray analysis (EDX). Results. TThe analyzed ore and carbonaceous-siliceous rock samples showed the presence of mineralized silicon dioxide films covering framboidal pyrites. Micro-concretions were found to consist of microfossils of filamentous organisms and framboids. Pyrite samples included the remains of tubular casts of sulfidized vestimentifera and polychaetes, associated with framboids. The possibility of using fossilized remains of microbial communities for distinguishing bottom-hydrothermal facies among pyrite deposits was confirmed. Conclusions. Hydrothermal-sedimentary deposits are characterized by the traces of specific microbial communities, since prokaryotic organisms were pioneers in hydrothermal oases. Their long active existence created a basis for the second trophic link, i.e. filter feeding macrofauna and endosymbiotrophs. These organisms, in turn, formed another level in the food chain of the trophic pyramid. It is believed that micro-concretions and framboidal pyrites are indicators of the vital activity of microbial communities.

пригидротермально-осадочные отложенияфрамбоиды и конкреции пиритафоссилии вестиментифер и полихетСафьяновское колчеданное месторождениеbottom-hydrothermal sedimentsframboidal pyritesvestimentifera and polychaetesSaf'yanovskoe Cu-Zn depositИсследования выполнены в рамках государственного задания ИГГ УрО РАН, тема № АААА-А18-118052590028-9 и № АААА-А18-118053090045-8 с использованием оборудования ЦКП “Геоаналитик” ИГГ УрО РАН. Дооснащение и комплексное развитие ЦКП “Геоаналитик” ИГГ УрО РАН осуществляются при финансовой поддержке гранта Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, Соглашение № 075-15-2021-680 и частично при финансовой поддержке РФФИ, проект № 20-05-00151А. Авторы благодарны главному геологу ОАО “Сафьянов-ская медь” Н.В. Лещеву за помощь в организации полевых исследований, а также Н.П. Сафиной за предоставленные образцы.The studies were carried out as part of the IGG UB RAS state assignment (state registration № АААА-А18-118052590028-9 and № АААА-А18-118053090045-8) using the facilities of the “Geoanalitik” analytical centre of the IGG UB RAS. The upgrading and development of the “Geoanalitik” analytical centre is financially supported by the grant of the Ministry of Science and higher Education of the Russian Federation (agreement № 075-15-2021-680 and partially with the financial support of the Russian Foundation for Basic Research, project No. 20-05-00151A) The authors express gratitude to the chief geologist N.V. Leshchev and the staff of “Saf'yanmed” for their help in conducting field work, as well as to N.P. Safina for providing research samples.ReferencesАмон Э.О., Коровко А.В. (1992) Новые данные по стратиграфии и литологии палеозон Урала и Средней Азии. Екатеринбург: УрО РАН, 69-77.Amon E.O., Korovko A.V. (1992) The stratigraphy and lithology new data of the Urals and Middle Asia paleozones. Ekaterinburg, UrO RAN Publ., 69-77. (In Russ.)Антошкина А.И., Рябинкина Н.Н., Валяева О.В. (2017) Генезис сидеритовых конкреций из терригенной толщи нижнего карбона на Приполярном Урале. Литология и полез. ископаемые, (2), 130-144Anfimov A.L., Soroka E.I., Leshchev N.V. (2015) New data on foraminifera of Saf'yanovka copper pyrite deposit ore-baering strata. Bull. MOIP. Otd. Geol., 90(3), 23-26. (In Russ.)Анфимов А.Л., Сорока Е.И., Лещев Н.В. (2015) Новые данные о фораминиферах в рудовмещающей толще Сафьяновского медноколчеданного месторождения (Средний Урал). Бюлл. МОИП. Отд. геол., 90(3), 23-26.Antoshkina A.I., Ryabinkina N.N., Valyaeva O.V. (2017) Genesis of siderite nodules from the lower carboniferous terrigenous seqvence in the Subpolar Urals. Lithol. Polezn. Iskop.,52(2), 111-124. (In Russ.)Астафьева М. М., Розанов А. Ю., Хувер Р. (2005) Фрамбоиды: их структура и происхождение. Палеонтол. журн., (5), 1-7.Antoshkina A.I., Leonova L.V., Simakova Yu.S. (2020) The Development of Miocene Biothermal Bryozoan Limestones of Kazantip Cape (Crimea). ISSN 1028-334X, Dokl. Earth Sci., 491(2), 195-198.Беленицкая Г.А. (2011) “Флюидное” направление литологии: состояние, объекты, задачи. Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки, 153(4), 98-113.Astaf'eva M.M., Rosanov A.Yu. (2005) Framboids: structure and origin. Paleontol. Zh. (5), 1-7. (In Russ.)Демина Л.Л., Галкин С.В. (2010) Alvinella pompejana -супертермофил и чемпион по металлам. Природа, (8), 14-21Belenitskaya G.A. (2011) “Fluid” trend in lithology: condition, objects, problems. Uchenye Zapiski Kazan. Univer. Ser. Estestvennye Nauki, 153(4), 98-113. (In Russ.)Заварзин Г. А. (1993) Развитие микробных сообществ в истории земли. Проблемы доантропогенной эволюции биосферы. М.: Наука, 212-222.Butler I. B., Rickard D. Framboidal pyrite formation via the oxidation of iron (II) monosulfide by hydrogen sulfide. Geochim. Cosmochim. Acta, 64(15), 2665-2672.Зайков В.В., Шадлун Т.Н., Масленников В.В., Бортников Н.С. (1995) Сульфидная залежь Яман-Касы (Южный Урал) - руины древнего “черного курильщика” на дне Уральского палеоокеана. Геология рудн. месторождений, 37(6), 511-529.Chuvashov B.I., Anfimov A.L., Soroka E.I., Yaroslavtseva N.S. (2011) New data about age of Saf'yanovka deposit strata on the base of foraminifera. Dokl. Akad. Nauk, 439(5), 648-650. (In Russ.)Коровко А.В., Двоеглазов Д.А. (1991) О позиции Сафьяновского рудного поля в структурах Режевской структурно-формационной зоны (Средний Урал). Геодинамика и металлогения Урала. Свердловск: УрО АН СССР, 151-152.Demina L.L., Galkin S.V. (2010) Alvinella pompejana - superthermophile and champion of metals. Priroda, (8), 14-21 (In Russ.)Коровко А.В., Постоялко М.В., Степанова Т.И., Петрова Л.Г., Шурыгин М.В., Иванов К.С., Амон Э.О. (1999) Проблемы стратиграфии и палеонтологии Урала. Екатеринбург: Комитет природы по Свердловской обл., 141-144.Koroteev V.A., Yaseva R.G., Bochkarev V.V., Moloshag V.P., Korovko A.V., Sheremet'ev Yu.S. (1997) Geological setting and composition of the sulfide-ore Saf'yanovka deposit in the Middle Urals. Ekaterinburg: IGG UB RAS, 49 p. (In Russ.)Кузнецов А.П., Масленников В.В., Зайков В.В. (1993) Пригидротермальная фауна силурийского палеоокеана южного Урала. Изв. РАН. Сер. биол. (4), 525534.Korovko A.V., Dvoeglazov D.A. (1991) About Saf'yanovka ore field in the Rezh struktural-formation zone (Middle Urals). Geodynamics and Metallogeny of the Urals. Sverdlovsk, UrO AN SSSR, 151-152. (In Russ.)Леин А.Ю., Москалев Л.И., Богданов Ю.А., Сагалевич А.М. (2000) Гидротермальные системы океана и жизнь. Природа, (5), 47-55.Korovko A.V., Postoyalko M.V., Stepanova T.I., Petrova L.G., Shurygin M.V., Ivanov K.S., Amon E.O. (1999) The problems of stratigraphy and paleontology of the Urals. Ekaterinburg, Komprirody po Sverdlovskoi oblas-ti Publ., 141-144. (In Russ.)Ленгелер Й., Древс Г., Шлегель Г. (2005) Современная микробиология. Прокариоты: в 2-х т. М.: Мир, 49 с.Kusnetsov A.P., Maslennikov V.V., Zaikov V.V. (1993) Prehydrothermal fauna of the Silurian paleoocean of the Southern Ural. Izv. RAN. Ser. Biol., (4), 525-534. (In Russ.)Масленников В.В. Литогенез и колчеданообразование. Миасс: ИМин УрО РАН, 2006. 384 с.Lein A.Yu., Moskalev L.I., Bogdanov Yu.A., Saga-levich A.M. (2000) Hydrothermal systems of ocean and life. Priroda, (5), 47-55. (In Russ.)Масленников В.В., Аюпова Н.Р., Масленникова С.П., Целуйко А.С. (2016) Гидротермальные биоморфозы колчеданных месторождений: микротекстуры, микроэлементы и критерии обнаружения. Екатеринбург: РИО УрО РАН, 387 с.Lengeler I., Drevs G., Shlegele G. (2005) Modern microbiology. Procriots: in 2 v. M.: Mir Publ., 49 p. (In Russ.)Масленников В.В., Зайков В.В. (2006) Метод рудно-фациального анализа в геологии колчеданных месторождений. Учеб. пособие. Челябинск: ЮУрГУ, 223 с.Maslennikov V.V. (2006) Lithogenesis and massive sulfide deposits forming processes. Miass, IMin UB RAS, 384 p. (In Russ.)Мудрецова-Висс К.А., Дедюхина В.П., Масленникова Е.В. (2014) Основы микробиологии: учебник. Владивостокский университет экономики и сервиса. М.: ИНФРА-М, 354 с.Maslennikov V.V., Ayupova N.R., Maslennikova S.P., Tse-luiko A.S. (2016) Hydrothermal biomorphoses of sulphide copper deposits: microtextures, trace elements and detection criteria. Ekaterinburg: RIO UB RAS, 387 p. (In Russ.)Муравьев Ф.А. (2007) Литолого-минералогическая характеристика пермских маркирующих карбонатных горизонтов Республики Татарстан. Автореф. дис. ... канд. геол.-мин. наук. Казань. 24 с.Maslennikov V.V., Zaikov V.V. (2006) Method of ore faceis analysis in geology of copper sulfide deposits Text book. Chelyabinsk, YuUrGU Publ., 223 p. (In Russ.)Николаева В.М., Королев Э.А. (2010) Аутигенная пиритовая минерализация в юрских отложениях Среднерусского моря как признак придонных просачиваний глубинных флюидов. Металлогения древних и современных океанов - 2010. Рудоносность рифтовых и островодужных структур. Миасс: ИМин УрО РАН, 279-282.Mudretsova-Viss K.A., Dedyukhina V.P., Maslennikova E.V. (2014) Fundamentals of microbiology: textbook. Moscow, INFRA-M Publ., 354 p. (In Russ.)Орлеанский В.К., Карпов Г.А., Жегалло Е.А., Герасименко Л.М. (2007) Биогенно-кремнистые постройки термальных полей и их лабораторное моделирование. Минералогия и жизнь: происхождение биосферы и коэволюция минерального и биологического миров, биоминералогия. Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 127-128Murav'ev F.A. (2007) Lithological and mineralogical characteristics of the Permian marking carbonate horizons of the Tatarstan Republic. Dr. geol. and min. sci. diss. Kazan, 24 p. (In Russ.)Притчин М.Е., Сорока Е.И., Пучков В.Н. (2021) Новые U-Pb изотопные данные для циркона из риолита Сафьяновского медноколчеданного месторождения (Средний Урал) Литосфера, 21(6), 884-893Nikolaeva V.M., Korolev E.A. (2010) Autogenic pyrite mineralization of the Jurassic series of the Srednerusskoe Sea as a sign of near bottom seeps of abyssal fluid. Metallogeny of the ancient and modern oceans - 2010. Ores of rifting and island'arc structures. Miass, IMin UB RAS, 279-282. (In Russ.)Пучков В.Н., Иванов К.С., Коровко А.В. (1990) О возрасте вулканогенных формаций и времени заложения островной дуги на востоке Среднего Урала. Докл. АН СССР, 315(5), 1203-1205.Orleanskii V.K., Karpov G.A., Zhegallo E.A., Gerasimenko L.M. (2007) Biogenic-siliceous structures of thermal fields and their laboratory modeling. Mineralogy and life: the origin of the biosphere and coevolution of the mineral and biological worlds, biomineralogy. Syktyvkar, IG Komi SC UB RAS, 127-128. (In Russ.)Савельева О.Л., Савельев Д.П., Чубаров В.М. (2013) Фрамбоиды пирита в углеродистых породах смагинской ассоциации п-ова Камчатский Мыс. Вестн. КРАУНЦ. Науки о Земле, 22(2), 144-151.Pritchin M.E., Soroka E.I., Puchkov V.N. (2021) News U-Pb isotopic zircon data on the rhyolite of the Saf'yanovskoe Cu-Zn deposit (Middle Urals). Lithosphere (Russia), 21(6), 884-893 (In Russ.)Сафина Н.П., Масленников В.В. (2009) Рудокластиты колчеданных месторождений Яман-Касы и Сафьяновское (Урал). Миасс: УрО РАН, 260 с.Puchkov V.N., Ivanov K.S., Korovko A.V. (1990) About age of volcanogenic formations and time of location of island arc on the east of Middle Urals. Dokl. AN SSSR, 315(5), 1203-1205. (In Russ.)Сафина Н.П., Сорока Е.И., Анкушева Н.Н., Киселева Д.В., Блинова И.А., Садыков С.А. (2021) Флюорит в рудах Сафьяновского медно-цинково-колчеданного месторождения, Средний Урал: ассоциации, состав, генезис. Геология рудн. месторождений, 63(2), 132-153.Safina N.P., Maslennikov V.V. (2009) Rudoclasts of the copper sulfide deposits of Yaman-Kasy and Saf'yanovskoe (Urals). Miass, UB RAS, 260 p. (In Russ.)Смирнов В.Н. (2012) Основные этапы магматизма восточного склона Среднего Урала. Литосфера, (5), 4-15.Safina N.P., Soroka E.I., Ankusheva N.N., Kiseleva D.V., Blinova I.A., Sadykov S.A. (2021) Fluorite in the ores of the Saf'yanovskoe Cu-Zn deposit, Middle Ural: associations, composition, genesis. Geol. Rudn. Mestorozhd., 63(2), 132-153. (In Russ.)Соколова Г.А., Каравайко Г.И. (1964) Физиология и геохимическая деятельность тионовых бактерий. Институт микробиологии АН СССР. М.: Наука, 336 с.Savel'eva O.L., Savel'ev D.P., Chubarov V.M. (2013) Framboids of pyrite of the carbonbearing rocks of the Smaginskaya association of the Kamchatskii Mys. Vestn. KRAUNT. Nauki o Zemle, 22(2), 144-151. (In Russ.)Сорока Е.И., Галеев А.А., Петрова В.И., Носова Ф.Ф., Лютоев В.П., Леонова Л.В., Закиров Т.Р. (2019) Органическое вещество в породах Сафьяновского медно-колчеданного месторождения (Средний Урал). Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки, 161(2), 307-324.Sheremet'ev Yu.S. (1990). Saf'yanovskoe copper sulfide deposit at the Middle Urals. Report of the Artemovskaya geological party of a detail research of the Northern part of the Safyanovskoe deposit with reserves estimation on 01.07.1990 years and 1985-1990 years. Artemovskii. (In Russ., unpublished)Сорока Е.И., Леонова Л.В., Анфимов А.Л. (2017) Апатит в стенках раковин девонских фораминифер в породах Сафьяновского медноколчеданного месторождения (Средний Урал). Вестн. Уральского отделения Российского минералогического общества, (14), 131-138.Shpanskaya A.Yu., Maslennikov V.V., Littl K. (1999) Tubes of Vestimentifera of the Earlier Silurian and Middle Devonian ages of the paleohydrothermal biots of the Ural paleoocean. Paleontol. Zhurn., (3), 21-30.Чувашов Б.И., Анфимов А.Л., Сорока Е.И., Ярославцева Н.С. (2011) Новые данные о возрасте рудовмещающей толщи Сафьяновского месторождения (Средний Урал) на основе фораминифер. Докл. АН, 439 (5), 648-650.Smirnov V.N. (2012) Base stages of magmatism of eastern slope of the Middle Urals. Lithosphere (Russia), (5), 4-15. (In Russ.)Шереметьев Ю.С. (1990) Сафьяновское медноколчеданное месторождение на Среднем Урале. Отчет Артемовской партии по детальной разведке северной части Сафьяновского месторождения за 1985-1990 гг. Геол. фонды, пос. Артемовский.Sokolova G.A., Karavaiiko G.I. (1964) Physiology and geochemical activity of thion bacteria. Institue of Microbiology AN SSSR. Moscow, Nauka Publ, 336 p. (In Russ.)Шпанская А.Ю., Масленников В.В., Литтл К. (1999) Трубки вестиментифер из раннесилурийских и среднедевонских палеогидротермальных биот Уральского палеоокеана. Палеонтол. журн., (3), 21-30.Soroka E.I., Galeev A.A., Petrova V.I., Nosova F.F., Lyuto-ev V.P., Leonova L.V., Sakirov T.R. (2019) Organic matter in the Saf'yanovka copper massive sulfide deposit (Middle Urals). Uchenye Zapiski Kazan. Univ. Ser. Est-estvennye Nauki, 161(2), 307-324. (In Russ.)Ярославцева Н.С., Масленников В.В., Сафина Н.П., Лещев Н.В., Сорока Е.И. (2012) Углеродсодержащие алевропелиты Сафьяновского медно-цинкового месторождения (Средний Урал). Литосфера, (2), 106-124.Soroka E.I., Leonova L.V., Anfimov A.L. (2017) Apatite in a sink wall of the Devonian foraminifera of the rocks of the Saf'yanovskoe copper sulphide ore deposit (Middle Ural). Vestn. Ural'skogo otd. Ross. mineralog. ob-shchestva, (14), 131-138. (In Russ.)Antoshkina A.I., Leonova L.V., Simakova Yu.S. (2020) The Development of Miocene Biohermal Bryozoan Limestones of Kazantip Cape (Crimea). ISSN 1028-334X, Dokl. Earth Sci., 491(2), 195-198.Toporski J.K.W., Steele A., Westall F., Kathie L., Thomas-Keptra, McKay D.S. (2002) The Simulated Silicification of Bacteria - New Clues to the Modes and Timing of Bacterial. Preservation and Implications for the Search for Extraterrestrial Microfossils. Astrobiology, 2(1), 1-26.Butler I. B., Rickard D. (2000) Framboidal pyrite formation via the oxidation of iron (II) monosulfide by hydrogen sulfide. Geochim. Cosmochim. Acta. 64(15), 2665-2672.Yaroslavtseva N.S., Maslennikov V.V., Safina N.P., Leshchev N.V., Soroka E.I. (2012) Carbonbearing alevropelites of the Saf'yanovskoe Cu-Zn ore deposit (Middle Ural). Lithosfere (Russia), (2), 106-124. (In Russ.)Koroteev V. A., Yaseva R.G., Bochkarev V.V., Moloshag V.P., Korovko A.V., Sheremet'ev Yu.S. (1997) Geological setting and composition of the sulfide-ore Saf'yanovka deposit in the Middle Urals. Ekaterinburg: IGG УрО РАН, 49 p.Zaikov V.V., Shadlun T.N., Maslennikov V.V., Bortnikov N.S. (1995) Sulphide deposit of the Yaman-Kasy (Southern Ural) - ruins of an acient black smoker at the bottom of the Ural paleoocean. Geol. Rudn. Mestoro-zhd., 37(6), 511-529. (In Russ.)Toporski J.K.W., Steele A., Westall F., Kathie L., Thomas-Keptra, McKay D.S. (2002) The Simulated Silicification of Bacteria - New Clues to the Modes and Timing of Bacterial. Preservation and Implications for the Search for Extraterrestrial Microfossils. Astrobiology, 2(1), 1-26.Zavarzin G.A. (1993) Evolution of microbial communities in the Earth history. The problems of preanthropogenic evolution of the biosphere. Moscow, Nauka Publ., 212-222. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.