litosphereЛитосфераLITHOSPHERE (Russia)1681-90042500-302XA.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry10.24930/1681-9004-2023-23-2-179-196litosphere-1843Research ArticleСтатьиArticlesГеология, морфология и минералогия сульфидно-карбонатных гидротермально-бактериальных построек на поверхности лав Тессельского палеовулкана (южный берег Крыма)Geology, morphology and mineralogy of sulfide-carbonate hydrothermal-bacterial structures on the surface of Tessel paleovolcano lava (south coast of Crimea)ЛысенкоВ. И.LysenkoV. I.

299009

ул. Героев Севастополя, 7

Севастополь

Vitaliy I. Lysenko

299009

7 Heroes of Sevastopol st.

Sevastopol

niagara_sev@mail.ruКотляровВ. А.KotlyarovV. A.

456317

Миасс

Vasilii A. Kotlyarov

456317

Miass

kotlyarov@mineralogy.ruМихайличенкоТ. В.MihaylichenkoT. V.

299011

ул. Капитанская, 2

Севастополь

Tamara V. Mihaylichenko

299011

2 Kapitanskaya st.

Sevastopol 

mhi.tamara@yandex.ruФилиал Московского государственного университета им. М. В. ЛомоносоваРоссияLomonosov Moscow State University, the branch in Sevastopol RussianRussian FederationЮжно-Уральский федеральный научный центр минералогии и геоэкологии УрО РАНРоссияSouth Ural Federal Scientific Center for Mineralogy and Geoecology of the UB RASRussian FederationФедеральный исследовательский центр “Морской гидрофизический институт РАН”РоссияFederal Research Center Marine Hydrophysical Institute of RASRussian Federation202327042023232179196Copyright © Лысенко В.И., Котляров В.А., Михайличенко Т.В., 20232023Лысенко В.И., Котляров В.А., Михайличенко Т.В.Lysenko V.I., Kotlyarov V.A., Mihaylichenko T.V.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/1843   Объект исследования

   Объект исследования. Сульфидно-карбонатные гидротермально-бактериальные постройки на поверхности лав Тессльского палеовулкана.

   Материалом исследования стали постройки, найденные при проведении детальных геологических работ.

   Методы

   Методы. Петрографические шлифы изучены под микроскопом Olympus Bх5. Исследование карбонатов и сульфидов проводилось с помощью растрового электронного микроскопа РZMМА-202М.   Результаты. Впервые выполнено описание контактов построек с лавами и вмещающими их алевролитами и аргиллитами. Постройки имеют трубчатую и плоскую форму. По минеральному составу в них можно выделить три зоны: центральную, боковую и зону бактериального обрастания. В средней части центральной зоны находится флюидный канал, а в нем присутствуют включения кристаллов и сростков кварца, барита, накрита, галенита, халькопирита, пирротина, сфалерита, пирита, раковины крупной фауны, пепловый и туфовый материал. Сферолиты имикротрубчатые образования карбоната свидетельствуют об участии сообществ бактерий и архей в создании построек. Результаты исследования карбонатов и сульфидов подтвердили использование прокариотами глубинных флюидов.

   Заключение

   Заключение. Главная роль в образовании сульфидно-карбонатных гидротермально-бактериальных построек принадлежит сообществу прокариот и поступлению флюидов из недр. Внешняя морфология, наличие минералогической зональности, флюидного канала, нефтепродуктов и оазисов жизни с крупной фауной указывают на то, что у них были условия образования, как у сульфидно-карбонатных курильщиков вулкана Пийпа. Некоторые различия в минеральном составе связаны с разными глубинами морского дна и флюидами их формирования.

   Research subject

   Research subject. Sulfide-carbonate hydrothermal-bacterial structures on the surface of Tessel paleovolcano lava.   Materials and methods. The structures under study were found during detailed geological works. Petrographic thin sections were studied using an Olympus Bx5 microscope. Carbonate and sulfide samples were examined using an RZMMA-202M scanning electron microscope.

   Results

   Results. For the first time, the contacts of the studied structures with their enclosing siltstones and mudstones were described. The structures are of tubular and flat shapes. In terms of mineral composition, the structures exhibit three zones: central, lateral and that of bacterial overgrowth. The middle part of the central zone features a fluid channel with inclusions of quartz, barite, nakrite, galena, chalcopyrite, pyrrhotite, sphalerite, pyrite, shells of largefauna, ash and tuff material. Spherulites and microtubular carbonate formations testify to the participation of bacterial and archaean communities in the construction process. The study of carbonates and sulfides confirmed the use of deep fluids by prokaryotes.

   Conclusion

   Conclusion. The main role in the formation of the sulfide-carbonate hydrothermal-bacterial structures under study belonged to the community of prokaryotes and fluids from the depths. The external morphology of the studied structures along with the presence of mineralogical zonality, a fluid channel, oil products, and oases of life with a large fauna indicate the similarity of their formation conditions to those of sulfide-carbonate smokers of the Piip volcano. Some differences in the mineral composition are associated with different depths and fluids of their formation.

палеофлюидылавыархеибактериисульфидыкарбонатыТессельский палеовулкансульфидно-карбонатные гидротермально-бактериальные постройкиpaleofluidslavaarchaeacarbonatebacteriasulfidesTessel Paleovolcanosulfide-carbonate hydrothermal-bacterial edificesРабота выполнена в рамках государственного задания по теме № 0555-2021-0003 “Оперативная океанология”The work was carried out within the framework of the state assignment on the topic No. 0555-2021-0003 “Operational Oceanology”ReferencesБогданов Ю. А. Гидротермальный рудогенез океанского дна / Ю. А. Богданов [и др.] – М.: Наука, 2006. – 526 с.Alt I. C. (2008) Hydrothermal oxide and nontronite deposits on seamounts in the Eastern Pacific. Mar. Geol., 256, 18-29.Богданова О. Ю. Гидротермальные образования подводного вулкана Пийпа (Командорская котловина) / О. Ю. Богданова [и др.] // Вулканология и сейсмология. – 1989. – (3). – 49-62.Ames D. E., Franklin J. M., Hannington M. D. (1993) Mineralogy and geochemistry of active and inactive chimneys and massive sulfide, Middle Valley, northern Juan De Fuca Ridge: An evolving hydrothermal system. Can. Mineral., 31, 997-1024.Лебединский В. И. Пластовые интрузии в таврической серии и их роль в геологической истории Горного Крыма / В. И. Лебединский. – Изв. АН СССР. Сер. геол. – 1962. – (4). – 32-39.Arquit A. M. (1990) Geological and hydrothermal controls on the distribution of megafauna in the Ashes vent field, Juan de Fuca Ridge. J. Geophys. Res., 95 (8), 12947-12960.Лысенко В. И. Лавовые палеопотоки триасового вулканизма в Юго-Западной части Горного Крыма / В. И. Лысенко // Ученые записки Крымского федерального университета им. В. И. Вернадского. География. Геология. – 2019. – 5 (3). – 306-325.Auclair G., Fouquet Y., Bohn M. (1987) Distribution of selenium in high-temperature hydrothermal sulfide deposits at 13° N, East Pacific Rise. Can. Mineral., 25577-25588.Лысенко В. И. Гидротермально-бактериальные постройки с фауной брахиопод на поверхности Тессельского палеовулкана / В. И. Лысенко, С. А. Садыков, Т. В. Михайличенко // Литосфера. – 2022. – 22 (4). – 497-511.Baker E. T., Lavelle J. W., Feely R. A., Massoth G. J., Walker S. L., Lupton J. E. (1989) Episodic venting of hydrothermal fluids from the Juan de Fuca Ridge. J. Geophys. Res., 94 (B7), 9237-9250.Малышев А. И. Газовый фактор в эндогенных процессах / А. И. Малышев. – Екатеринбург: РИО УрО РАН, 2015. – 324 с.Baross J. A., Deming J. W. (1983) Growth of “black smo ker” bacteria at temperatures of at least 250 °C. Nature, 303, 423-426.Мархинин Е. К. Вулканы и жизнь / Е. К. Мархинин. – М.: Мысль, 1980. – 196 с.Binns R. A., Scott S. D. (1993) Actively forming polymetallic sulfide deposits associated with felsic volcanic rocks in the eastern Manus back-arc basin, Papua New Guinea. Econ. Geol., 88 (8), 2226-2236.Масленников В. В. Седиментогенез, гальмиролиз и экология колчеданоносных палеогидротермальных полей / В. В. Масленников. – Миасс: ИМин УрО РАН, 1999. – 348 с.Blackburn T. J., Olsen P. E., Bowring S. A. et al. (2013) Zircon U-Pb geochronology links the end – Triassic extinction with the Central Atlantic Magmatic Province. science, 340, 941-945. doi: 10.1126/science.1234204Масленников В. В. Гидротермальные биоморфозы колчеданных месторождений: микротекстуры, микроэлементы и критерии обнаружения / В. В. Масленников [и др.] – Екатеринбург: РИО УрО РАН, 2016. – 388 с.Bogdanov Yu. A., Lisitsyn A. P., Sagalevich A. M., Gurvich E. G. (2006) Hydrothermal ore genesis of the ocean floor. Moscow, Nauka Publ., 526 p. (In Russ.)Полоник Н. С. Изучение газонасыщенного гидротермального флюида подводного вулкана Пийпа / Н. С. Полоник // Вулканизм и связанные с ним процессы : Мат-лы XXI Регион. науч. конф., посвящ. Дню вулканолога. – Петропавловск-Камчатский: ИВиС ДВО РАН, 2018. – 197-199.Bogdanova O. Y., Gorshkov A. I., Baranov B. V. et al. (1989) Hydrothermal formations of the underwater Piip volcano (Komandorskaya basin). Vulkanologiya i Seismologiya, (3), 49-62. (In Russ.)Юдович Я. Э. Геохимические индикаторы литогенеза (литологическая геохимия) / Я. Э. Юдович, М. П. Кетрис. – Сыктывкар: Геопринт, 2011. – 742 с.Butterfield D. A., Massoth G. J. (1994) Geochemistry of north Cleft segment vent fluids: Temporal changes in chlorinity and their possible relation to recent volcanism. J. Geophys. Res., 99, 4951-4968.Alt I. C. (2008) Hydrothermal oxide and nontronite deposits on seamounts in the Eastern Pacific. Mar. Geol., 256, 18-29.Cook T., Stakes D. (1995) Biogeological mineralization in deep-sea hydrothermal deposits. science, 267, 1975-1979.Ames D. E., Franklin J. M., Hannington M. D. (1993) Mineralogy and geochemistry of active and inactive chimneys and massive sulfide, Middle Valley, northern Juan De Fuca Ridge: An evolving hydrothermal system. Can. Mineral., 31, 997-1024.Corliss J., Dymond J., Gordon L. I., Edmond J. M. et al. (1979) Submarine Thermal Springs on the Galápagos Rift. Sci. Magaz., 203 (4385), 1073-1083. doi: 10.1126/science.203.4385.1073Arquit A. M. (1990) Geological and hydrothermal controls on the distribution of megafauna in the Ashes vent field, Juan de Fuca Ridge. J. Geophys. Res., 95 (8), 12947-12960.Doe B. R. (1994) Zinc, copper, and lead in mid-ocean ridge basalts and the source rock control on Zn/Pb in oceanridge hydrothermal deposits. Geochim. Cosmochim. Acta, 58, 2215-2223.Auclair G., Fouquet Y., Bohn M. (1987) Distribution of selenium in high-temperature hydrothermal sulfide deposits at 13 °N, East Pacific Rise. Can. Mineral., 25577-25588.Embley R. W., Johasson J. R., Perfit M. R. et al. (1988) Submersible investigation of an extinct hydrothermal system on the Galapagos Ridge: sulfide, mounds, stockwork zone, and differentiated lavas. Can. Mineral., 26, 517-539.Baker E. T., Lavelle J. W., Feely R. A., Massoth G. J., Walker S. L., Lupton J. E. (1989) Episodic venting of hydrothermal fluids from the Juan de Fuca Ridge. J. Geophys. Res., 94 (B7), 9237-9250.Fouquet Y., Juniper S. K. (1988) Filamentous iron-silica deposits from modern and ancient hydrothermal sites. Can. Mineral., 26, 859-870.Baross J. A., Deming J. W. (1983) Growth of “black smo ker” bacteria at temperatures of at least 250 °C. Nature, 303, 423-426.Fouquet Y., Von Stackelberg U., Charlou J.-L. et al. (1993) Metallogenesis in back-arc environments: the Lau Basin example. Econ. Geol., 88, 2154-2181.Binns R. A., Scott S. D. (1993) Actively forming polymetallic sulfide deposits associated with felsic volcanic rocks in the eastern Manus back-arc basin, Papua New Guinea. Econ. Geol., 88 (8), 2226-2236.Karl D. M. (1995) Ecology of free-living, hydrothermal vent microbial communities. The microbiology deep-sea hydrothermal vents. N. Y., CRC Press, 35-124.Blackburn T. J., Olsen P. E., Bowring S. A. et al. (2013) Zircon U-Pb geochronology links the end – Triassic extinction with the Central Atlantic Magmatic Province. science, 340, 941-945. doi: 10.1126/science.1234204Konn C., Charlou J. L., Donval J. P. et al. (2009) Hydrocarbons and oxidized organic compounds in hydrothermal fluids from Rainbow and Lost City ultrama fichosted vents. Chem. Geol., 258, 299-314. doi: 10.1016/j.chemgeo.2008.10.034Butterfield D. A., Massoth G. J. (1994) Geochemistry of north Cleft segment vent fluids: Temporal changes in chlorinity and their possible relation to recent volcanism. J. Geophys. Res., 99, 4951-4968.Lebedinskii V. I. (1962) Stratum intrusions in the Taurian series and their role in the geological history of the Crimean Mountains. Izv. AN SSSR. Ser. Geol., (4), 32-39. (In Russ.)Cook T., Stakes D. (1995) Biogeological mineralization in deep-sea hydrothermal deposits. science, 267, 1975-1979.Lysenko V. I. (2019) Lava paleoflows of Triassic volcanism in the Southwestern part of the Crimean Mountains. scientific notes of the Crimean Federal University named after V. I. Vernadsky. Geography. Geology, 5 (3), 306-325. (In Russ.)Corliss J., Dymond J., Gordon L. I., Edmond J. M. et al. (1979) Submarine Thermal Springs on the Galápagos Rift. Sci. Magaz., 203 (4385), 1073-1083. doi: 10.1126/science.203.4385.1073Lysenko V. I., Sadykov S. A., Mikhailichenko T. V. (2022) Hydrothermal-bacterial structures with a brachiopod fauna on the surface of Tessel paleovolcano (south coast of Crimea). Lithosphere (Russia), 22 (4), 497-511. (In Russ.)Doe B. R. (1994) Zinc, copper, and lead in mid-ocean ridge basalts and the source rock control on Zn/Pb in oceanridge hydrothermal deposits. Geochim. Cosmochim. Acta, 58, 2215-2223.Malyshev A. I. (2015) Gas factor in endogenous processes. Ekaterinburg, RIO UB RAS Publ., 324 p. (In Russ.)Embley R. W., Johasson J. R., Perfit M. R. et al. (1988) Submersible investigation of an extinct hydrothermal system on the Galapagos Ridge: sulfide, mounds, stockwork zone, and differentiated lavas. Can. Mineral., 26, 517-539.Markhinin E. K. (1980) Volcanoes and life. Moscow, Mysl’ Publ., 196 p. (In Russ.)Fouquet Y., Juniper S. K. (1988) Filamentous iron-silica deposits from modern and ancient hydrothermal sites. Can. Mineral., 26, 859-870.Maslennikov V. V. (1999) Sedimentogenesis, halmyrolysis and ecology of pyrite-bearing paleohydrothermal fields. Miass, IMin UB RAS, 348 p. (In Russ.)Fouquet Y., Von Stackelberg U., Charlou J.-L. et al. (1993) Metallogenesis in back-arc environments: the Lau Basin example. Econ. Geol., 88, 2154-2181.Maslennikov V. V., Ayupova N. R., Maslennikova S. P., Tseluiko A. S. (2016) Hydrothermal biomorphoses of sulfide deposits: microtextures, trace elements and detection criteria. Ekaterinburg, RIO UrO RAN Publ., 388 p. (In Russ.)Karl D. M. (1995) Ecology of free-living, hydrothermal vent microbial communities. The microbiology deep-sea hydrothermal vents. N. Y.: CRC Press, 35-124.Polonik N. S. (2018) Study of the gas-saturated hydrothermal fluid of the underwater volcano Piipa. Volcanism and related processes. Proceedings of the XXI Regional scientific conference dedicated to the Day of the Volcanologist. Petropavlovsk-Kamchatsky, IViS DVO RAN, 197-199. (In Russ.)Konn C., Charlou J. L., Donval J. P. et al. (2009) Hydrocarbons and oxidized organic compounds in hydrothermal fluids from Rainbow and Lost City ultrama fichosted vents. Chem. Geol., 258, 299-314. doi: 10.1016/j.chemgeo.2008.10.034Seliverstov N. I., Torokhov P. V., Egorov Yu. O. et al. (1994) Active seeps and carbonates from the Kamchatsky Gulf (East Kamchatka) . Bull. Geol. Soc. Denmark, 41, 50-54.Seliverstov N. I., Torokhov P. V., Egorov Yu. O. et al. (1994) Active seeps and carbonates from the Kamchatsky Gulf (East Kamchatka). Bull. Geol. Soc. Denmark, 41, 50-54.Torokhov P. V., Taran Y. A. (1994) Hydrothermal fields of the Piip submarine volcano, Komandorsky Back-Arc Basin: Chemistry and origin of vent mineralization and bubbling gas. Bull. Geol. Soc. Denmark, 41, 55-64.Torokhov P. V., Taran Y. A. (1994) Hydrothermal fields of the Piip submarine volcano, Komandorsky Back-Arc Basin: Chemistry and origin of vent mineralization and bubbling gas. Bull. Geol. Soc. Denmark, 41, 55-64.Verati C., De Donato P., Prieur D., Lancelot J. (1999) Evidence of bacterial activity from micrometerscale layer analyses of black-smoker sulfide structures (Pito Seamount Site, Easter microplate). Chem. Geol., 158 (3-4), 257-269. doi: 10.1016/S0009-2541(99)00054-6Verati C., De Donato P., Prieur D., Lancelot J. (1999) Evidence of bacterial activity from micrometerscale layer analyses of black-smoker sulfide structures (Pito Seamount Site, Easter microplate). Chem. Geol., 158 (3-4), 257-269. doi: 10.1016/S0009-2541(99)00054-6Yudovich Ya. E., Ketris M. P. (2011) Geochemical indicators of lithogenesis (lithological geochemistry). Syktyvkar, Geoprint Publ., 742 p. (In Russ.)

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