Sr, C and O isotope systematics in the Pucara Basin, central Peru - Comparison between Mississippi Valley-type deposits and barren areas

A combined Sr, O and C isotope study has been carried out in the Pucara basin, central Peru, to compare local isotopic trends of the San Vicente and Shalipayco Zn-Pb Mississippi Valley-type (MVT) deposits with regional geochemical patterns of the sedimentary host basin. Gypsum, limestone and regional replacement dolomite yield Sr-87/Sr-86 ratios that fall within or slightly below the published range of seawater Sr-87/Sr-86 values for the Lower Jurassic and the Upper Triassic. Our data indicate that the Sr isotopic composition of seawater between the Hettangian and the Toarcian may extend to lower Sr-87/Sr-86 ratios than previously published values. An Sr-87-enrichment is noted in (1) carbonate rocks from the lowermost part of the Pucara basin, and (2) different carbonate generations at the MVT deposits. This indicates that host rocks at MVT deposits and in the lowermost part of the carbonate sequence interacted with Sr-87-enriched fluids. The fluids acquired their radiogenic nature by interaction with lithologies underlying the carbonate rocks of the Pucara basin. The San Ramon granite, similar Permo-Triassic intrusions and their elastic derivatives in the Mitu Group are likely sources of radiogenic Sr-87. The Brazilian shield and its erosion products are an additional potential source of radiogenic Sr-87. Volcanic rocks of the Mitu Group are not a significant source for radiogenic Sr-87; however, molasse-type sedimentary rocks and volcaniclastic rocks cannot be ruled out as a possible source of radiogenic Sr-87. The marked enrichment in Sr-87 of carbonates toward the lower part of the Pucara Group is accompanied by only a slight decrease in delta(18)O values and essentially no change in delta(13)C values, whereas replacement dolomite and sparry carbonates at the MVT deposits display a coherent trend of progressive Sr-87-enrichment, and O-18- and C-13-depletion. The depletion in O-18 in carbonates from the MVT deposits are likely related to a temperature increase, possibly coupled with a O-18-enrichment of the ore-forming fluids. Progressively lower delta(13)C values throughout the paragenetic sequence at the MVT deposits are interpreted as a gradually more important contribution from organically derived carbon. Quantitative calculations show that a single fluid-rock interaction model satisfactorily reproduces the marked Sr-87-enrichment and the slight decrease in delta(18)O values in carbonate rocks from the lower part of the Pucara Group. By contrast, the isotopic covariation trends of the MVT deposits are better reproduced by a model combining fluid mixing and fluid-rock interaction. The modelled ore-bearing fluids have a range of compositions between a hot, saline, radiogenic brine that had interacted with lithologies underlying the Pucara sequence and cooler, dilute brines possibly representing local fluids within the Pucara sequence. The composition of the local fluids varies according to the nature of the lithologies present in the neighborhood of the different MVT deposits. The proportion of the radiogenic fluid in the modelled fluid mixtures interacting with the carbonate host rocks at the MVT deposits decreases as one moves up in the stratigraphic sequence of the Pucara Group.

Systematics of snow voles (Chionomys, Arvicolinae) revisited.

To elucidate the evolutionary history of snow voles, genus Chionomys, we studied the phylogeography of Chionomysnivalis across its range and investigated its relationships with two congeneric species, Chionomysgud and Chionomysroberti, using independent molecular markers. Analyses were based on mitochondrial (~940 bp cyt b) and Y-chromosomal (~2020 bp from three introns) genetic variation. Our data provide conclusive evidence for a Caucasian and Middle Eastern origin for the three species and a subsequent westward expansion of C.nivalis. In addition, we discuss the taxonomic status of the genus Chionomys in relation to the genus Microtus.

Seeing the Wood through the Trees: The Current State of Higher Systematics in the Strepsirhini.

Strepsirhines comprise 10 living or recently extinct families, ≥50% of extant primate families. Their phylogenetic relationships have been intensively studied, but common topologies have only recently emerged; e.g. all recent reconstructions link the Lepilemuridae and Cheirogaleidae. The position of the indriids, however, remains uncertain, and molecular studies have placed them as the sister to every clade except Daubentonia, the preferred sister group of morphologists. The node subtending Afro-Asian lorisids has been similarly elusive. We probed these phylogenetic inconsistencies using a test data set including 20 strepsirhine taxa and 2 outgroups represented by 3,543 mtDNA base pairs, and 43 selected morphological characters, subjecting the data to maximum parsimony, maximum likelihood and Bayesian inference analyses, and reconstructing topology and node ages jointly from the molecular data using relaxed molecular clock analyses. Our permutations yielded compatible but not identical evolutionary histories, and currently popular techniques seem unable to deal adequately with morphological data. We investigated the influence of morphological characters on tree topologies, and examined the effect of taxon sampling in two experiments: (1) we removed the molecular data only for 5 endangered Malagasy taxa to simulate 'extinction leaving a fossil record'; (2) we removed both the sequence and morphological data for these taxa. Topologies were affected more by the inclusion of morphological data only, indicating that palaeontological studies that involve inserting a partial morphological data set into a combined data matrix of extant species should be interpreted with caution. The gap of approximately 10 million years between the daubentoniid divergence and those of the other Malagasy families deserves more study. The apparently contemporaneous divergence of African and non-daubentoniid Malagasy families 40-30 million years ago may be related to regional plume-induced uplift followed by a global period of cooling and drying. © 2013 S. Karger AG, Basel.

Mineralogical, K-Ar, stable and Sr isotope systematics of K-white micas during very low-grade metamorphism of limestones (Helvetic nappes, Western Switzerland)

Mineralogical, K-Ar, Rb-Sr and stable isotope analyses have been carried out on K-white micas from Helvetic Malm limestones in order to examine their evolution during very low- to low-grade Alpine metamorphism, associated with intense ductile deformation. Metamorphic temperatures were estimated al approximately 300-degrees-C from stable isotopes (quartz-calcite thermometry), occurrence of chloritoid, and `'epizonal'' illite crystallinity index. K-white micas consist of variable mixtures of 2M, phengite and muscovite, as revealed by detailed X-ray diffraction analyses using peak decomposition of the (060, 331) spectra. K-Ar apparent ages display a strong grain-size dependence in which mainly fine-grained size fractions (< 2 mum) record Alpine ages (37-15 Ma). However, these ages provide a relative rather than an absolute chronology of the diachronous Alpine metamorphic evolution of the Helvetic nappes. The resetting of the K-Ar isotopic system of K-white micas to Alpine metamorphic conditions reflects an apparent combination of crystallization/recrystallization and radiogenic Ar-40 diffusion loss. The oxygen isotope compositions of micas (+ 15 to + 22 parts per thousand) are intermediate between detrital and O-18-enriched values expected for micas neoformed within an abundant marine carbonate matrix. No isotopic equilibrium has been reached between calcite and micas. The variable depletion of hydrogen isotope compositions (- 126 to - 82 parts per thousand) is influenced by the interaction with organic matter under closed-system conditions. Organic matter, if not removed, may also represent a serious source of error in K-Ar age determination, by introducing radiogenic Ar-40 contamination. Sr-87/Sr-86 isotope ratios of micas range from 0.70879 to 0.70902 with one outlier at 0.71794. The low values reflect Sr exchange with calcite occurring during crystallization/recrystallization of micas under closed-system conditions.

Low latitude Paleocene to early Eocene radiolarian systematics, biochronology and paleoenvironmental analysis

Highly diverse radiolarian faunas of latest Maastrichtian to early Eocene age have been recovered from the low latitude realm in order to contribute to the clarification of radiolarian taxonomy, construct a zonation based on a discrete sequence of co-existence intervals of species ranging from the late Paleocene to early Eocene and to describe a rich low latitude latest Cretaceous to late Paleocene fauna. 225 samples of late Paleocene to early Eocene age have been collected from ODP Leg 171 B-Hole 1051 A (Blake Nose), DSDP Leg 43-Site 384 (Northwest Atlantic) and DSDP Leg 10-Sites 86, 94, 95, 96. Sequences consist of mainly pelagic oozes and chalks, with some clay and ash layers. A new imaging technique is devised to perform (in particular on topotypic material) both transmitted light microscopy and SEM imaging on individual radiolarian specimens. SEM precedes transmitted light imaging. Radiolarians are adhered to a cover slip (using nail varnish) which is secured to a stub using conductive levers. Specimens are then photographed in low vacuum (40-50Pa; 0.5mbar), which enables charge neutralization by ionized molecules of the chamber atmosphere. Thus gold coating is avoided and subsequently this allows transmitted light imaging to follow. The conductive levers are unscrewed and the cover slip is simply overturned and mounted with Canada balsam. In an attempt towards a post-Haeckelian classification, the initial spicule (Entactinaria), micro- or macrosphere (Spumellaria) and initial spicule and cephalis (Nassellaria) have been studied by slicing Entactinaria and Spumellaria, and by tilting Nassellaria in the SEM chamber. A new genus of the family Coccodiscidae is erected and Spongatractus HAECKEL is re-located to the subfamily Axopruinae. The biochronology has been carried out using the Unitary Association Method (Guex 1977, 1991). A database recording the occurrences of 112 species has been used to establish a succession of 22 Unitary Associations. Each association is correlated to chronostratigraphy via calcareous microfossils that were previously studied by other authors. The 22 UAs have been united into seven Unitary Associations Zones (UAZones) (JP10- JE4). The established zones permit to distinguish supplementary subdivisions within the existing zonation. The low-latitude Paleocene radiolarian zonation established by Sanfilippo and Nigrini (1998a) is incomplete due to the lack of radiolarian-bearing early Paleocene sediments. In order to contribute to the study of sparsely known low latitude early Paleocene faunas, 80 samples were taken from the highly siliceous Guayaquil Formation (Ecuador). The sequence consists of black cherts, shales, siliceous limestones and volcanic ash layers. The carbonate content increases up section. Age control is supplied by sporadic occurrences of silicified planktonic foraminifera casts. One Cretaceous zone and seven Paleocene zones have been identified. The existing zonation for the South Pacific can be applied to the early-early late Paleocene sequence, although certain marker species have significantly shorter ranges (notably Buryella foremanae and B. granulata). Despite missing marker species in the late Paleocene, faunal distribution correlates reasonably to the Low-Latitude zonation. An assemblage highly abundant in Lithomelissa, Lophophaena and Cycladophora in the upper RP6 zone (correlated by the presence of Pterocodon poculum, Circodiscus circularis, Pterocodon? sp. aff. P. tenellus and Stylotrochus nitidus) shows a close affinity to contemporaneous faunas reported from Site 1121, Campbell Plateau. Coupled with a high diatom abundance (notably Aulacodiscus spp. and Arachnoidiscus spp.), these faunas are interpreted as reflecting a period of enhanced biosiliceous productivity during the late Paleocene. The youngest sample is void of radiolarians, diatoms and sponge spicules yet contains many pyritized infaunal benthic foraminifera which are akin to the midway-type fauna. The presence of this fauna suggests deposition in a neritic environment. This is in contrast to the inferred bathyal slope depositional environment of the older Paleocene sediments and suggests a shoaling of the depositional environment which may be related to a coeval major accretionary event. RESUME DE LA THESE Des faunes de radiolaires de basses latitudes très diversifiées d'âge Maastrichtien terminal à Eocène inférieur, ont été étudiées afin de contribuer à la clarification de leur taxonomie, de construire une biozonation basée sur une séquence discrète d'intervalles de coexistence des espèces d'age Paléocène supérieur à Eocène inférieur et de décrire une riche faune de basse latitude allant du Crétacé terminal au Paléocène supérieur. L'étude de cette faune contribue particulièrement à la connaissance des insaisissables radiolaires de basses latitudes du Paléocène inférieur. 225 échantillons d'âge Paléocène supérieur à Eocène inférieur provenant des ODP Leg 171B-Site 1051A (Blake Nose), Leg DSDP 43-Site 384 (Atlantique Nord -Ouest) et des DSDP Leg 10 -Sites 86, 94, 95, 96, ont été étudiés. Ces séquences sont constituées principalement de « ooze » et de « chalks »pélagiques ainsi que de quelques niveaux de cendres et d'argiles. Une nouvelle technique d'imagerie a été conçue afin de pouvoir prendre conjointement des images en lumière transmise et au Microscope Electronique à Balayage (MEB) de spécimens individuels. Ceci à été particulièrement appliqué à l'étude des topotypes. L'imagerie MEB précède l'imagerie en lumière transmise. Les radiolaires sont collés sur une lame pour micropaléontologie (au moyen de vernis à ongles) qui est ensuite fixée à un porte-objet à l'aide de bras métalliques conducteurs. Les spécimens sont ensuite photographiés en vide partiel (40-50Pa; 0.5mbar), ce qui permet la neutralisation des charges électrostatiques dues à la présence de molécules ionisées dans l'atmosphère de la chambre d'observation. Ainsi la métallisation de l'échantillon avec de l'or n'est plus nécessaire et ceci permet l'observation ultérieure en lumière transmise. Les bras conducteurs sont ensuite dévissés et la lame est simplement retournée et immergée dans du baume du Canada. Dans une approche de classification post Haeckelienne, le spicule initial (Entactinaires), la micro- ou macro -sphère (Spumellaires) et le spicule initial et cephalis (Nassellaires) ont été étudiés. Ceci a nécessité le sectionnement d'Entactinaires et de Spumellaires, et de pivoter les Nassellaires dans la chambre d'observation du MEB. Un nouveau genre de la Famille des Coccodiscidae a été érigé et Spongatractus HAECKEL à été réassigné à la sous-famille des Axopruninae. L'analyse biostratigraphique à été effectuée à l'aide de la méthode des Associations Unitaires {Guex 1977, 1991). Une base de données enregistrant les présences de 112 espèces à été utilisée poux établir une succession de 22 Associations Unitaires. Chaque association est corrélée à la chronostratigraphie au moyen de microfossiles calcaires précédemment étudiés par d'autres auteurs. Les 22 UAs ont été combinées en sept Zones d'Associations Unitaires (UAZones) (JP10- JE4). Ces Zones permettent d'insérer des subdivisions supplémentaires dans la zonation actuelle. La zonation de basses latitudes du Paléocène établie par Sanfilippo et Nigrini (1998a) est incomplète due au manque de sédiments du Paléocène inférieur contenant des radiolaires. Afin de contribuer à l'étude des faunes peu connues des basses latitudes du Paléocène inférieur, 80 échantillons ont été prélevés d'une section siliceuse de la Formation de Guayaquil (Equateur). La séquence est composée de cherts noirs, de shales, de calcaires siliceux et de couches de cendres volcaniques. La fraction carbonatée augmente vers le haut de la section. Des contraintes chronologiques sont fournies par la présence sporadique de moules de foraminifères planctoniques. Une zone d'intervalles du Crétacé et sept du Paléocène ont été mises en évidence. Bien que certaines espèces marqueur ont des distributions remarquablement plus courtes (notamment Buryella foremanae et B. granulata), la zonation existante pour le Pacifique Sud est applicable à la séquence d'age Paléocène inférieure à Paléocène supérieur basal étudiée. Malgré l'absence d'espèces marqueur du Paléocène supérieur, la succession faunistique se corrèle raisonnablement avec la zonation pour les basses latitudes. Un assemblage contenant d'abondants représentant du genre Lithomelissa, Lophophaena et Cycladophora dans la zone RP6 (correlée par la présence de Pterocodon poculum, Circodiscus circularis, Pterocodon? sp. aff. P. tenellus et Stylotrochus nitidus) montre une grande similitude avec certaines faunes issues des hauts latitudes et d'age semblable décrites par Hollis (2002, Site 1121, Campbell Plateau). Ceci, en plus d'une abondance importante en diatomés (notamment Aulacodiscus spp. et Arachnoidiscus spp.) nous mènent à interpréter cette faune comme témoin d'un épisode de productivité biosiliceuse accrue dans le Paléocène supérieur. L'échantillon le plus jeune, dépourvu de radiolaires, de diatomés et de spicules d'éponge contient de nombreux foraminifères benthiques infaunaux pyritisés. Les espèces identifiées sont caractéristiques d'une faune de type midway. La présence de ces foraminifères suggère un environnement de type néritique. Ceci est en contraste avec l'environnement de pente bathyale caractérisent les sédiments sous-jacent. Cette séquence de diminution de la tranche d'eau peut être associée à un événement d'accrétion majeure. RESUME DE LA THESE (POUR LE GRAND PUBLIC) Les radiolaires constituent le groupe de plancton marin le plus divers et le plus largement répandu de l'enregistrement fossile. Un taux d'évolution rapide et une variation géographique considérable des populations font des radiolaires un outil de recherche sans égal pour la biostratigraphie et la paléocéanographie. Néanmoins, avant de pouvoir les utiliser comme outils de travail, il est essentiel d'établir une solide base taxonomique. L'étude des Radiolaires peut impliquer plusieurs techniques d'extraction, d'observation et d'imagerie qui sont dépendantes du degré d'altération diagénétique des spécimens. Le squelette initial, qu'il s'agisse d'un spicule initial (Entactinaria), d'une micro- ou macro -sphère (Spumellaria) ou d'un spicule initial et d'un cephalis (Nassellaria), est l'élément le plus constant au cours de l'évolution et devrait représenter le fondement de la systématique. Des échantillons provenant de carottes de basses latitudes du Deep Sea Drilling Project et de l' Ocean Drilling ont été étudiés. De nouvelles techniques d'imagerie et de sectionnement ont été développées sur des topotypes de radiolaires préservés en opale, dans le but d'étudier les caractéristiques de leur squelette initial qui n'étaient pas visibles dans leur illustration originale. Ceci aide entre autre à comparer des spécimens recristallisés en quartz, provenant de terrains accrétés, avec les holotypes en opale de la littérature. La distribution des espèces étudiés a fourni des données biostratigraphiques qui ont été compilées à l'aide de la méthode des Associations Unitaires (Guez 1977, 1991). Il s'agit d'un modèle mathématique déterministe conçu pour exploiter la totalité de l'assemblage plutôt que de se confiner à l'utilisation de taxons marqueurs individuels. Une séquence de 22 Associations Unitaires a été établie pour la période allant du Paléocène supérieur à l'Éocène inférieur. Chaque Association Unitaire a été corrélée à l'échelle de temps absolue à l'aide de microfossiles calcaires. Les 22 UAs ont été combinées en sept Zones d'Associations Unitaires (JP10- JE4). Ces Zones permettent d'insérer des subdivisions supplémentaires dans la zonation actuelle. Les radiolaires du Paléocène inférieur à moyen des basses latitudes sont rares. Les meilleures sections connues se trouvent dans les hautes latitudes (Nouvelle Zélande). Quelques assemblages épars ont été mentionnés par le passé en Californie, en Équateur et en Russie. Une séquence siliceuse de 190 mètres dans la Formation de Guayaquil (Équateur), s'étendant du Maastrichtien supérieur au Paléocène supérieur, a fourni des faunes relativement bien préservées. L'étude de ces faunes a permis de mettre en évidence la première séquence complète de radiolaires de basses latitudes dans le Paléocène inférieure. Huit zones allant du Crétacé terminal au Paléocène supérieur ont pu être appliqués et la présence de foraminifères planctoniques a fournie plusieurs points d'attache chronologiques. Dans le Paléocène supérieur, un riche assemblage contenant d'abondants diatomés et radiolaires ayant des similitudes faunistiques marquantes avec des assemblages de hautes latitudes de Nouvelle Zélande, témoigne d'un épisode de productivité biosiliceuse accrue pendant cette période. Étant donné que la pointe du continent sud-américain et l'Antarctique étaient plus proches au cours du Paléocène, ce phénomène peut être expliqué par le transport, le long de la côte ouest de l'Amérique du Sud, d'eaux riches en nutriments en provenance de l'Océan Antarctique. Suite à cet épisode, l'enregistrement en radiolaires est interrompu. Ceci peut être associé à des événements tectoniques régionaux qui ont eu pour effet de diminuer la tranche d'eau relative, rendant l'environnement plus favorable aux foraminifères benthiques qui sont abondamment présents dans l'échantillon le plus jeune de la séquence.

Stable isotope (C, O, S) systematics of the mercury mineralization at Idrija, Slovenia: constraints on fluid source and alteration processes

The world-class Idrija mercury deposit (western Slovenia) is hosted by highly deformed Permocarboniferous to Middle Triassic sedimentary rocks within a complex tectonic structure at the transition between the External Dinarides and the Southern Alps. Concordant and discordant mineralization formed concomitant with Middle Triassic bimodal volcanism in an aborted rift. A multiple isotopic (C, O, S) investigation of host rocks and ore minerals was performed to put constraints on the source and composition of the fluid, and the hydrothermal alteration. The distributions of the delta(13)C and delta(18)O values of host and gangue carbonates are indicative of a fracture-controlled hydrothermal system, with locally high fluid-rock ratios. Quantitative modeling of the delta(13)C and delta(18)O covariation for host carbonates during temperature dependent fluid-rock interaction, and concomitant precipitation of void-filling dolomites points to a slightly acidic hydrothermal fluid (delta(13)Capproximate to-4parts per thousand and delta(18)Oapproximate to+10parts per thousand), which most likely evolved during isotopic exchange with carbonates under low fluid/rock ratios. The delta(34)S values of hydrothermal and sedimentary sulfur minerals were used to re-evaluate the previously proposed magmatic and evaporitic sulfur sources for the mineralization, and to assess the importance of other possible sulfur sources such as the contemporaneous seawater sulfate, sedimentary pyrite, and organic sulfur compounds. The delta(34)S values of the sulfides show a large variation at deposit down to hand-specimen scale. They range for cinnabar and pyrite from -19.1 to +22.8parts per thousand, and from -22.4 to +59.6parts per thousand, respectively, suggesting mixing of sulfur from different sources. The peak of delta(34)S values of cinnabar and pyrite close to 0parts per thousand is compatible with ore sulfur derived dominantly from a magmatic fluid and/or from hydrothermal leaching of basement rocks. The similar stratigraphic trends of the delta(34)S values of both cinnabar and pyrite suggest a minor contribution of sedimentary sulfur (pyrite and organic sulfur) to the ore formation. Some of the positive delta(34)S values are probably derived from thermochemical reduction of evaporitic and contemporaneous seawater sulfates.

DNA barcoding of Corsican mayflies (Ephemeroptera) with implications on biogeography, systematics and biodiversity

Mayflies (Ephemeroptera) are known to generally present a high degree of insular endemism: half of the 28 species known from Corsica and Sardinia are considered as endemic. We sequenced the DNA barcode (a fragment of the mitochondrial COI gene) of 349 specimens from 50 localities in Corsica, Sardinia, continental Europe and North Africa. We reconstructed gene trees of eight genera or species groups representing the main mayfly families. Alternative topologies were built to test if our reconstructions suggested a single or multiple Corsican/Sardinian colonization event(s) in each genus or species group. A molecular clock calibrated with different evolution rates was used to try to link speciation processes with geological events. Our results confirm the high degree of endemism of Corsican and Sardinian mayflies and the close relationship between these two faunas. Moreover, we have evidence that the mayfly diversity of the two islands is highly underestimated as at least six new putative species occur on the two islands. We demonstrated that the Corsican and Sardinian mayfly fauna reveals a complex history mainly related to geological events. The Messinian Salinity Crisis, which is thought to have reduced marine barriers, thus facilitating gene flow between insular and continental populations, was detected as the most important event in the speciation of most lineages. Vicariance processes related to the split and rotation of the Corso-Sardinian microplate had a minor impact as they involved only two genera with limited dispersal and ecological range. Colonization events posterior to the Messinian Salinity Crisis had only marginal effects as we had indication of recent gene flow only in two clades. With very limited recent gene flow and a high degree of endemism, mayflies from Corsica and Sardinia present all the criteria for conservation prioritization.