The Role of Magmatism in Hydrocarbon Generation in Sedimented Rifts: a Nd Isotope Perspective from Mid-Cretaceous Methane-Seep Deposits of the Basque-Cantabrian Basin, Spain

Studies on the involvement of intrusive magmatism in hydrocarbon generation within sedimentary basins have gained momentum owing to increasing appraisal of the role that such processes may play in controlling global carbon cycle perturbations, and the exploration potential of the volcanic sedimentary basins. Nevertheless, for many areas the causal link between the intrusions and surrounding hydrocarbon systems remains disputed, encouraging a search for methods that could aid in identifying different hydrocarbon sources. Here, we have performed a multi-proxy geochemical study of the middle Cretaceous methane-seep deposits of the Basque-Cantabrian Basin, an early-stage, peri-cratonic rift marking the Mesozoic opening of the Bay of Biscay. Infilled by a thick sedimentary succession intruded by shallow-level igneous bodies, the basin shares analogies with modern young, sedimented rifts that sustain hydrocarbon seepage. We have applied a novel approach that uses the Nd isotope composition of the seep deposits to constrain the relationship between hydrocarbon seepage and igneous activity, and to explore the general potential of Nd isotopes to trace magmatic-influenced fluids in volcanic sedimentary basins. The Nd isotope data have been combined with rare earth element analyses and carbon and oxygen isotope measurements, providing broad insight into the former composition of the seeping fluids. For three out of four investigated seeps, the Nd isotope ratios observed in authigenic seep carbonates include signatures markedly more radiogenic than that reconstructed for background seawater-derived pore waters. The level of this Nd-143-enrichment varies both between and within individual deposits, reflecting spatial and temporal differences in fluid composition typical of seep-related environments. The radiogenic Nd isotope signals provide evidence of subseafloor interactions between the seeping fluids and mafic igneous materials, supporting the model of an igneous control on the mid-Cretaceous methane expulsion in the Basque-Cantabrian Basin. The thermogenic origin of the methane is in accord with the moderately negative delta C-13 values and paragenetic successions observed in the studied seep carbonates. For a single deposit, its relatively unradiogenic Nd isotope composition can be attributed to the smallest size and shallowest emplacement depth of the underlying intrusion, likely resulting in a short-lived character and limited hydrocarbon-generation potential of the associated contact metamorphism. The study demonstrates that Nd isotope analyses of seep carbonates offer a tool in disentangling methane fluxes from different organic matter alteration pathways for the numerous, both fossil and modern sedimented rifts for which the involvement of various methane sources remains insufficiently understood.This work was supported by the National Science Centre, Poland (grant No. 2016/23/D/ST10/00444; to MJ) , and the Eusko Jaurlaritza (Ikerketa Taldeak IT930-16) and the Spanish State Research Agency (project PID2019-105670GB-I00/AEI/10.13039/501100011033; both to LMA

Occurrence and contents of arsenic, antimony and selenium in waters and other elements of the environment

Arsen, antymon i selen należą do pierwiastków śladowych występujących w środowisku. Ich wszechobecne mikrozwiązki o złożonych właściwościach chemicznych wzbudzają ogromne zainteresowanie wśród wielu naukowców stając się przedmiotem badań naukowych. Przyczyną nowego spojrzenia na obecność i rolę mikrozwiązków w środowisku jest ciągły rozwój metod analitycznych, toksykologii, biochemii, chemii środowiska i ochrony środowiska. Wraz z rozwojem tych dziedzin naukowych mamy coraz więcej informacji odnośnie występowania i roli arsenu, antymonu i selenu we wszystkich ekosystemach. Rozpatrując występowanie, właściwości chemiczne w tym i ekotoksyczność nie sposób rozpatrywać środowiska wodnego w oderwaniu od innych jego elementów. Traktując ekosystem jako integralną całość, której elementy połączone są wzajemnymi zależnościami i wpływami, omówiono rolę arsenu, antymonu i selenu w różnych elementach środowiska naturalnego, począwszy od atmosfery, przez litosferę do hydrosfery, omówiono również rolę fizjologiczną (w tym toksykologię) i zawartości w tkankach organizmów roślinnych i zwierzęcych. Występowanie arsenu w środowisku, jest pierwiastkiem należącym do grupy Va układu okresowego i przejawia właściwości amfoteryczne. W zależności od warunków oksydacyjno-redukcyjnych środowiska występuje na czterech stopniach utlenienia (As3-, As0, As3+, As5+). Najczęściej występuje As (V) w postaci anionu H2AsO4- oraz As (III) jako H3AsO3, który dominuje w warunkach redukcyjnych o niskim pH. W stanie wolnym występuje w odmianach alotropowych i, ß i i. Tworzy szereg anionów kompleksowych, AsO43- zachowuje się jak fosforany i wanadany, a także występuje łącznie z metalami Cu, Pb, Zn, Co, Ni, Fe, Ag i Au. Może występować w postaci nieorganicznej i organicznej 1÷6 . Za naturalną zawartość arsenu w powietrzu, gdzie ulega on łatwemu rozprzestrzenianiu pod wpływem wiejących wiatrów przyjmuje się zakres od 0,01 do 1 ng/m3. Do źródeł naturalnych arsenu w atmosferze zaliczamy: wybuchy wulkanów, falowanie powierzchni mórz, procesy mikrobiologiczne itp., natomiast źródła antropogeniczne to: spalanie węgla, wydobycie surowców mineralnych, produkcja akumulatorów, nawożenie gleb, przemysł hutniczy i metalurgiczny. Największe stężenia arsenu w powietrzu odnotowywane są na terenach miejskich od kilku ng do kilkudziesięciu žg w m3 i uprzemysłowionych, gdzie może przekraczać 1 žg/m3. W powietrzu atmosferycznym występuje głównie arsen nieorganiczny. Związki arsenu, antymonu i selenu są śladowymi składnikami chemicznymi ekosystemów (w tym oczywiście ekosystemów wodnych) coraz częściej monitorowanymi w środowisku. Zainteresowanie oznaczeniami tych pierwiastków wynika z kilku przyczyn. Pierwiastki te rzadko osiągają w (nawet zanieczyszczonym) środowisku stężenia toksyczne, jednakże niewielka rozpiętość dawki przyjmowanej przez organizmy (często koniecznej dla ich prawidłowego funkcjonowania) i dawki toksycznej przy powszechności ich występowania wymaga kontroli. Zawartość związków arsenu, antymonu i selenu w środowisku może stanowić element monitoringu rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń, informować o nasileniu procesów antropopresyjnych. Wreszcie istotnym staje się określanie poziomu naturalnego - tła hydrogeochemicznego, bądź przy niemożności wykluczenia zmian antropopresyjnych, poziomu odniesienia dla czasu wykonania analizy. Istotności nabiera tu rozróżnienie form występowania pierwiastków w środowisku - analiza specjacyjna [60]. Oznaczenia takie rozszerzając wiedzę o środowisku naturalnym stanowią często punkt odniesienia przy określaniu tendencji zachodzących w ekosystemach i ich dynamiki, co za tym idzie stanowiąc podstawę do dalszych działań w zakresie czy ochrony środowiska czy inżynierii ekologicznej.Arsenic, antimony and selenium are trace elements occurring in the environment. Their ubiquitous microcompounds of complex chemical properties arouse immense interest among many scientists, becoming the subject of scientific research. Continuous development of analytical methods, toxicology, biochemistry, environmental chemistry and environmental protection is a cause of a new look on presence and role of microcompounds in the environment. Along with development of these scientific disciplines we have more and more information regarding the occurrence and the role of arsenic, antimony and selenium in all ecosystems. Considering the occurrence, chemical properties (including ecotoxicity) it is not possible to consider water environment in isolation from other elements. Treating ecosystem as an integrity, which elements are connected with mutual relationships and influences, the role of arsenic, antimony and selenium in different elements of the natural environment (starting from atmosphere, through lithosphere to hydrosphere) is discussed. Also physiological role (including toxicology) of As, Sb and Se as well as content of these elements in tissues of plant and animal organisms is discussed. As, Sb and Se compounds are trace chemical components of ecosystems (including of course water systems) often monitored in the environment. Interest of determination of these elements results from several reasons. As, Sb and Se elements seldom reach toxical concentrations, but small difference between dose accepted by organisms (often necessary for their correct functioning) and toxical dose, their concentration requires control. Content of As, Sb and Se compounds in the environment may be a component of pollution spread monitoring. Finally it becomes necessary to determine natural level - hydrogeochemical background, or when it is not possible to exclude anthropopression changes, reference level for analysis time. It also becomes essential to differentiate forms of compound occurrence in the environment - speciation analysis. Such analysis extending knowledge of natural environment is often point of reference when tendencies and their dynamics occurring in ecosystems are determined. This means that they may become base for further activities in the scope of environment protection and ecological engineering

Scatter Search based algorithms for min-max regret task scheduling problems with interval uncertainty

Uncertain versions of three task scheduling problems: P║Cmax, F2║Cmax, R║&#931 Cj are investigated. Parametric uncertainty is only considered which is represented by intervals. It is assumed that values of execution times of tasks are not a priori given, and they belong to the intervals of known bounds. No distributions additionally characterizing the uncertain parameters are assumed. The regret is used as the basis for a criterion evaluating the uncertainty. In a consequence, min-max regret combinatorial problems are solved. Heuristic algorithms based on Scatter Search are proposed. They are evaluated via computational experiments and compared to a simple middle intervals heuristics and to exact solutions for small instances of the problems considered

Assessment of Heavy Metal Concentration in Bottom Sediments of Stare Miasto Pre-dam Reservoir on the Powa River

The aim of this study was the assessment of spatial variability of heavy metals concentration in the Stare Miasto pre-dam reservoir on the Powa river. Sediment samples from 16 locations were collected and analyzed for the trace metal contents (Cr, Ni, Cu, Zn, Cd and Pb), organic carbon and grain size. The variability of heavy metal concentration in bottom sediments was assessed by multivariate statistical methods like cluster analysis (CA), factor analysis (FA) and principal components analysis (PCA). They made it possible to observe similarities and differences in trace metal content in samples taken from specific locations, to identify indicators suitable for characterizing its spatial variability and to uncover hidden factors accounting for the structure of the data. Data of the grain size indicated that sandy sediments dominated in the initial part of the pre-dam reservoir were the Powa river inflow. The mean concentrations of Zn 3.38 – 21.3 mg.kg-1 was the highest followed by Pb and Ni, 0.47 – 4.96 mg.kg-1 and 0.96 – 5.25 mg.kg-1 respectively, relative to other metals. The concentrations of Cu was 1.03 – 2.88 mg.kg-1 while Cd and Cr were the least 0.02 – 0.80 mg.kg-1 and 0.06 do 0.74 mg.kg-1 respectively. Cluster analysis CA of heavy metals content in bottom sediments of the reservoir showed that 16 samples of sediments can be divided into two groups characterized by different content of heavy metals. The analysis showed that the content of Cd, Pb, Ni, Cr and Zn were associated with content of clay and organic matter, depth of sampling and the sampling distance from the inflow point of the river. The concentration of the copper was associated with sampling distance from inflow and out flow point and the content of the silt