Рудная апатитсодержащая минерализация габброидного массива Велимяки в Раахе-Ладожской зоне Северного Приладожья: выявление условий формирования и оценка возраста апатита

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

В раннепротерозойских габброидах Велимякской интрузии Северного Приладожья содержится титаномагнетитовая руда, разработки которой велись еще в конце XIX века. Особенность горизонтов с титаномагнетитовым оруденением заключается в высокой концентрации фосфора в форме апатита, содержание которого достигает до 10 об. %. Изотопный Pb-Pb возраст апатита указывает на переотложенный характер этого минерала, предположительно, при наложенном метаморфизме, сильно оторванном по времени от этапа магматической кристаллизации габброидов и клинопироксен-титаномагнетитовых руд. Минералогическим, петрологическим и изотопно-геохимическим критериями наложенного характера минералообразования с перекристаллизацией апатита является связь этого минерала с образованием других метаморфических минералов (роговой обманки, биотита, кислого плагиоклаза), изотопный возраст апатита (1790 ± 5 млн лет) и низкая температура (620–710 °C) его формирования по сравнению с температурами кристаллизации (900–1260 °C) магматических минералов из расплава. Pb-Pb возраст апатита совпадает с возрастом метаморфогенных минералов из других пород региона позднесвекофеннской стадии, а также с Rb-Sr возрастами биотита и амфибола из вмещающих массив супракрустальных пород. На основании полученных данных сделан вывод о перекристаллизации апатита и переуравновешивания U-Pb системы в нем при позднесвекофеннском региональном метаморфизме.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Ш. К. Балтыбаев

Институт геологии и геохронологии докембрия РАН; Санкт-Петербургский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: shauket@mail.ru

Санкт-Петербургский государственный университет ‒ Институт наук о Земле

Россия, наб. Макарова, д. 2, Санкт Петербург, 190034; Университетская наб., д. 7, Санкт Петербург, 199034

Р. Л. Анисимов

Институт геологии и геохронологии докембрия РАН

Email: shauket@mail.ru
Россия, наб. Макарова, д. 2, Санкт Петербург, 190034

И. М. Васильева

Институт геологии и геохронологии докембрия РАН

Email: shauket@mail.ru
Россия, наб. Макарова, д. 2, Санкт Петербург, 190034

Н. Г. Ризванова

Институт геологии и геохронологии докембрия РАН

Email: shauket@mail.ru
Россия, наб. Макарова, д. 2, Санкт Петербург, 190034

О. Л. Галанкина

Институт геологии и геохронологии докембрия РАН

Email: shauket@mail.ru
Россия, наб. Макарова, д. 2, Санкт Петербург, 190034

В. М. Саватенков

Институт геологии и геохронологии докембрия РАН; Санкт-Петербургский государственный университет

Email: shauket@mail.ru

Санкт-Петербургский государственный университет ‒ Институт наук о Земле

Россия, наб. Макарова, д. 2, Санкт Петербург, 190034; Университетская наб., д. 7, Санкт Петербург, 199034

Список литературы

  1. Алексеев И. А. (2005) Благороднометалльное оруденение массива Вялимяки (Северное Приладожье). Материалы XVI конф. молодых ученых, посвящ. памяти К. О. Кратца, 244–247.
  2. Алексеев И. А., Котова И. К., Петров С. В. (2005) Рудопроявление золота в массиве Вялимяки (Северное Приладожье). Вестник СПбГУ. 7(3), 107–110.
  3. Алексеев И. А., Кулешевич Л. В. (2017) Благороднометальная минерализация массива Вялимяки (Северное Приладожье, Карелия). Труды КарНЦ РАН. Геология докембрия. 2, 60–72.
  4. Арискин А. А., Бармина Г. С. (2000) Моделирование фазовых равновесий при кристаллизации базальтовых магм. М.: Наука, 365 с.
  5. Балтыбаев Ш. К., Глебовицкий В. А., Козырева И. В., Конопелько Д. Л., Левченков О. А., Седова И. С., Шульдинер В. И. (2000) Геология и петрология свекофеннид Приладожья (Под ред. Глебовицкого В. А.). СПб.: Изд-во СПбГУ, 200 c.
  6. Балтыбаев Ш. К., Левченков О. А., Глебовицкий В. А., Левский Л. К., Макеев А. Ф., Яковлева С. З. (2005) Полихронная природа метаморфической зональности по данным U-Pb, Pb-Pb датирования метаморфических пород (Южная Карелия, Балтийский щит). ДАН. 401(4), 496–499.
  7. Балтыбаев Ш. К., Левченков О. А., Глебовицкий В. А. и др. (2008) Первые мигматиты в зоне прогрессивного метаморфизма гнейсов Северного Домена Приладожья: U-Pb данные по монациту. ДАН. 420(4), 504–506.
  8. Балтыбаев Ш. К., Ларионов А. Н., Левченков О. А. и др. (2009) U-Pb определение возраста лейкосом мигматитов с использованием метода SIMS по циркону и сопоставление с данными метода TIMS-ID по монациту. ДАН. 427(6), 943–946.
  9. Балтыбаев Ш. К., Овчинникова Г. В., Глебовицкий В. А. и др. (2017) Каледонское время образования золотосодержащих сульфидных руд в раннепротерозойских габброидах Северного Приладожья. ДАН. 476(2), 181–185.
  10. Балтыбаев Ш. К., Овчинникова Г. В., Кузнецов А. Б., Васильева И. М., Ризванова Н. Г., Алексеев И. А., Кириллова П. А. (2020) Два этапа золотосульфидной минерализации в раннепротерозойских габброидах Северного Приладожья. Вестник СПбГУ. Науки о Земле. 66(3), 559–577.
  11. Балтыбаев Ш. К., Саватенков В. М., Петракова М. Е. (2024) T-t эволюция раннепротерозойских пород Северного Приладожья по данным изучения U-Pb, Rb-Sr и Sm-Nd систем в минералах. Геодинамика и тектонофизика. 15(3) https://doi.org/10.5800/GT-2024-15-3-0759
  12. Барков А. Ю., Шарков Е. В., Никифоров А. А., Королюк В. Н., Сильянов С. А. (2021) Вариации составов апатита и минералов редких земель в связи с трендами кристаллизации в расслоенном массиве Мончеплутон (Кольский полуостров). Геология и геофизика. 62(4), 528–548.
  13. Бибикова Е. В., Слабунов А. И., Богданова С. В., Шельд Т., Степанов В. С., Борисова Е. Ю. 1999. Ранний магматизм Беломорского подвижного пояса. Балтийский щит: латеральная зональность и изотопный возраст. Петрология. 7(2), 115–140.
  14. Бибикова Е. В., Богданова С. В., Глебовицкий В. А., Клайссон С., Шельд Т. (2004) Этапы эволюции Беломорского подвижного пояса по данным U-Pb цирконовой геохронологии (ионный микрозонд NORDSIM). Петрология, 12(3), 227–244.
  15. Богачев В.А., Иваников В.В., Козырева И.В., Конопелько Д.Л., Левченков О.А., Шульдинер В.И. (1999) U-Pb цирконовое датирование синорогенных габбро-диоритовых и гранитоидных интрузий Северного Приладожья. Вестник СПбГУ. Сер. 7. (3), 23–33.
  16. Громова З. Т. (1951ф) Отчет Южно-Карельской экспедиции о поисково-разведочных работах по выявлению природы Велимякской магнитной аномалии. Фонды КГЭ.
  17. Иващенко В. И., Голубев А. И. (2011) Золото и платина Карелии: формационно-генетические типы оруденения и перспективы. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 368 с.
  18. Иващенко В. И., Лавров О. Б. (1997) Благороднометальное оруденение Юго-Западной Карелии. Проблемы золотоносности и алмазоносности севера европейской части России (Под ред. Голубева А. И., Рыбакова С. И.). Петрозаводск: КарНЦ РАН, 44–51.
  19. Ладожская протерозойская структура (геология, глубинное строение и минерагения) / Ред. Шаров Н. В. (2020) Петрозаводск: Карельский научный центр РАН. 435 с.
  20. Лобач-Жученко С. Б., Чекулаев В. П., Байкова В. С. (1974) Эпохи и типы гранитообразования в докембрии Балтийского щита. Л., 1974. 205с.
  21. Минерально-сырьевая база Республики Карелия. кн.1. (Под ред. Михайлова В. П. и Аминова В. Н.). Петрозаводск: Карелия, 2005. 278 с.
  22. Рипп Г. С., Ходырева Е. В., Избродин И. А., Рампилов М. О., Ласточкин Е. И., Посохов В. Ф. (2017) Генетическая природа апатит-магнетитовых руд Северо-Гурвунурского месторождения (Западное Забайкалье). Геология рудных месторождений. 59(5), 419–433.
  23. Романчев Б. П., Бочаров В. Л. (1990) Генетические типы апатита Дубравинского массива КМА. Геохимия. (7), 1047–1052.
  24. Саватенков В. М., Морозова И. М., Левский Л. К. (2004) Поведение изотопных систем (Sm-Nd; Rb-Sr; K-Ar; U-Pb) при щелочном метасоматозе (фениты зоны экзоконтакта щелочно-ультраосновной интрузии). Геохимия. (10), 1027–1049.
  25. Savatenkov V. M., Morozova I. M., Levsky L. K. (2004) Behavior of the Sm-Nd, Rb-Sr, K-Ar, and U-Pb Isotopic Systems during Alkaline. Metasomatism: Fenites in the Outer-Contact Zone of an Ultramafic–Alkaline Intrusion. Geochem. Int. 42(10), 899–920.
  26. Савко К. А., Пилюгин С. М., Новикова М. А. (2007) Состав апатита из пород разновозрастных железисто-кремнистых формаций Воронежского кристаллического массива – как показатель флюидного режима метаморфизма. Вестник ВГУ, Серия: Геология. (2), 78–91.
  27. Саранчина Г. М. (1948) Петрология Велимякской интрузии и связанное с нею рудопроявление. Известия Карело-Финской научно-исследовательской базы АН СССР. (2), 32–42.
  28. Саранчина Г.М. (1972) Гранитоидный магматизм, метаморфизм и метасоматоз докембрия (на примере Приладожья и других областей). Л.: Наука, 128 с.
  29. Судовиков Н. Г., Глебовицкий В. А., Сергеев А. С. и др. (1970) Геологическое развитие глубинных зон подвижных поясов (Северное Приладожье). Л., Наука, 227 с.
  30. Хазов Р. А., Попов М. Г., Бискэ Н. С. (1993) Рифейский калиевый щелочной магматизм южной части Балтийского щита. СПб, 216 с.
  31. Ariskin A. A., Barmina G. S. (2004) COMAGMAT: Development of a magma crystallization model and its petrological applications. Geochem. Int. 4 (1), 1–157.
  32. Chew D. M.; Spikings R. A. (2021) Apatite U-Pb Thermochronology: A Review. Minerals. 11, 1095.
  33. Cochrane R., Spiking R. A., Chew D., Wotzlaw J.-F., Chiaradia M., Tyrrell S., Schaltegger U., Van der Lelij R. (2014) High temperature (> 350 oC) thermochronology and mechanisms of Pb loss in apatite. Geochim. Cosmochim. Acta. 127, 39–56.
  34. Harlov D. E. (2015) Apatite: A fingerprint for metasomatic processes. Elements. 11, 171–176.
  35. Henry D. J., Guidotti C. V., Thomson J. A. (2005) The Ti-saturation surface for low-to-medium pressure metapelitic biotites: Implications for geothermometry and Ti-substitution mechanisms. Amer. Mineral. 90(2–3), 316–328.
  36. Holland T., Blundy J. (1994) Non-ideal interactions in calcic amphiboles and their bearing on amphibole-plagioclase thermometry. Contrib Mineral Petrol. 116(4), 433–447.
  37. Kärkkäinen N., Appelqvist H. (1999) Genesis of a low-grade apatite-ilmenite-magnetite deposit in the Kauhajärvi gabbro, western Finland. Mineral. Deposita. 34, 754–769.
  38. Kirkland C. L., Yakymchuk C., Szilas K., Evans N., Hollis J., McDonald B., Gardiner N. (2018) Apatite: a U-Pb thermochronometer or geochronometer? Lithos. 318.
  39. Lee C. A. (1996) A review of mineralization in the Bushveld Complex and some other layered mafic intrusions. In: Layered intrusions (Ed. Cawthorn R. G.). Amsterdam: Elsevier, 103–146.
  40. Lepage L. (2003) ILMAT: An Excel worksheet for ilmenite-magnetite geothermometry and geobarometry. Computers & Geosciences. 29, 673–678.
  41. Locock A. J. (2014) An Excel spreadsheet to classify chemical analyses of amphiboles following the IMA 2012 recommendations. Computers & Geosciences. 62, 1–11.
  42. Ludwig K. R. (2003) User’s manual for Isoplot/Ex, version 3.00, a geochronological toolkit for Microsoft Excel. Berkeley Geochronology Center, 2003, Spec. Publ. 4, 72 p.
  43. Makinen J. (1987) Geochemical characteristics of Svecokarelidic mafic-ultramafic intrusions associated with Ni-Cu occurrence in Finland. Geol. Surv. Finland Bull. 342, 109 p.
  44. Makkonen H. (1996) 1.9 Ga tholeiitic magmatism and related Ni-Cu deposits in the Juva area.SE Finland. Geol. Surv. Finland Bull. 386, 101 p.
  45. Manhes G., Minster J. E., Allegre C. J. (1978) Comparative uranium-thorium lead and rubidium-strontium study of the Severin Amphoterite: Consequences for early Solar System chronology. Earth Planet. Sci. Lett. 39(1), 14–21.
  46. Molina J. F., Moreno J. A., Castro A., Rodriguez C., Fershtater G. B. (2015) Calcic amphibole thermobarometry in metamorphic and igneous rocks: New calibrations based on plagioclase/amphibole Al-Si partitioning and amphibole/liquid Mg partitioning. Lithos. 232, 286–305.
  47. Morse S. A. (1980) Kiglapait mineralogy II: Fe-Ti oxide minerals and the activities of oxygen and silica. J Petrol. 21, 685–719.
  48. Morse S. A. (1990) The differentiation of the Skaergaard intrusion. Discussion of Hunter and Sparks. Contrib Min Petrol. 95, 451–461.
  49. O’Sullivan G.; Chew D.; Kenny G.; Henrichs I.; Mulligan D. (2020) The trace element composition of apatite and its application to detrital provenance studies. Earth-Sci. Rev. 201, 103044.
  50. Paul A. N., Spikings R. A., Chew D., Daly J. S. (2019) The effect of intra-crystal uranium zonation on apatite U-Pb thermochronology: a combined ID-TIMS and LA-MC-ICP-MS study. Geochim. Cosmochim. Acta. 251.
  51. Reynolds I. M. (1985а) Contrasted mineralogy and textural relationships in the uppermost titaniferous magnetite layers of the Bushveld Complex in the Bierkraal area north of Rustenburg. Econ. Geol. 80, 1027–1048.
  52. Reynolds I. M. (1985б) The nature and origin of titaniferous magnetite-rich layers in the upper zone of the Bushveld Complex; a review and synthesis. Econ. Geol. 80, 1089–1108.
  53. Ryerson F. J., Hess C. (1980) The role of P2O5 in silicate melts. Geochim. Cosmochim. Acta. 44, 611–624.
  54. Vermeesch P. (2018) IsoplotR: a free and open toolbox for geochronology. Geoscience Frontiers. 9, 1479–1493.
  55. von Gruenewaldt G. (1993) Ilmenite-apatite enrichment in the Upper Zone of the Bushveld Complex: a major titanium-rock phosphate resource. Intern. Geol. Rev. 35, 987–1000.
  56. Watson E. B. (1976) Two-liquid partition coefficients experimental data and geochemical implications. Conrib. Mineral. Petrol. 56, 119–134.
  57. Wederpohl K. H. (1970) Handbook of geochemistry. Berlin-Heidenderg-New York: Springer, 667p.
  58. Whitney D. L., Evans B. W. (2010) Abbreviations for names of rock-forming minerals. Amer. Mineral. 95, 185–187.
  59. Wu C.-M., Chen H.-X. (2015) Revised Ti-in-biotite geothermometer for ilmenite- or rutile-bearing crustal metapelites. Science Bulletin. 60(1), 116–121.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Тектоническое положение и схематическая геологическая карта массива Велимяки в Северном Приладожье. 1–4 – породы Велимякского массива: 1 – габбро (зона трахитоидных габбро); 2 – габбро и диориты с телами пироксенитов (габбро-пироксенитовая зона переслаивания пород); 3 – рудовмещающие тела клинопироксенитов; 4 – габбро-диориты (габбро-диоритовая зона); 5 – вмещающие сланцы ладожской серии; 6 – тектонические нарушения достоверные и предполагаемые; 7 – элементы залегания сланцеватости; 8 – места отбора образцов и их номера. На врезке показаны основные геологические блоки в юго-восточной части Фенноскандинавского щита: раннепротерозойский Свекофеннский пояс, архейский Карельский кратон и шовная Раахе-Ладожская зона между ними. Прямоугольником показана изученная площадь, где расположен массив Велимяки. Схематическая карта с упрощениями приведена по (Алексеев, 2005).

Скачать (676KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Фотографии шлифов основных типов пород массива Велимяки. (а–е): пироксениты первой фазы внедрения с разной степенью метаморфических преобразований: неизмененные – образец Б-22-537-1 (а, б), слабоизмененные – образец Б-22-550 (в, г), сильноизмененные – образец Б-22-552 (д, е); (ж, з): диориты второй фазы внедрения – образец Б-22-541. Изображения сделаны при параллельных (а, в, д, ж,) и скрещенных (б, г, е, з) николях. Здесь и далее аббревиатуры минералов приведены по (Whitney, Evans, 2010).

Скачать (998KB)
Метаданные
4. Рис. 3. BSE изображения перекристаллизованных минералов из монцогаббро массива Велимяки (образец Б-22-552-1). (а, б) – реакционные взаимоотношения калиевого полевого шпата и плагиоклаза; (в, г) – роговообманковые (иногда с биотитом и эпидотом) каймы вокруг актинолитовых псевдоморфоз по клинопироксену; (д, е) – зерна магнетита с ламелями распада, сложенными ильменитом, вокруг зерен развивается титанит.

Скачать (1MB)
Метаданные
5. Рис. 4. Фотография шлифа монцодиорита в параллельных (а) и скрещенных (б) николях, где видна последовательность замещения магматического клинопироксена актинолитовым (± кварц) агрегатом и развитием роговой обманки по актинолиту. Зерна апатита часто встречаются в ассоциации с роговой обманкой и вторичным биотитом.

Скачать (689KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Амфиболы из пород первой и второй фаз внедрения массива Велимяки. 1 – составы предположительно магматических амфиболов пород первой фазы внедрения, 2 – составы метаморфических амфиболов преобразованных пород первой фазы внедрения, 3 – составы метаморфических амфиболов преобразованных пород второй фазы внедрения. Диаграмма и расчеты составов амфиболов по (Locock, 2014).

Скачать (196KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Содержание летучих компонентов в апатитах пород первой и второй фаз внедрения массива Велимяки. 1 – апатиты из пород первой фазы внедрения, 2 – из второй.

Скачать (62KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Двухточечные Pb-Pb изохроны для апатитов пород первой фазы внедрения массива Велимяки. а – неметаморфизованный клинопироксенит (образец Б-22-537-2), б – слабометаморфизованный пироксенит (образец Б-22-550), в – сильнометаморфизованный пироксенит (образец Б-22-551), г – пироксенит (Б-22-552). Использован изотопный состав плагиоклаза из наиболее кислых дериватов первой фазы. На всех диаграммах использован один изотопный состав плагиоклаза из наиболее кислых дериватов первой фазы (образец Б-22-551-1).

Скачать (254KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Pb-Pb изохроны для клинопироксенита и монцогаббро из массива Велимяки, которые отобраны в пределах одного обнажения. (а) – Pb-Pb четырехточечная изохрона для апатита, подвергнутого ступенчатому выщелачиванию (образец Б-22-552, пироксенит). Для построения диаграммы использован нерадиогенный изотопный состав свинца плагиоклаза вмещающей апатит породы и изотопные составы свинца апатита в выщелоках L2–L4, (б) – Pb-Pb двухточечная изохрона для апатита и плагиоклаза (образец Б-22-552-1, монцогаббро).

Скачать (129KB)
Метаданные
10. Рис. 9. BSE изображения зерен апатита в ассоциации с алланитом из пород массива Велимяки (образцы Б-22-552-1, Б-22-541). (а) – экссолюция (?) редкоземельного алланита при перекристаллизации апатита, (б) – алланит в контакте с зернами апатита в роговообманковом матриксе.

Скачать (366KB)
Метаданные
11. Дополнительные материалы
Скачать (22KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024