Gossan of the Yubileynoe massive sulfide deposit (South Urals): evidence for formation on the seafloor

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Oxidation zone of the Yubileinoe massive sulfide deposit, South Urals, is buried beneath Jurassic sediments containing coalified plant remains. Mineralogy of gossan of this deposit is marked by the abundance of siderite. The carbon isotope composition (δ13C) in siderite varies from -20.0 to -23.4‰ PDB, which is close to δ13C variation in coals from the overlying sediments (-23.5 to -26.2‰ PDB). The formation of siderite is likely related to interaction between solutions of the Triassic oxidation zone and fermentation products of the organic matter.

Full Text

Restricted Access

About the authors

K. A. Novoselov

Institute of Mineralogy, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: const31@yandex.ru
Russian Federation, Ilmen Natural Reserve, Miass, 456317

E. V. Belogub

Institute of Mineralogy, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: const31@yandex.ru
Russian Federation, Ilmen Natural Reserve, Miass, 456317

S. A. Sadykov

Institute of Mineralogy, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: const31@yandex.ru
Russian Federation, Ilmen Natural Reserve, Miass, 456317

I. V. Vikentyev

Institute of Geology of Mineral Deposits, Petrography, Mineralogy, and Geochemistry, Russian Academy of Sciences

Email: const31@yandex.ru
Russian Federation,  35, Staromonetnyi per., Moscow, 119017

References

  1. Белогуб Е.В. Гипергенез сульфидных месторождений Южного Урала / Автореф. дисс. … доктора геол.-мин. наук. СПб.: СПбГУ, 2009. 40 с.
  2. Блинов И.А. Самородные металлы, селениды, галогениды и ассоциирующие минералы из бурых железняков Амурского и Верхне-Аршинского месторождений (Южный Урал) // Литосфера. 2015. № 1. С. 65–74.
  3. Блинов И.А., Белогуб Е.В., Новоселов К.А. Гипергенные самородные металлы, интерметаллиды, сульфиды и селениды в бурых же лезняках Юбилейного медноколчеданного месторождения, Южный Урал // Металлогения древних и современных океанов – 2016. Миасс: Институт минералогии УрО РАН, 2016. С. 106–109.
  4. Ветошкина О.С. Сидерит в среднеюрских отложениях бассейна реки Лузы // Углерод: минералогия, геохимия и космохимия. Сыктывкар: Институт геологии, 2003. С. 191–193.
  5. Геологическая карта России, масштаб 1:200000 (лист N-40-XXXV). СПб.: ВСЕГЕИ, 1958.
  6. Герман-Русакова Л.Д. Миграция элементов в зоне окисления Блявинского медноколчеданного месторождения на Южном Урале. Л.: Изд-во АН СССР, 1962. 128 с.
  7. Зайков В.В., Масленников В.В., Зайкова Е.В., Херрингтон Р. Рудно-формационный и рудно-фациальный анализ колчеданных месторождений Уральского палеоокеана. Миасс: Институт минералогии УрО РАН, 2001. 315 с.
  8. Контарь Е.С. Геолого-промышленные типы месторождений меди, цинка, свинца на Урале (геологические условия размещения, история формирования, перспективы). Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2013. 199 с.
  9. Кулешов В.Н. Эволюция изотопных углекислотно-водных систем в литогенезе. Сообщение 1. Седиментогенез и диагенез // Литология и полез. ископаемые. 2009. № 5. С. 491–508.
  10. Медноколчеданные месторождения Урала: Геологическое строение. Свердловск: УрО АН СССР, 1988. 242 с.
  11. Новоселов К.А., Белогуб Е.В., Садыков С.А. Золотоносная зона гипергенеза Юбилейного месторождения (Ю. Урал) // Металлогения древних и современных океанов – 2005. Миасс: Институт минералогии, 2005. С. 198–202.
  12. Рыцев А.М., Фаткуллин Р.А., Абдрахманов Р.Ф. Мезо-кайнозойские коры выветривания Южного Урала // Геологический сборник. 2009. № 8. С. 154–159.
  13. Самама Ж.-К. Выветривание и рудные поля. М.: Мир, 1989. 448 с.
  14. Сигов А.П. Коры выветривания Урала // Разведка и охрана недр. 1958. № 7. С. 11–19.
  15. Татарко Н.И. Залежи бурых железняков Юбилейного месторождения. Отчет о предварительной разведке с подсчетом запасов на 01.12.1996. Сибай, 1996.
  16. Тимофеева З.В., Кузнецова Л.Д., Донцова Е.И. Изотопы кислорода и процессы сидеритообразования // Геохимия. 1976. № 10. С. 1462–1475.
  17. Тужикова В.И. К палеогеографии Урала в триасовый период // Геологическая история Урала. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1981. С. 85–103.
  18. Фор Г. Основы изотопной геологии. М.: Мир, 1989. 590 с.
  19. Целуйко А. Минералы золота и серебра в рудных фациях Юбилейного медноколчеданного место рождения (Южный Урал) // Металлогения древних и современных океанов–2017. Миасс: Институт минералогии УрО РАН, 2017. С. 74–78.
  20. Читаева Н.А. Эпигенетические изменения рыхлых отложений, перекрывающих колчеданные залежи, и их поисковое значение // Известия АН СССР. Серия геол. 1970. № 3. С. 91–103.
  21. Belogub E.V., Novoselov K.A., Yakovleva V.A., Spiro B. Supergene sulfides and related minerals in the supergene profiles of VHMS deposits from the South Urals // Ore geology reviews. 2008. V. 33. № 3-4. P. 239–254.
  22. Carothers W.W., Adami L.H., Rosenbaner R.J. Experimental oxygen isotope fractionation between siderite-water and phosphoric acid liberated CO2-Siderite // Geochim. et Cosmochim. Acta. 2009. V. 52. P. 2445–2450.
  23. Emmons W.H. The enrichment of ore deposits // Bull. U.S. Geol. Survey. V. 625. Washington: Government printing office, 1917. 530 p.
  24. Irvin H., Curtis C.D., Coleman M. Isotopic evidence for source of diagenetic carbonates formed during burial of organic-rich sediments // Nature. 1977. V. 269. № 2. P. 209–213.
  25. Jaffrés J.B., Shields G.A., Wallmann K. The oxygen isotope evolution of seawater: a critical review of a long-standing controversy and an improved geological water cycle model for the past 3.4 billion years // Earth-Science Reviews. 2007. V. 83. P. 83–122.
  26. Mortimer M., Coleman M. Microbial influence on the oxygen isotopic composition of diagenetic siderite // Geochim. et Cosmochim. Acta. 1977. V. 61. № 8. P. 1705–1711.
  27. Mozley P.S. Relation between depositional environment and the elemental composition of early diagenetic siderite // Geology. 1989. V. 17. № 8. P. 704–706.
  28. Prokin V.A., Buslaev F.P. Massive copper-zinc sulfide deposits in the Urals // Ore Geology Reviews. 1999. V. 14. P. 1–69.
  29. Scott K.M. Solid solution in, and classification of, gossan-derived members of the alunite-jarosite family, northwest Queensland, Australia // American Mineralogist. 1987. Vol. 72. P. 178–187.
  30. Spadea P., Kabanova L.Y., Scarrow J.H. Petrology, geochemistry and geodinamic significance of mid-devonian boninitic rocks from the Baymak-Buribay area (Magnitogorsk zone, Southern Urals) // Ofioliti. 1998. V. 23. № 1. P. 17–36.
  31. Talbot M.R. A review of the palaeohydrological interpretation of carbon and oxygen isotopic ratios in primary lacustrine carbonates // Chemical Geology. 1990. V. 80. № 4. P. 261–279.
  32. Tornos F., Velasco F., Slack J. et al. The high-grade Las Cruces copper deposit, Spain: a product of secondary enrichment in an evolving basin // Mineralium Deposita. 2017. V. 52. № 1. P. 1–34.
  33. Zhang C., Horita J., Cole D. et al. Temperature-dependent oxygen and carbon isotope fractionations of biogenic siderite // Geochim. et Cosmochim. Acta. 2001. V. 65. № 14. P. 2257–2271.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Position of the Jubilee field in the paleooceanic structures of the Southern Urals ([Zaykov et al., 2001], as amended). a - geographical position; b - geodynamic scheme: 1 - paleo-island arcs, 2 - intra-arc basin, 3 - fragment of the Silurian spreading basin, 4 - back-arc basins, 5 - marginal allochtons, 6 - East Magnitogorsk microcontinent, 7 - hidden transverse faults, 8 - quivering deposits.

Download (239KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Geological section of the Yubileinoye field ([Copper-sulled ..., 1988], with simplification). 1 - basalts, 2 - dacites, 3 - basalts and main volcanogenic-detrital rocks, 4 - rhyolites and dacites subvolcanic, 5 - sericite-quartz basalt changes, 6 - ore bodies, 7 - triassic weathering crust, 8 - Jurassic and Quaternary sediments .

Download (333KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. The northern part of the Tanalyk-Baymak depression and the position of the Jubilee field (based on [Geological map ..., 1958]). 1 - Quaternary sediments, 2 - Neogene sediments, 3 - Paleogene sediments, 4 - Cretaceous marine sediments, 5 - Cretaceous continental sediments, 6 - Jurassic sediments, 7 - Paleozoic volcanic rocks, 8 - Proterozoic volcanic rocks, 9 - Jubilee deposits.

Download (560KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Schematic section of the upper part of the ore body of the 3 Yubileynoe deposit 1 - Neocene clay; 2 — Paleogene conglomerates, sands, clays 3 — Jurassic conglomerates, sands, clays, lignite; 4 - weathered lateral rocks; 5 - iron hat; 6 - iron hat with siderite; 7 - secondary copper enrichment subzone; 8 - sulphide ores; 9 - basalts.

Download (276KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Basal conglomerates. a - texture; b, d - sulfidized radiolaria in cement; c - relics of algae (?) in sulphide cement. Reflected light.

Download (1MB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. The form of siderite. a - replacement of siderite by calcite from corals; b - crystalline aggregates from cavities in brown iron ores; (c) siderite phantom crystal with goethite inclusions inside the siderite matrix; d - the same area, Nicols partially crossed. Passing light

Download (1MB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Isotopic characteristics of marine and freshwater carbonates. a - diagram δ13С-δ18O for carbonates of different genesis with the position of siderite from the iron hat of the Jubilee deposit [Kuleshov, 2001]; b - δ18O diagram for sedimentary and diagenetic siderite [Timofeyeva et al., 1976]: 1 — marine, 2 — brackish water, lagoon-flood, 3 — freshwater, lake-marsh, delta. The dotted line shows the isotopic composition of siderite from the iron hat of the Jubilee deposit.

Download (77KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Model of formation of the oxidation zone of the Jubilee field. GWL - groundwater level. 1 - pyritic ores, 2 - iron hat, 3 - side rocks, 4 - conglomerates, 5 - sand, mudstones, siltstone, 6 - coal-bearing layer.

Download (189KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2019 Российская академия наук