litosphereЛитосфераLITHOSPHERE (Russia)1681-90042500-302XA.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry10.24930/1681-9004-2023-23-5-910-929litosphere-1958Research ArticleСтатьиArticlesПервые данные о редкоземельной минерализации в кислых разновидностях пород шатакского комплекса (Южный Урал)First data on rare earth mineralization in acid rock varieties of the Shatak complex (Southern Urals)КовалевС. Г.KovalevS. G.

450077, г. Уфа, ул. Карла Маркса, 16/2

16/2 Karl Marx st., Ufa 450077

kovalev@ufaras.ruКовалевС. С.KovalevS. S.

450077, г. Уфа, ул. Карла Маркса, 16/2

16/2 Karl Marx st., Ufa 450077

ШариповаА. А.SharipovaA. A.

450077, г. Уфа, ул. Карла Маркса, 16/2

16/2 Karl Marx st., Ufa 450077

Институт геологии УФИЦ РАНРоссияInstitute of Geology, UFRC RASRussian Federation202304112023235910929Copyright © Ковалев С.Г., Ковалев С.С., Шарипова А.А., 20232023Ковалев С.Г., Ковалев С.С., Шарипова А.А.Kovalev S.G., Kovalev S.S., Sharipova A.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.lithosphere.ru/jour/article/view/1958

Объектом исследования послужили кислые разновидности пород шатакского комплекса. Материалом исследования явилась неизвестная ранее обильная минерализация, представленная редкоземельными минералами. Методы. Определение концентраций петрогенных оксидов, выполненное рентгенофлуоресцентным методом в ИГ УФИЦ РАН (г. Уфа) на спектрометре VRA-30 (“Карл Цейсс”, Германия) с использованием рентгеновской трубки с W-анодом (30 кВ, 40 мА). Количество редкоземельных элементов в породах комплекса определялось методом ICP-MS в ЦИИ ВСЕГЕИ (г. Санкт-Петербург). Изучение минералогии проводилось на сканирующем электронном микроскопе Tescan Vega Compact c энергодисперсионным анализатором Xplorer Oxford Instruments (ИГ УФИЦ РАН, г. Уфа). Результаты. Показано, что изученные породы разнообразны по химическому составу, изменяясь от щелочных разновидностей (трахидациты) до низкощелочных риолитов. Установлено, что они относятся к высокоглиноземистому типу, характеризуясь калиевой специализацией и низким коэффициентом агпаитности. Предполагается, что в целом кислые разновидности являются субвулканическими образованиями и термин “риолиты” в данном случае характеризует химический состав пород, но не генезис. Количество редкоземельных элементов в породах комплекса подвержено существенным колебаниям, изменяясь от 60.81 до 1625.39 г/т, а их распределение отличается значительной дифференцированностью. В целом породы принадлежат к контрастной базальт-риолитовой серии, а их генезис обусловлен дифференциацией магмы в промежуточном очаге. В породах были обнаружены многочисленные редкоземельные минералы: алланит- (Ce), монацит-(Се), монацит-(La), ниобоэшинит-(Y), эшинит-(Y), таленит-(Dy), таленит-(Nd), синхизит-(Се) и Ce–La–Fe-оксид. Заключение. Наличие парагенетических ассоциаций редкоземельных минералов (алланит- (Се) + эшинит-(Y) + ниобоэшинит-(Y) и алланит-(Се) + таленит-(Dy) + таленит-(Nd)) свидетельствует о формировании редкоземельной минерализации в ходе единого процесса. Описанный тип минерализации не имеет аналогов на западном склоне Южного Урала, и его исследование должно быть продолжено.

Research subject. Acid rock varieties of the Shatak complex were studied. Materials and methods. The reseach object included the previously unknown abundant mineralization represented by rare earth minerals. The concentration of petrogenic oxides was determined by the X-ray fluorescence method at the IG UFRC RAS (Ufa) using a VRA-30 spectrometer (Carl Zeiss, Germany) with an X-ray tube with a W-anode (30 kV, 40 mA). The amount of rare earth elements in the rocks of the studied area was determined by the ICP-MS method at the Central Research Institute of VSEGEI (St. Petersburg). The mineralogy was studied using a Tescan Vega Compact scanning electron microscope equipped with an Xplorer Oxford Instruments energy-dispersive analyzer (IG UFRC RAS, Ufa). Results. The studied rocks were diverse in chemical composition, varying from alkaline varieties (trachydacites) to low-alkaline rhyolites. These rocks belong to a highalumina type characterized by potassium specialization and a low agpaitic coefficient. It is assumed that the felsic varieties are subvolcanic formations, and the term “rhyolites” in this case characterizes the chemical composition of the rocks, but not their genesis. The amount of rare earth elements in the studied rocks is subject to significant fluctuations, varying from 60.81 g/t to 1625.39 g/t; moreover, their distribution is characterized by significant differentiation. In general, the rocks belong to a contrasting basalt-rhyolitic series, and their genesis is due to the differentiation of magma in the intermediate chamber. Numerous rare-earth minerals were found in the rocks, inlcuding allanite-(Ce), monazite-(Ce), monazite-(La), nioboeshinit-(Y), aeschinite-(Y), talena-(Dy), talena-(Nd), synchisite-(Ce) and Ce–La–Fe oxide. Conclusions. The presence of paragenetic associations of rare-earth minerals, such as allanite-(Ce) + aeschinite-(Y) + nioboaeschinite-(Y) and allanite-(Ce) + talena-(Dy) + talena-(Nd), indicate the formation of rare-earth mineralization in the course of a single process. The described type of mineralization has no analogues on the western slope of the Southern Urals, which substantiates the need for further research.

Южный Уралшатакский комплекс кислые разновидности породредкоземельная минерализацияалланит-(Ce)монацит-(Се)монацит-(La)ниобоэшинит-(Y)эшинит-(Y)таленит-(Nd)таленит-(Dy)синхизит-(Се)Southern UralsShatak complex felsic rock varietiesrare earth mineralizationallanite-(Ce)monazite-(Ce)monazite-(La)nioboaeshinit-(Y)aeschinite-(Y)thalenite-(Nd)thalenite-(Dy)synchisite-(Ce)Исследования выполнены при финансовой поддержке гранта РНФ № 23-27-00023. Авторы благодарны рецензентам за детальное рассмотрение работы и плодотворную дискуссию.The research was carried out with the financial support of the RSF grant No. 23-27-00023. The authors are grateful to the referees for a detailed review of the work and a fruitful discussion.ReferencesАлексеев А.А., Алексеева Г.В., Тимофеева Е.А. (2003) Монацитовая минерализация и перспективы редкоземельного оруденения в рифейских отложениях Башкирского мегантиклинория. Геология, полезные ископаемые и проблемы экологии Башкортостана. (Отв. ред. В.Н. Пучков, Д.Н. Салихов). Т. 2. Уфа: б. и., 112-115.Alekseev A.A., Alekseeva G.V., Timofeeva E.A. (2003) Monazite mineralization and prospects for rare earth mineralization in the Riphean deposits of the Bashkir meganticlinorium. Geology, minerals and problems of ecology of Bashkortostan. (Ed. by V.N. Puchkov, D.N. Salikhov). V. 2. Ufa, 112-115. (In Russ.)Алексеев А.А., Тимофеева Е.А (2007) Редкоземельнофосфатная минерализация в метатерригенных толщах рифея Башкирского мегантиклинория. Геол. сборник, (3), 194-195.Alekseev A.A., Timofeeva E.A. (2007) Rare earth-phosphate mineralization in metaterrigenous strata of the Riphean Bashkir meganticlinorium. Geol. sbornik, (3), 194-195. (In Russ.)Булах А.Г. (1967) Руководство и таблицы для расчета формул минералов. М.: Недра, 141 с.Bulakh A.G. (1967) Guidelines and tables for calculating mineral formulas. Moscow, Nedra Publ., 141 p. (In Russ.)Гшнейднер К.А. (1965) Сплавы редкoземельных металлoв. М.: Мир, 427 с.Gshneidner K.A. (1965) Alloys of rare earth metals. Moscow, Mir Publ., 427 p. (In Russ.)Делицын Л.М. (2019) Распределение TR2O3, P2O5 и Nb2O5 между двумя несмешивающимися расплавами в системе монацит–SiO2–NaF–Nb2O5–Fe2O3. Докл. АН, 489(6), 599-605.Hoog J.C.M. de, Gall L., D.H. Cornell (2010) Trace-element geochemistry of mantle olivine and application to mantle petrogenesis and geothermobarometry. Chem. Geol., 270(1-4), 196-215. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2009.11.017Диаграммы состояния двойных металлических систем: справочник. Т. 1. (1996) (Под общ. ред. Н.П. Лякишева). М.: Машиностроение, 992 с.Paolo D.J. de (1981) Trace element and isotopic effects of combined wallrock assimilation and fracional crystallization. Earth Planet. Sci. Lett., 53(2), 189-202. https://doi.org/10.1016/0012-821X(81)90153-9Диаграммы состояния двойных металлических систем: справочник. Т. 2. (1997) (Под общ. ред. Н.П. Лякишева). М.: Машиностроение, 1024 с.Delitsyn L.M. (2019) Distribution of TR2O3, P2O5 and Nb2O5 between two immiscible melts in the monazite– SiO2– NaF–Nb2O5–Fe2O3 system. Dokl. AN, 489(6), 599-605. (In Russ.)Козырева И.В., Швецова И.В., Попова Т.Н. (2004) Находка Nd-таленита на Приполярном Урале. Вестн. Коми НЦ, (6), 2-3.Diagrams of the state of binary metal systems: Handbook. V. 1. (1996) (Ed. by N.P. Lyakishev). Moscow, Mashinostroenie, 992 p. (In Russ.)Кобяшев Ю.С., Никандров С.Н., Вализер П.М. (2000) Минералы Ильменских гор. Миасс: ИГЗ УрО РАН, 119 с.Diagrams of the state of binary metallic systems: Handbook. V. 2. (1997) (Ed. by N.P. Lyakishev). Moscow, Mashinostroenie, 1024 p. (In Russ.)Ковалев С.Г., Высоцкий И.В. (2006) Новый тип благороднометальной минерализации в терригенных породах Шатакского грабена (западный склон Южного Урала). Литология и полез. ископаемые, (4), 415-421.Ernst R.E. (2014) Large Igneous Provinces. Cambridge, Cambridge University Press, 653 p.Ковалев С.Г., Высоцкий И.В. (2008) Новые данные по геологии Шатакского комплекса (западный склон Южного Урала). Литология и полез. ископаемые, (3), 280-289.Kobyashev Yu.S., Nikandrov S.N., Valizer P.M. (2000) Minerals of the Ilmensky mountains. Miass, IGZ UB RAN, 119 p. (In Russ.)Ковалев С.Г., Ковалев С.С., Высоцкий С.И. (2017) Th–REE минерализация в докембрийских породах Башкирского мегантиклинория: видовое разнообразие и генезис. Зап. РМО, (5), 59-79.Kovalev S.G., Vysotskii I.V. (2006) A new type of noble metal mineralization in terrigenous rocks of the Shatak graben (western slope of the Southern Urals). Litologiya i Polez. Iskopaemye, (4), 415-421. (In Russ.)Ковалев С.Г., Высоцкий С.И., Ковалев С.С. (2018а) Модель образования магматических пород Шатакского комплекса. Геол. вестн., (2), 3-13. https://doi.org/10.31084/2619-0087/2018-2-1Kovalev S.G., Vysotskii I.V. (2008) New data on the geology of the Shatak complex (western slope of the Southern Urals). Litologiya i Polez. Iskopaemye, (3), 280-289. (In Russ.)Ковалев С.С., Пучков В.Н., Ковалев С.Г., Высоцкий С.И. (2018б) Первые данные о количественной оценке параметров вендского метаморфизма восточной части Башкирского мегантиклинория. Докл. АН, 483(3), 301-305.Kovalev S.G., Kovalev S.S., Vysotsky S.I. (2017) Th-REE mineralization in Precambrian rocks of the Bashkir meganticlinorium: species diversity and genesis. Zap. RMo, (5), 59-79. (In Russ.)Ковалев С.Г., Ковалев С.С. (2022) Ксенотимовая минерализация в различных структурно-вещественных комплексах Башкирского мегантиклинория (Южный Урал). Зап. РМО, 151(1), 74-91. https://doi.org/10.31857/S0869605522010075Kovalev S.G., Vysotsky S.I., Kovalev S.S. (2018a) Model of formation of igneous rocks of the Shatak complex. Geol. vestn., (2), 3-13. https://doi.org/10.31084/2619-0087/2018-2-1. (In Russ.)Кривовичев В.Г., Гульбин Ю.Л. (2022) Рекомендации по расчету и представлению формул минералов по данным химических анализов. Зап. РМО, 151(1), 114-124. https://doi.org/10.31857/S0869605522010087Kovalev S.S., Puchkov V.N., Kovalev S.G., Vysotsky S.I. (2018б) First data on the quantitative assessment of the Vendian metamorphism parameters of the eastern part of the Bashkir meganticlinorium. Dokl. AN, 483(3), 301-305. (In Russ.)Маслов А.В., Крупенин М.Т., Ронкин Ю.Л., Гареев Э.З., Лепихина О.П., Попова О.Ю. (2004) Тонкозернистые алюмосиликокластические образования стратотипического разреза среднего рифея на Южном Урале: особенности формирования, состав и эволюция источников сноса. Литология и полез. ископаемые, (4), 414-441.Kovalev S.G., Kovalev S.S. (2022) Xenotime mineralization in various structural and material complexes of the Bashkir meganticlinorium (Southern Urals). Zap. RMo, 151(1), 74-91. (In Russ.) https://doi.org/10.31857/S0869605522010075Маслов А.В., Гареев Э.З., Подковыров В.Н., Ковалев С.Г., Котова Л.Н. (2018) Синрифтовые осадочные образования машакской свиты среднего рифея Южного Урала (краткая литохимическая характеристика). Вестн. СПбГУ. Науки о Земле, 63(3), 303-325.Kozyreva I.V., Shvetsova I.V., Popova T.N. (2004) Finding of Nd-talena in the Subpolar Urals. Vestn. Komi NTs, (6), 2-3. (In Russ.)Парначев В.П., Ротарь А.Ф., Ротарь З.М. (1986) Среднерифейская вулканогенно-осадочная ассоциация Башкирского мегантиклинория (Южный Урал). Свердловск: УНЦ АН СССР, 105 с.Kranidiotis P., MacLean W.H. (1987) Systematic of Chlorite Alteration at the Phelps Dodge Massive Sulfide Deposit, Matagami, Quebec. Econ. Geol., 82(7), 1808-1911. https://doi.org/10.2113/gsecongeo.82.7.1898Пучков В.Н. (2000) Палеогеодинамика Южного и Среднего Урала. Уфа: Даурия, 146 с.Krivovichev V.G., Gulʼbin Yu.L. (2022) Recommendations for the calculation and presentation of formulas of minerals according to chemical analyzes. Zap. RMo, 151(1), 114-124. (In Russ.) https://doi.org/10.31857/S0869605522010087Пучков В.Н. (2010) Геология Урала и Приуралья (актуальные вопросы стратиграфии, тектоники, геодинамики и металлогении). Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 280 с.Loucks R.R. (1996) A precise olivine-augite Mg-Fe-exchange geothermometer. Contrib. Mineral. Petrol., 125, 140-150.Рассомахин М.А., Касаткин А.В. (2020) Дополнения к кадастру минералов Ильменских гор. Минералогия, 6(2), 18-26. https://doi.org/10.35597/2313-545X-2020-6-2-2Maslov A.V., Krupenin M.T., Ronkin Yu.L., Gareev E.Z., Lepikhina O.P., Popova O.Yu. (2004) Fine-grained aluminosiliciclastic formations of the stratotype section of the Middle Riphean in the Southern Urals: features of formation, composition and evolution of provenance sources. Litologiya i Polez. Iskopaemye, (4), 414-441. (In Russ.)Сук Н.И. (2017) Жидкостная несмесимость в щелочных магматических системах. М.: Университетская книга, 238 с.Maslov A.V., Gareev E.Z., Podkovyrov V.N., Kovalev S.G., Kotova L.N. (2018) Synrift sedimentary formations of the Mashak Formation of the Middle Riphean of the Southern Urals (brief lithochemical characteristics). Vestn. SPBGU. Nauki o Zemle, 63(3), 303-325. (In Russ.)Шаповалов Ю.Б., Котельников А.Р., Сук Н.И., Коржинская В.С., Котельникова З.А. (2019) Жидкостная несмесимость и проблемы рудогенеза (по экспериментальным данным). Петрология, 27(5), 577-597. https://doi.org/10.31857/S0869-5903275577-597McDonough W.F., Sun S.S. (1995) Composition of the Earth. Chem. Geol., 120(3-4), 223-253. https://doi.org/10.1016/0009-2541%2894%2900140-4Hoog J.C.M. de, Gall L., D.H. Cornell (2010) Trace-element geochemistry of mantle olivine and application to mantle petrogenesis and geothermobarometry. Chem. Geol., 270(1-4), 196-215. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2009.11.017Parnachev V.P., Rotarʼ A.F., Rotarʼ Z.M. (1986) Middle Riphean volcanogenic-sedimentary association of the Bashkir meganticlinorium (Southern Urals). Sverdlovsk, UNTs AN USSR, 105 p. (In Russ.)Paolo D.J. de (1981) Trace element and isotopic effects of combined wallrock assimilation and fracional crystallization. Earth Planet. Sci. Lett., 53(2), 189-202. https://doi.org/10.1016/0012-821X(81)90153-9Puchkov V.N. (2000) Paleogeodinamics of the Southern and Middle Urals. Ufa, Dauria Publ., 146 p. (In Russ.)Ernst R.E. (2014) Large Igneous Provinces. Cambridge: Cambridge University Press, 653 p.Puchkov V.N. (2010) Geology of the Urals and Cis-Urals (topical issues of stratigraphy, tectonics, geodynamics and metallogeny). Ufa, DesignPolygraphService, 280 p. (In Russ.)Kranidiotis P., MacLean W.H. (1987) Systematic of Chlorite Alteration at the Phelps Dodge Massive Sulfide Deposit, Matagami, Quebec. Econ. Geol., 82(7), 1808-1911. https://doi.org/10.2113/gsecongeo.82.7.1898Puchkov V.N., Bogdanova S.V., Ernst R., Kozlov V., Krasnobaev A.A., Soderlund U., Wingate M.T.D., Postnikov A.V., Sergeeva N.D. (2013) The ca. 1380 Ma Mashak igneous event of the Southern Urals. Lithos, 174, 109-124.Loucks R.R. (1996) A precise olivine-augite Mg-Fe-exchange geothermometer. Contrib. Mineral. Petrol., 125, 140-150.Rassomakhin M.A., Kasatkin A.V. (2020) Additions to the cadastre of minerals of the Ilmensky mountains. Mineralogiya, 6(2), 18-26. (In Russ.) https://doi.org/10.35597/2313-545X-2020-6-2-2McDonough W.F., Sun S.S. (1995) Composition of the Earth. Chem. Geol., 120(3-4), 223-253. https://doi.org/10.1016/0009-2541%2894%2900140-4Shapovalov Yu.B., Kotelʼnikov A.R., Suk N.I., Korzhinskaya V.S., Kotelʼnikova Z.A. (2019) Liquid immiscibility and problems of ore formation (according to experimental data). Petrology, 27(5), 577-597. (In Russ.) https://doi.org/10.31857/S0869-5903275577-597Puchkov V.N., Bogdanova S.V., Ernst R., Kozlov V., Krasnobaev A.A., Soderlund U., Wingate M.T.D., Postnikov A.V., Sergeeva N.D. (2013) The ca. 1380 Ma Mashak igneous event of the Southern Urals. Lithos, 174, 109-124.Suk N.I. (2017) Liquid immiscibility in alkaline magmatic systems. Moscow, Universitetskaya Kniga Publ., 238 p. (In Russ.)

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