litosphereЛитосфераLITHOSPHERE (Russia)1681-90042500-302XA.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry10.24930/2500-302X-2024-24-5-848-863litosphere-2147Research ArticleСтатьиArticlesМинеральный состав ксенолитов преобразованных толеитовых базальтов в рудовмещающих породах Рудногорского железорудного месторождения, Восточная СибирьMineral composition of xenoliths of transformed tholeiitic basalts in ore-hosting rocks of the Rudnogorskoe iron ore deposit, Eastern SiberiaШепельЕ. В.ShepelE. V.

456317, г. Миасс

Miass 456317

АюповаН. Р.AyupovaN. R.

456317, г. Миасс

Miass 456317

ЦелуйкоА. С.TselyukoA. S.

456317, г. Миасс

Miass 456317

Институт минералогии Южно-Уральского федерального научного центра минералогии и геоэкологии УрО РАНРоссияInstitute of Mineralogy, South ural Federal Scientific Center for Mineralogy and GeoecologyRussian Federation202405112024245848–863Copyright © Шепель Е.В., Аюпова Н.Р., Целуйко А.С., 20242024Шепель Е.В., Аюпова Н.Р., Целуйко А.С.Shepel E.V., Ayupova N.R., Tselyuko A.S.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.lithosphere.ru/jour/article/view/2147

Объект исследований. Изучен вещественный состав в разной степени измененных ксенолитов толеитовых базальтов в рудовмещающих породах Рудногорского железорудного месторождения Ангаро-Илимского района Восточной Сибири. Цель работы. Выявление последовательности минеральных преобразований при формировании магнетитовых руд. Материалы и методы. Исследован минеральный состав слабоизмененных и гематитизированных ксенолитов толеитовых базальтов в скарнированных породах и реликтовых продуктов преобразования гиалои литокластов базальтов в оруденелых вулканокластических породах. Для идентификации минералов использованы порошковая рентгеновская дифрактометрия с определением количественных соотношений минеральных фаз (дифрактометр SHIMADZU XRD-6000 и ДРОН-2.0), микроскопические (микроскоп Olympus BX51), электронно-микроскопические (Tescan Vega 3 sbu с энергодисперсионным анализатором Oxford Instruments Xact) и ИК-спектроскопические (ИК фурье-спектрометр Spectrum One с микроскопом Multiscope фирмы PerkinElmer) методы исследований. Результаты. Установлено, что в ксенолитах слабоизмененных толеитовых базальтов вулканическое стекло смектитизировано и частично замещено вторичными агрегатами хлорита и карбоната. В гематитизированных ксенолитах выявлено, что в смектит-гематитовой ассоциации минералов присутствуют скарновые минералы – эпидот и гранат. Смектитовые агрегаты в ассоциации с хлоритом также обнаружены в цементирующей массе оруденелых вулканокластитов. По полученным значениям базальных отражений d001 в пределах 14.76–15.23 Å и рассчитанным кристаллохимическим формулам изученные смектиты относятся к сапонитам. Различия в морфологии, химическом составе и ИК-спектрометрических характеристиках смектитов отражают различную степень преобразования толеитовых базальтов в многостадийных рудообразующих процессах. 

Research subject. Variously-altered tholeiitic basalt xenoliths in ore-hosting rocks from the Rudnogorskoe iron ore deposit, the Angaro-Ilim region of Eastern Siberia. Aim. To identify the sequence of mineral transformations during the formation of magnetite ores. Materials and methods. The mineral composition of weakly-altered and hematitized xenoliths of tholeiitic basalts in skarned rocks and relics of basaltic hyaloand lithoclasts in varying degrees magnetitized volcaniclastites were studied. Minerals were identified using a powder X-ray diffractometer with the determination of the quantitative ratios of mineral phases by SHIMADZU XRD-6000 and DRON-2.0 diffractometers and using the microscopic (Olympus BX51) and electron microscopic (Tescan Vega 3 sbu with an Oxford Instruments Xact energy-dispersive analyzer) and IR spectroscopic (Spectrum One IR Fourier-spectrometer and a Multiscope microscope, PerkinElmer) research methods. Results. In xenoliths of weakly-altered tholeiitic basalts, volcanic glass is smectitized and partially replaced by secondary aggregates of chlorite and carbonate. In hematitized xenoliths, the smectite-hematite mineral association contains skarn epidote and garnet. Smectite aggregates, partially transformed into magnetite mass, are present in the magnetitized volcaniclastites. The studied smectites are classified as saponite according to the obtained values of basal reflections d001 in the range of 14.76–15.23 Å and calculated crystal chemical formulas. The differences in the morphology, chemical composition, and IR spectrometric characteristics of smectites reflect the varying degrees of transformation of the tholeiitic basalts in multi-stage ore-forming processes.

ксенолитытолеитовые базальтымагнетитовые рудыРудногорское месторождениеВосточная Сибирьxenolithstholeiitic basaltsmagnetite oresRudnogorskoe depositEastern SiberiaИсследования проведены по проекту РНФ “Создание минералого-геохимической теории гальмиролиза как фактора субмаринного железонакопления в осадочно-вулканогенных палеобассейнах” (№ 22-17-00215). Для исследований использован фактический материал, собранный при проведении полевых работ по госбюджетной теме Института минералогии ЮУ ФНЦ МиГ УрО РАН (№ 122031600292-6)The mineralogical study was supported by the Russian Science Foundation (project No. 22-17-00215). The field works were supported by state contract of the Institute of Mineralogy of the Su FRC MG uB RAS (No. 122031600292-6)ReferencesАльмухамедов А.И., Медведев А.Я., Кирда Н.П. (1999) Сравнительный анализ геодинамики пермотриасового магматизма Восточной и Западной Сибири. Геология и геофизика, 40(11), 1575-1587.Almukhamedov A.I., Medvedev A.Ya., Kirda N.P. (1999) Comparative analysis of geodynamics of Permian magmatism in Eastern and Western Siberia. Geologiya i Geofizika, 40(11), 1575-1587. (In Russ.)Вахрушев В.А. (1981) Галит-магнетитовые руды Сибирской платформы. Геология рудн. месторождений, 6, 100-104.Derbikov I.V. (1964) On the problem of the genesis of the iron-skarn deposits of Western Siberia (on the volcanogenic-sedimentary genesis of some deposits of the Kaz group). Tr. SNIIGGiMS, 35, 82-100. (In Russ.)Дербиков И.В. (1964) К проблеме генезиса железоскарновых месторождений Западной Сибири (о вулканогенно-осадочном генезисе некоторых месторождений Казской группы). Тр. СНИИГГиМС, 35, 82-100.Drits V.A., Kossovskaya A.G. (1990) Clay minerals: smectites, mixed-layer formations. Moscow, Nauka Publ., 214 p. (In Russ.)Дриц В.А., Коссовская А.Г. (1990) Глинистые минералы: смектиты, смешаннослойные образования. М.: Наука, 214 с.Fon-der-Flaas G.S. (1992) Tuffizpts of subalkaline basaltoids and their role in the formation of iron-bearing diatremes of the south of the Siberian platform. Izv. RAN. Ser. geol., 8, 98-112. (In Russ.)Жук-Почекутов К.А. (1986) Магнетитовые оолиты Рудногорского железорудного месторождения. Геология рудн. месторождений, 4, 72-83.Fon-der-Flaas G.S., Permyakov A.A. Speshilov V.M. (1992) Rudiogorskoye magnetite deposit magmatism, structure, ore bearing capacity. Geol. Rudn. Mestorozhd., 2, 51-67). (In Russ.)Калугин A.C., Калугина Т.С., Иванов В.И. (1981) Железорудные месторождения Сибири. Новосибирск: Наука, 238 с.Fujita S., Suzuki K., Shibasaki Y. (2002) The mild hydrothermal synthesis of hydrogrossular from coal ash. J. Mater. Cycles Waste Manag., 4, 41-45. https://doi.org/10.1007/s10163-001-0055-xКалугин И.А., Третьяков Г.А., Фон-дер-Флаасс Г.С. (1994) Происхождение железных руд в траппах: образование рудоносной диатремы с корневой зоной взаимодействия между базальтовой магмой и эвапоритами. Новосибирск, ОИГГМ, 45 с.Kalugin A.S., Kalugina T.S., Ivanov V.I. (1981) Iron ore deposits of Siberia. Novosibirsk, Nauka Publ., 238 p. (In Russ.)Мазуров М.П., Гришина С.Н., Титов А.Т., Шихова А.В. (2018) Эволюция рудно-метасоматических процессов в крупных скарновых железорудных месторождениях трапповой формации Сибирской платформы. Петрология, 26(3), 265-281. https://doi.org/10.7868/S0869590318030044Kalugin I.A., Tretyakov G.A., Fon-der-Flaas G.S. (1994) The origin of iron ores in traps: the formation of an orebearing diatreme with a root zone of interaction between basalt magma and evaporites. Novosibirsk, OIGGM, 45 p. (In Russ.)Малич Н.С., Миронюк Е.П., Туганова Е.В. (1999) Геологическая карта Сибирской платформы и прилегающих территорий. М-б 1 : 1 500 000. СПб.: ВСЕГЕИ.Kholodnov V.V., Bushlyakov I.N. (2002) Halogens in endogenous ore formation. Yekaterinburg, UrO RAN, 391 p. (In Russ.)Момджи Г.С., Архипенкова А.Я., Козлов В.Ф. (1976) Платформенная магномагнетитовая формация (на примере Ангарской железорудной провинции). М.: Недра, 171 с.Malitch N.S., Mironyuk E.P., Tuganova E.V. (1999) Geological map of the Siberian platform and adjacent territories. M-b 1 : 1 500 000. Saint Petersburg, VSEGEI. (In Russ.)Никулин В.И., Фон-дер-Флаасс Г.С., Барышев А.С. (1991) Эксплозивно-вулканическая базальтоидная рудообразующая система (Ангарская железорудная провинция. Геология рудн. месторождений, 3, 26-40.Mazurov M.P., Grishina S.N., Titov A.T., Shikhova A.V. (2018) Evolution of ore-metasomatic processes in large scarn iron ore deposits of the trap formation of the Siberian platform. Petrologiya, 26(3), 265-281. (In Russ.) https://doi.org/ 10.7868/S0869590318030044Олейников Б.В., Савинов В.Т., Погудина М.А. (1973) Основные типы трапповых интрузивов среднепалеозойской и верхнепалеозойской – нижнемезозойской трапповых формаций зоны сочленения Тунгусской и Вилюйской синеклиз. Геология и геохимия базитов восточной части Сибирской платформы: сб. ст. (Отв. ред. В.В. Ковальский, Б.В. Олейников). М.: Наука, 4-76.Momdzhi G.S., Arkhipenkova A.Ya., Kozlov V.F. (1976) The platform magnomagnetite formation (on the example of the Angara iron ore province). Moscow, Nedra Publ., 171 p. (In Russ.)Рудник Г.Б. (1979) Эффузивные породы. Геология океана. В 2 т. (Отв. ред. чл.-кор. АН СССР П.Л. Безруков). Т. 1. Осадкообразование и магматизм океана. М.: Наука, 9-38.Neumann E.-R., Svensen H., Polozov A.G., Hammer Ø. (2017) Formation of Si-Al-Mg-Ca-rich zoned magnetite in an end-Permian phreatomagmatic pipe in the Tunguska Basin. East Siberia. Miner. Dep., 52, 1205-1222. https://doi.org/10.1007/s00126-017-0717-9Рудницкий В.Ф., Кузнецов А.Ж. (2014) О способах отложения руд Естюнинского скарново-магнетитового месторождения на Среднем Урале. Металлогения древних и современных океанов – 2014. Миасс: ИМин УрО РАН, 91-94.Nikulin V.I., Fon-der-Flaas G.S., Baryshev A.S. (1991) Explosive volcanic basaltoid ore-forming system (Angarsk iron ore province. Geol. Rudn. Mestorozhd., 3, 26-40. (In Russ.)Рябов В.В., Симонов О.Н., Снисар С.Г. (2018) Фтор и хлор в апатитах, слюдах и амфиболах расслоенных трапповых интрузий Сибирской платформы. Геология и геофизика, 59(4), 453-466.Oleynikov B.V., Savinov V.T., Pogudina M.A. (1973) The main types of trap intrusions of the Middle Paleozoic and Upper Paleozoic – Lower Mesozoic trap formations of the junction zone of the Tunguska and Vilyui syneclises. Geology and geochemistry of the basites of the eastern part of the Siberian platform. (Ed. by V.V. Koval’skii, B.V. Oleinikov). Moscow, Nauka Publ., 4-76. (In Russ.)Соловьев С.Г. (2011) Железооксидно-золото-медные и родственные месторождения. М.: Научный мир, 2011, 472 c.Pichler T., Ridley W.I., Nelson E. (1999) Low-temperature changes in excavated volcanics of the Southern Chile ridge: additional information on the early stages of seabed weathering. Mar. Geol., 159, 155-177.Фон-дер-Флаасс Г.С. (1992) Туффизиты субщелочных базальтоидов и их роль в формировании железоносных диатрем юга Сибирской платформы. Изв. РАН. Сер. геол., 8, 98-112.Polozov A.G., Svensen H.H., Planke S., Grishina S.N., Fristad K.E., Dougal J.A. (2016) The basalt pipes of the Tunguska Basin (Siberia, Russia): High temperature processes and volatile degassing into the end-Permian atmosphere. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 441, 51-64.Фон-дер-Флаасс Г.С., Пермяков А.А. Спешилов В.М. (1992) Рудиогорское магнетитовое месторождение магматизм, структура, рудоносность. Геология рудн. месторождений, 2, 51-67.Rudnik G.B. (1979) Effusive rocks. The geology of the ocean. (Ed. by P.L. Bezrukov). Vol. 1. Sedimentation and magmatism of the ocean. Moscow. Nauka Publ., 9-38. (In Russ.)Холоднов В.В., Бушляков И.Н. (2002) Галогены в эндогенном рудообразовании. Екатеринбург: УрО РАН, 391 с.Rudnitsky V.F., Kuznetsov A.J. (2014) On the methods of ore deposition of the Estyuninsky skarnovo-magnetite deposit in the Middle Urals. Metallogeny of ancient and modern oceans – 2014. Miass, IMin UrO RAN, 91-94. (In Russ.)Шарков Е.В., Цветков А.А. (1987) Магматические серии областей активного перехода от континента к океану и проблемы происхождения исходных магм. Петрология и геохимия островных дуг и окраинных морей. (Отв. ред. О.А. Богатиков). М.: Наука, 263-277.Ryabov V.V., Simonov O.N., Snisar S.G. (2018) Fluorine and chlorine in apatites, micas and amphiboles of stratified trap intrusions of the Siberian platform. Geologiya i Geofizika, 59(4), 453-466.Fujita S., Suzuki K., Shibasaki Y. (2002) The mild hydrothermal synthesis of hydrogrossular from coal ash. J. Mater. Cycles Waste Manag., 4, 41-45. https://doi.org/10.1007/s10163-001-0055-xSharkov E.V., Tsvetkov A.A. (1987) Magmatic series of regions of active transition from the continent to the ocean and problems of the origin of the initial magmas. Petrology and Geochemistry of island arcs and marginal seas. (Ed. by O.A. Bogatikov). Moscow, Nauka Publ., 263-277. (In Russ.)Neumann E.-R., Svensen H., Polozov A.G., Hammer Ø. (2017) Formation of Si-Al-Mg-Ca-rich zoned magnetite in an end-Permian phreatomagmatic pipe in the Tunguska Basin. East Siberia. Miner. Dep., 52, 1205-1222. https://doi.org/10.1007/s00126-017-0717-9Soloviev S.G. (2011) Iron oxide-gold-copper and related deposits. Moscow, Nauchnyi mir, 472 p. (In Russ.)Pichler T., Ridley W.I., Nelson E. (1999) Low-temperature changes in excavated volcanics of the Southern Chile ridge: additional information on the early stages of seabed weathering. Mar. Geol., 159, 155-177.Staudigel H., Hart S.R. (1983) Alteration of basaltic glass: Mechanism and significance for the oceanic crust – seawater budget. Geochim. Cosmochim. Acta, 47(3), 337-350. Vakhrushev V.A. (1981) Halite-magnetite ores of the Siberian platform. Geol. Rudn. Mestorozhd., 6, 100-104. (In Russ.)Polozov A.G., Svensen H.H., Planke S., Grishina S.N., Fristad K.E., Dougal J.A. (2016) The basalt pipes of the Tunguska Basin (Siberia, Russia): High temperature processes and volatile degassing into the end-Permian atmosphere. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 441, 51-64.Zhuk-Pochekutov K.A. (1986) Magnetite oolites of the Rudnogorsk iron ore deposit. Geol. Rudn. Mestorozhd., 4, 72-83. (In Russ.)Staudigel H., Hart S.R. (1983) Alteration of basaltic glass: Mechanism and significance for the oceanic crust – seawater budget. Geochim. Cosmochim. Acta, 47(3), 337-350.Staudigel H., Hart S.R. (1983) Alteration of basaltic glass: Mechanism and significance for the oceanic crust – seawater budget. Geochim. Cosmochim. Acta, 47(3), 337-350.

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