litosphereЛитосфераLITHOSPHERE (Russia)1681-90042500-302XA.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry10.24930/2500-302X-2025-25-5-1161-1175IBTXAIlitosphere-2361Research ArticleСтатьиArticlesВлияние условий минералообразования на распределение примесей Ge и Ti в кварце месторождений золота Дарасунского рудного поляInfluence of mineral formation conditions on the distribution of Ge and Ti impurities in quartz of Darasun gold depositsРаковЛ. Т.RakovL. T.

Л. Т. Раков

119017, г. Москва, Старомонетный пер., 35

Leonid T. Rakov

rakovlt@mail.ruПрокофьевВ. Ю.ProkofievV. Yu.

В. Ю. Прокофьев

119017, г. Москва, Старомонетный пер., 35

Vsevolod Yu. Prokofiev

КоваленкерВ. А.KovalenkerV. A.

В. А. Коваленкер

119017, г. Москва, Старомонетный пер., 35

Vladimir A. Kovalenker

МинервинаЕ. А.MinervinaE. A.

Е. А. Минервина

119017, г. Москва, Старомонетный пер., 35

Elena A. Minervina

ЗоринаЛ. Д.ZorinaL. D.

Л. Д. Зорина

664033, г. Иркутск, ул. Фаворского, 1а

Lidiya D. Zorina

Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии (ИГЕМ) РАНРоссияInstitute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy and Geochemistry (IGEM), RASRussian FederationИнститут геохимии им. А.П. Виноградова (ИГХ) СО РАНРоссияA.P. Vinogradov Institute of Geochemistry, SB RASRussian Federation20250411202525511611175Copyright © Раков Л.Т., Прокофьев В.Ю., Коваленкер В.А., Минервина Е.А., Зорина Л.Д., 20252025Раков Л.Т., Прокофьев В.Ю., Коваленкер В.А., Минервина Е.А., Зорина Л.Д.Rakov L.T., Prokofiev V.Y., Kovalenker V.A., Minervina E.A., Zorina L.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.lithosphere.ru/jour/article/view/2361

Объект исследования. Изучались закономерности распределения примесей Ge и Ti в золоторудном кварце. Материал и методы. Материалом для изучения служил кварц месторождений золота Дарасунского рудного поля: Дарасун, Теремкинское и Талатуй. Определение валовых содержаний примесей германия (CGe) и титана (CTi) в кварце проводилось методом LA-ICP-MS, измерение концентраций изоморфных примесей Ge и Ti в кристаллической структуре минерала осуществлялось методом ЭПР. Результаты. Обнаружено, что между значениями валовых концентраций CGe и CTi в кварце существует корреляционная связь, которая может иметь вид обратно или прямо пропорциональной зависимости. Показано, что в первом случае кварц при кристаллизации захватывает преимущественно ионы Ge2+, а во втором случае – ионы Ge4+. Рассматривается модель, согласно которой вхождение ионов Ge2+ в кварц происходит по механизму формирования сложных алюминиевых комплексов GeAl2O4. Распад таких комплексов при рекристаллизации кварца приводит к выносу из него примеси Ge и захвату примеси Ti. Выводы. Выдвигается предположение, что соотношение содержаний ионов Ge2+ и Ge4+ в кварце отражает их соотношение в минералообразующем растворе и связано с окислительно-восстановительной обстановкой. На этом основании вид зависимости между валовыми содержаниями примесей Ge и Ti в кварце предлагается использовать в качестве индикатора условий минералообразования.

Research subject. The distribution regularities of Ge and Ti impurities in gold-ore quartz. Materials and methods. The   quartz of the Darasun, Teremkinskoye, and Talatuy gold deposits of the Darasun ore field was studied. The gross contents of germanium (CGe) and titanium (CTi) impurities in quartz were determined by the LA-ICP-MS method; the contents of substitutional Ge and Ti impurities in the crystal lattice of the mineral were studied by the EPR method. Results. A correlation between the gross concentrations of CGe and CTi in quartz was determined. This correlation can take the form of an inversely proportional or directly proportional relationship. In the former case, quartz during crystallization captures predominantly Ge2+ ions, and, in the latter case, Ge4+ ions. A model according to which the entry of Ge2+ ions into quartz occurs through the formation of complex aluminum complexes GeAl2 O4 is considered. The disintegration of such complexes during the recrystallization of quartz leads to the removal of Ge impurity and the capture of Ti impurity. Conclusions. It is suggested that the ratio of the contents of Ge2+ and Ge4+ ions in quartz reflects their ratio in the mineral-forming solution and is associated with the oxidation-reduction environment. On this basis, the type of relationship between the gross contents of Ge and Ti impurities in quartz is proposed to be used as an indicator of mineral formation conditions.

золоторудный кварцпримеси Ge и TiЭПРLA-ICP-MSокислительно-восстановительная обстановкаgold ore quartzGe and Ti impuritiesEPRLA-ICP-MSoxidation-reduction environmentИсследования проведены в рамках государственного задания ИГЕМ РАН 121041500233-0The research was carried out within the framework of the state assignment of IGEM RAS 121041500233-0ReferencesБершов Л.В., Крылова М.Д., Сперанский А.В. (1975) Электронно-дырочные центры O − -Al 3+ и Ti 3+ в кварце как показатель температурных условий регионального метаморфизма. Изв. АН СССР. Сер. геол., (10), 113-117.Bershov L.V., Krylova M.D., Speranskii A.V. (1975) Electron-hole centers of O -Al 3+ and Ti 3+ in quartz as an indicator of temperature conditions of regional metamorphism. Izv. AN SSSR. Ser. Geol., (10), 113-117. (In Russ.)Бокий Г.В. (1960) Кристаллохимия. М.: Изд-во МГУ, 367 с. Григорьев Д.П., Жабин А.Г. (1975) Онтогения минера лов. М.: Наука, 339 с.Bokii G.V. (1960) Crystal chemistry. Moscow, MGU Publ., 367 p. (In Russ.)Краткий справочник по геохимии. Г.В. Войткевич и др. (1970) М.: Недра, 280 с.Chemistry of elements. Tutorial. Federal Agency for Edu ation. 104 p. (In Russ.) https://hti.urfu.ru/fileadmin/user_upload/site_15078/dokumenty/zaochniki/KHimija_ehlementov._Uchebno-metodicheskoe_posobie.pdfЛютоев В.П., Макеев А.Б. (2013) Структурные элементы-примеси в кварце песчаников Пижемской депрессии (Средний Тиман). Литосфера, (4), 110-120.Dobrzyński D., Tetfejer K., Stępień M., Karasiński J., Tupys A., Słaby E. (2023). Geochemistry of germanium in thermal waters of the Jelenia Góra geothermal system (Sudetes, Poland): solute relationships and aquifer mineralogy. Annales Societatis Geologorum Poloniae, 93, 323-344. https://doi.org/10.14241/asgp.2023.08Лютоев В.П., Терехов Е.Н., Макеев А.Б., Лысюк А.Ю. (2016). Первые данные о составе и спектроскопии кварцсодержащих пород острова Большой Тютерс. Изв. высших учебных заведений. Геология и развед ка, (3), 19-27.Express determination by EPR of the contents of isomorphic impurities in samples of quartz raw materials. (1991) Methodological recommendations. Moscow, VIMS Publ., 16 p. (In Russ.)Ляхов Ю.В., Дмитриев Л.К. (1975) Физико-химические условия минералообразования на Дарасунском золоторудном месторождении (Восточное Забайкалье) по включениям в минералах. Минерал. сб. Львов. ун-та, (29), вып. 4, 17-22.Grigor’ev D.P., Zhabin A.G. (1975) Ontogeny of minerals. Moscow, Nauka Publ., 339 p. (In Russ.)Машковцев Р. И. (2009). Структура и электронное состояние собственных дефектов и примесей в кристалах кварца, берилла и КТА по данным электронно го парамагитного резонанса и оптической спектро скопии. Дисс. … д-ра физ.-мат. наук. Новосибирск: Ин-т геологии и минералогии СО РАН, 320 с.Lyutoev V.P., Makeev A.B. (2013) Structural elements-impurities in quartz sandstones of the Pyzhem depression (Middle Timan). Lithosphere (Russia), (4), 110-120. (In Russ.)Прокофьев В.Ю., Бортников Н.С., Зорина Л.Д., Куликова З.И., Матель Н.Л., Колпакова Н.Н., Ильина Г.Ф. (2000) Генетические особенности золото-сульфидного месторождения Дарасун (Восточное Забайкалье, Россия). Геология руд. месторождений, 42(6), 526-548.Lyutoev V.P., Terekhov E.N., Makeev A.B., Lysyuk A.Yu. (2016) The first data on composition and spectroscopy of quartzife-rousrocks from the Big Tyuters island. Izvesyiya vysshykh uchebnykh zavedenii. Geologiya i Razvedka, (3), 19-27. (In Russ.)Прокофьев В.Ю., Зорина Л.Д., Бакшеев И.А., Плотинская О.Ю., Кудрявцева О.Е., Ишков Ю.М. (2004) Состав минералов и условия формирования руд Теремкинского месторождения золота (Восточное Забайкалье, Россия). Геология руд. месторождений, 46(5), 385-406.Lyakhov Yu.V., Dmitriev L.K. (1975) Physico-chemical conditions of mineral formation at the Darasun gold deposit (Eastern Transbaikalia) by inclusions in minerals. Mineral. Sbornik L’vovskogo Universiteta, (29), Iss. 4, 17-22. (In Russ.)Прокофьев В.Ю., Зорина Л.Д., Коваленкер В.А., Акинфиев Н.Н., Бакшеев И.А., Краснов А.Н., Юргенсон Г.А., Трубкин Н.В. (2007) Состав, условия формирования руд и генезис месторождения золота Талатуй (Восточное Забайкалье, Россия). Геология руд. месторождений, 49(1), 37-76.Mackey J.H. (1963) ESR study of impurity-related color centers in germanium-doped quartz. J. Chem. Phys., 39(1), 74-84.Раков Л.Т., Дубинчук В.Т., Скамницкая Л.С., Щипцов В.В. (2016) Подвижные примеси в кварце Карело-Кольского региона. Тр. КарНЦ. Сер. Геология до кембрия, (10), 100-118. https://doi.org/10.17076/geo377Mashkovtsev R. I. (2009) Structure and electronic state of intrinsic defects and impurities in quartz, beryl and KTA crystals according to electron paramagnetic resonance and optical spectroscopy data. Dr. geol.-min. sci. diss. Novosibirsk, Institute of Geology and Mineralogy SB RAS, 320 p. (In Russ.)Раков Л.Т., Прокофьев В.Ю., Зорина Л.Д. (2019) Элементы-примеси в кварце месторождений золота Дарасунского рудного поля (Восточное Забайкалье, Россия): данные электронного парамагнитного резонанса. Геология руд. месторождений, 61(2), 72-92. https://doi.org/10.31857/S0016-777061272-92Prokof’ev V.Yu., Bortnikov N.S., Zorina L.D., Kulikova Z.I., Matel’ N.L., Kolpakova N.N., Il’ina G.F. (2000) Genetic features of the Darasun gold-sulfide deposit (Eastern Transbaikalia, Russia). Geol. Ore Depos., 42(6), 474-495 (translated from Geol. Rud. Mestorozhd., 42(6), 526-548).Раков Л.Т., Прокофьев В.Ю., Коваленкер В.А., Зорина Л.Д. (2024) Точечные дефекты в зонах неупорядоченной структуры кварца месторождений золота Дарасунского рудного поля (Восточное Забайкалье). Литосфера, 24(1), 130-146. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2024-24-1-130-146Prokof’ev V.Yu., Zorina L.D., Baksheev I.A., Plotins kaya O. Yu., Kudryavtseva O.E., Ishkov Yu.M. (2004) Minerals and Formation Conditions of Ores of the Teremkin Gold Deposit (Eastern Transbaikal Region, Russia). Geol. Ore Depos., 46(5), 332-352 (translated from Geol. Rud. Mestorozhd., 46(5), 385-406).Раков Л.Т., Прокофьев В.Ю., Минервина Е.А., Зорина Л.Д. (2023) Формы нахождения, взаимосвязь и генетическое значение примесей Al и Li в кварце месторождений золота Дарасунского рудного поля (Восточное Забайкалье, Россия). Литосфера, 23(2), 209-224. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2023-23-2-209-224Prokof’ev V.Yu., Zorina L.D., Kovalenker V.A., Akinfiev N.N., Baksheev I.A., Krasnov A.N., Yurgenson G.A., Trubkin N.V. (2007) Composition, Formation Conditions, and Genesis of the Talatui Gold Deposit, the Eastern Transbaikal Region, Russia. Geol. Ore Depos., 49(1), 31-68 (translated from Geol. Rud. Mestorozhd., 49(1), 37-76). https://doi.org/10.1134/S1075701507010023Раков Л.Т., Шурига Т.Н. (2009) Структурно-динамическое состояние как генетический критерий кварца. Геохимия, (10), 1086-1102.Rakov L.T., Dubinchuk V.T., Skamnitskaya L.S., Shchiptsov V.V. (2016) Mobile impurities in quartz of the Karelo-Kola region. Trudy KarNTs. Ser. Geol. Dokembriya, (10), 100-118. (In Russ.) https://doi.org/10.17076/geo377Тимофеевский Д.А. (1972) Геология и минералогия Дарасунского золоторудного региона. М.: Недра, 260 с.Rakov L.T., Prokof’ev V.Yu., Minervina E.A., Zorina L.D. (2023) Forms of presence, interrelation and genetic significance of Al and Li impurities in quartz of gold depos its of the Darasunsky ore field (Eastern Transbaikalia, Russia). Lithosphere (Russia), 23(2), 209-224. (In Russ.) https://doi.org/10.24930/1681-9004-2023-23-2-209-224Химия элементов. Учебное пособие. Федеральное агентство по образованию. 104 с. https://hti.urfu.ru/fileadmin/user_upload/site_15078/dokumenty/zaochniki/KHimija_ehlementov._Uchebno-metodicheskoe_posobie.pdfRakov L.T., Prokofiev V.Yu., Kovalenker V.A., Zorina L.D. (2024) Lattice defects in the disordered quartz structure of gold deposits of the Darasun ore field (Eastern Trans baikalia). Lithosphere (Russia), 24(1), 130-146. (In Russ.) https://doi.org/10.24930/1681-9004-2024-24-1-130-146Штенберг М.В. (2014) Вода и водородсодержащие группировки в жильном кварце Уральских месторождений кварцевого сырья. Литосфера, (3), 102-111.Rakov L.T., Prokof’ev V.Yu., Zorina L.D. (2019) Impurity elements in quartz from gold deposits of the Darasunsky ore field (Eastern Transbaikalia, Russia): electron paramagnetic resonance data. Geol. Ore Depos., 61(2), 162-184 (translated from Geol. Rud. Mestorozhd., 61(2), 72-92). https:// doi.org/10.1134/S107570151902003XЭкспрессное определение методом ЭПР содержаний изоморфных примесей в образцах кварцевого сырья. (1991) Методические рекомендации. М.: ВИМС, 16 с.Rakov L.T., Shuriga T.N. (2009) The structural dynamic state of quartz as a criterion of its genesis. Geochem. Int., 47(10), 1021-1035 (translated from Geokhimiya, (10), 1086-1102). https://doi.org/10.1134/S0016702909100061Юргенсон Г.А. (1984) Типоморфизм и рудоносность жильного кварца. М.: Недра, 149 с.Short guide to geochemistry. G.V. Voitkevich and others. (1970) Moscow, Nedra Publ., 280 p. (In Russ.)Dobrzyński D., Tetfejer K., Stępień M., Karasiński J., Tupys A., Słaby E. (2023) Geochemistry of germanium in thermal waters of the Jelenia Góra geothermal system (Sudetes, Poland): solute relationships and aquifer mineralogy. Annales Societatis Geologorum Poloniae, 93,323-344. https://doi.org/10.14241/asgp.2023.08Shtenberg M.V. (2014) Water and hydrogen-containing groups in veined quartz from several deposits of Urals. Lithosphere (Russia), (3), 102-111. (In Russ.)Mackey J.H. (1963) ESR study of impurity-related color centers in germanium-doped quartz. J. Chem. Phys., 39(1), 74-84.Timofeevskii D.A. (1972) Geology and mineralogy of the Darasun gold ore region. Moscow, Nedra Publ., 260 p. (In Russ.)Urai J.L., Means W.D., Lister G.S. (1986) Dynamic recrystallization of minerals. Mineral and Rock Deformation: Laboratory Studies. V. 36. (Eds B.E. Hobbs, H.C. Heard). Washington: American Geophysical Union, 161-199. https://doi.org/10.1029/GM036p0161Urai J.L., Means W.D., Lister G.S. (1986) Dynamic recrystallization of minerals. Mineral and Rock Deformation: Laboratory Studies. V. 36. (Eds B.E. Hobbs, H.C. Heard). Washington, American Geophysical Union, 161-199. https://doi.org/10.1029/GM036p0161Wark D.A., Watson E.B. (2006) TitaniQ: a titanium-in quartz geothermometer. Contrib. Mineral. Petrol., 152(6), 743-754. DOI 10.1007/s00410-006-0132-1Wark D.A., Watson E.B. (2006) TitaniQ: a titanium-in-quartz geothermometer. Contrib. Mineral. Petrol., 152(6), 743-754. DOI 10.1007/s00410-006-0132-1Weil J.A. (1971) Germanium–hydrogen–lithium center in α–quartz. J. Chem. Phys., 55(10), 4685-4698. https://doi.org/10.1063/1.1675566Weil J.A. (1971) Germanium–hydrogen–lithium center in α–quartz. J. Chem. Phys., 55(10), 4685-4698. https://doi.org/10.1063/1.1675566Wright P.M., Weil J.A., Anderson J.H. (1963) Titanium colour centres in rose quartz. Nature, 197, 246-248.Wright P.M., Weil J.A., Anderson J.H. (1963) Titanium colour centres in rose quartz. Nature, 197, 246-248.Yurgenson G.A. (1984) Typomorphism and ore bearing of vein quartz. Moscow, Nedra Publ., 149 p. (In Russ.)Yurgenson G.A. (1984) Typomorphism and ore bearing of vein quartz. Moscow, Nedra Publ., 149 p. (In Russ.)

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