litosphereЛитосфераLITHOSPHERE (Russia)1681-90042500-302XA.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry10.24930/1681-9004-2018-18-6-870-891litosphere-259Research ArticleСтатьиArticlesМинералого-петрографические особенности метакоматиитов Костомукшской зеленокаменной структуры (Карелия)Mineralogical and petrographic features of metakomatiites of the Kostomuksha greenstone structure (Karelia)КлимовскаяЕ. Е.KlimovskayaEkaterina E.

195910, г. Петрозаводск, ул. Пушкинская, 11

11 Pushkinskaya st., Petrozavodsk 195910

klimeee@gmail.comИвановА. А.IvanovAndrei A.

195910, г. Петрозаводск, ул. Пушкинская, 11

11 Pushkinskaya st., Petrozavodsk 195910

Институт геологии КарНЦ РАНРоссияInstitute of Geology, Karelian Research Centre of RASRussian Federation20182812201806870891Copyright © Климовская Е.Е., Иванов А.А., 20182018Климовская Е.Е., Иванов А.А.Klimovskaya E.E., Ivanov A.A.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/259

Объект исследования. В статье приводятся результаты минералого-петрографического изучения метаморфически и метасоматически преобразованных коматиитов и коматиитовых перидотитов на месторождении талькового камня Озерки и проявлении Пентинсуо Костомукшской зеленокаменной структуры Карельского кратона Фенноскандинавского щита. Материалы и методы. Керновые и штуфные пробы различных минеральных и структурно-текстурных разновидностей метакоматиитов исследованы методами оптической микроскопии, электронной микроскопии с приставкой для микроанализа, рентгенофазового, термогравиметрического и химического анализа. Результаты. В дифференцированных лавовых потоках тальковый камень образуется преимущественно в высокомагнезиальных кумулятивных зонах, отличающихся высоким содержанием серпентина, в кровельных и спинифекс-зонах в различной степени сохраняется ранняя амфибол-хлорит-магнетитовая минеральная ассоциация. Тальк и карбонат формируются за счет разложения серпентина и амфибола. Содержание хлорита в тальковом камне контролируется концентрацией глинозема в соответствующих зонах потоков. Ведущим природным типом талькового камня, приуроченного к маломощным потокам коматиитов удаленных от центра излияния фаций вулканизма, является карбонат-хлорит-тальковый. В более мощных проксимальных лавовых потоках возможно формирование талькового камня хлорит-карбонат-талькового и тальк-карбонатного типов. Выводы. Установлено, что формирование талькового камня на исследуемых объектах имеет полистадийный характер и связано с наложенными процессами преобразования высокомагнезиальных пород под действием углекислых растворов с привносом кальция и калия. Основными факторами, контролирующими образование талькового камня, явились химический состав исходных коматиитов и их тектоническая нарушенность. Наиболее перспективными площадями для проведения поисковых работ являются области вблизи эруптивных центров, где возможно развитие обширных лавовых покровов, участки развития центральных лавовых каналов, а также субвулканические аналоги коматиитов.

Object of study. The paper presents the mineralogical and petrographic study results of metamorphosed and metasomatized komatiites and komatiitic peridotites from the Ozerki soapstone deposit and Pentinsuo prospect, located in the Kostomuksha greenstone structure of the Karelian Craton, Fennoscandian Shield. Material and methods. Surface and drill core samples of various mineral and structural-textural varieties of altered komatiites were studied by optical microscopy, electron microscopy with an attachment for microanalysis, XRD phase, thermogravimetric and chemical analysis. Results. Soapstone formation in the investigated localities displays a multistage alteration and associates with the superimposed alteration of Mg-rich metakomatiite flows and olivine cumulates due to influx of carbon dioxide bearing fluids enriched in calcium and potassium. The chemical composition of initial komatiite (MgO content of the rock) and the degree of its fracture intensity are the main factors controlling soapstone formation. In differentiated lava flows soapstone is formed mainly in high-magnesium cumulate zones characterized by a high content of serpentine. In the flow top and spinifex zones an early amphibole-chlorite-magnetite mineral association is preserved in varying degrees. Talc and carbonate are formed by the decomposition of serpentine and amphibole. The chlorite content in soapstone is controlled by the Al2O3 concentration in the respective flow zones. Conclusion. The carbonate-chlorite-talc is the general natural type of soapstone associated with thin komatiite lava flows of distal volcanic facies. In more thick proximal lava flows the formation of soapstone of chloritecarbonate-talc and talc-carbonate composition is possible. The most prefered prospecting areas for soapstone are fields proximal to the eruptive vent, main lava conduits and subvolcanic analogues of komatiites.

тальккарбонаткарбонатизациякоматиитметаморфизмКостомукшская зеленокаменная структураtalccarbonatecarbonatizationkomatiitemetamorphismKostomuksha greenstone structureРабота выполнена в рамках темы НИР ПФНИ ГАН “Минерагения, технологическая и экологоэкономическая оценка потенциальных минеральносырьевых ресурсов территории Республики Карелия” (№ гос. рег. AAAA-A18-118020290175-2).The work has been carried out within the framework of the research topic PFNI GAN “Minerageny, technological and environmental-economic assessment of potential mineral and raw material resources of the territory of the Republic of Karelia” (state registration No. AAAA-A18-11802029017575-2).ReferencesГеология и метаморфизм железисто-кремнистых формаций Карелии. (1991) Л.: Наука, 173 с.Anovitz L.M., Essene E.J. (1987) Phase equilibria in the system CaCO3–MgCO3–FeCO3. J. Petrol., 28(2), 389-414.Горьковец В.Я., Раевская М.Б. (1983) Эффузивы ультраосновного состава района Костомукшского железорудного месторождения. Магматизм и металлогения докембрийских образований Карелии. Петрозаводск: Кар. филиал АН СССР, 4-37.Arndt N.T., Lesher C.M., Barnes S.J. (2008) Komatiite. Cambridge, Cambridge University Press, 467 p.Горьковец В.Я., Раевская М.Б. (1988а) ГимольскоКостомукшский зеленокаменный пояс. Коматииты и высокомагнезиальные вулканиты раннего докембрия Балтийского щита. Л.: Наука, 136-148.Frolov P.V. (2003) Karelia’s talc. Distribution of occurrences, some geological and mineragenic characteristics of economic ore deposits. Geologo-tekhnologicheskie issledovaniya industrial’nykh mineralov Fennoskandii [Geological-technological study of Fennoscandia’s indusrial minerals]. Petrozavodsk, Kar. filial Akad. Nauk SSSR, 38-51. (In Russian)Горьковец В.Я., Раевская М.Б. (1988б) Реконструкция центров ультраосновного вулканизма (район Костомукшского железорудного месторождения). Геология и метаморфизм архейских зеленокаменных поясов. Петрозаводск: Кар. филиал АН СССР, 57-66.Frolov P.V., Furman V.N. (2003) The Svetloozero ferrous talc ore occuerence – the reference object of complex deposits in greenstone belts of Karelia. Geol. Polezn. Iskopaemye Karelii, 6, 58-66. (In Russian)Климовская Е.Е., Климовский А.В. (2012) Геологическая природа магнитных аномалий на месторождении талькового камня Озерки (Костомукшская зеленокаменная структура). Труды Карельского научного центра РАН, 3, 78-86.Furman V.N. (1995) Otchet o rezul’tatakh poiskov tal’kovykh rud i tal’ko-khloritovogo kamnya v Respublike Kareliya v 1990–1994 gg. [Report on the results of 1990–1994 talc ore and talc-chlorite stone prospecting in the Republic of Karelia]. Karel’skii TFGI, Petrozavodsk. (In Russian, unpublished)Кожевников В.Н. (1982) Условия формирования структурно-метаморфических парагенезисов в докембрийских комплексах. Л.: Наука, 184 с.Furman V.N. (2001) Otchet o rezul’tatakh poiskovykh rabot na zoloto, provedennykh v yuzhnoi chasti Kostomukshskoi zelenokamennoi struktury v 1988–2001 gg. [Report on the results of 1998-2001 gold prospecting in the southern Kostomuksha greenstone structure]. Karel’skii TFGI. Petrozavodsk. (In Russian, unpublished) Geologiya i metamorfizm zhelezisto-kremnistykh formatsii Karelii [Geology and metamorphism of cherty ironformations of Karelia]. (1991) Leningrad, Nauka Publ., 173 p. (In Russian)Кожевников В.Н. (2000) Архейские зеленокаменные пояса Карельского кратона как аккреционные орогены. Петрозаводск: КНЦ РАН, 223с.Gor’kovets V.YA., Raevskaya M.B. (1983) Effusives of ultrabasic composition of the Kostomuksha iron ore deposit area. Magmatizm i metallogeniya dokembriiskikh obrazovanii Karelii [Magmatism and mttallogeny of of Karelia’s Precambian]. Petrozavodsk, Kar. filial Akad. Nauk SSSR, 34-37. (In Russian)Коренбаум С.А. (1967) Минеральные парагенезисы тальковых месторождений. М.: Наука, 455 с.Gor’kovets V.YA., Raevskaya M.B. (1988a) GimolaKostomuksha greenstone belt. Komatiity i vysokomagnezial’nye vulkanity rannego dokembriya Baltiiskogo shchita [Komatiite and high magnesial volcanits of Early Precambrian of Baltic Shield]. Leningrad, Nauka Publ., 136-148. (In Russian)Кулешевич Л.В. (1984) Листвениты в зеленокаменных поясах Восточной Карелии. Геология рудн. месторождений, 26(3), 112-116.Gor’kovets V.YA., Raevskaya M.B. (1988b) Reconstruction of the centers of ultrabasic volcanism (Kostomuksha iron ore deposit area). Geologiya i metamorfizm arkheiskikh zelenokamennykh poyasov [Geology and metamorphism of Archean greenstone belts]. Petrozavodsk, KNTs RAN, 57-66. (In Russian)Кулешевич Л.В. (1992) Метаморфизм и рудоносность архейских зеленокаменных поясов юго-восточной окраины Балтийского щита. Петрозаводск: КНЦ РАН, 267 с.Hill R.E.T., Barnes S.J., Gole M.J., Dowling S.E. (1995) The volcanology of komatiites as deduced from field relationships in the Norseman-Wiluna greenstone belt, Western Australia. Lithos., 34, 159-188.Кулешевич Л.В. (2004) Эволюция эндогенных режимов и стадийность золотого рудообразования в Костомукшской структуре, Карелия. Докл. АН, 396(6), 808-812.Huhta A., Kärki A. (2018) A proposal for the definition, nomenclature, and classification of soapstones. GFF, DOI: 10.1080/11035897.2018.1432681.Кулешевич Л.В., Фурман В.Н. (2009) Золоторудное месторождение Таловейс в Костомукшской докембрийской зеленокаменной структуре (Карелия). Геология рудн. месторождений, 51(1), 58-76.Johannes W. (1969) An experimental investigation of the system MgO–SiO2–H2O–CO2. Amer. J. Sci., 267, 1083- 1104.Лобач-Жученко С.Б., Арестова Н.А., Милькевич Р.И., Левченков О.А., Сергеев С.А. (2000) Стратиграфический разрез Костомукшской структуры (верхний архей), реконструированный на основе геохронологических, геохимических и изотопных данных. Стратиграфия. Геологическая корреляция, 8, 3-10.Karlsen T.A., Rian E., Olesen O. (2000) Overview of talc resources and reserves in the Altermark talc province, northern Norway and possible uses of the talc ore. Norges geologiske undersøkelse Bull., 436, 93-102.Раевская М.Б., Горьковец В.Я. (1986) Архейский ультраосновной вулканизм Западной Карелии. Известия вузов. Геология и разведка, 5, 20-28.Klimovskaya E.E., Klimovskij A.V. (2012) Geological nature of the Ozerky soapstone deposit magnetic anomalies (Kostomuksha greenstone belt)]. Trudy Karel’skogo nauchnogo centra RAN [Proc. Karelian Research Centre of RAS], 3, 78-86. (In Russian)Ранний докембрий Балтийского щита. (2005) (Под ред. В.А. Глебовицкого). СПб.: Наука, 711 с.Korenbaum S.A. (1967) Mineral’nye paragenezisy tal’kovykh mestorozhdenii [Mineral assemblages of talc deposits]. Moscow, Nauka Publ., 455 p. (In Russian)Романович И.Ф. (1973) Месторождения талька СССР. М.: Недра, 224 с.Kozhevnikov V.N. (1982) Usloviya formirovaniya strukturno-metamorficheskikh paragenezisov v dokembriiskikh kompleksakh [Conditions of formation of structuralmetamorphic parageneses in Precambrian complexes]. Leningrad, Nauka Publ., 184 p. (In Russian)Сазонов В.Н. (1975) Лиственитизация и оруденение. М.: Наука, 172 с.Kozhevnikov V.N. (2000) Arkheiskie zelenokamennye poyasa Karel’skogo kratona kak akkretsionnye orogeny [Archean greenstone belts of the Karelian craton as ac cretionary orogens]. Petrozavodsk, KNTs RAN Publ., 223 p. (In Russian)Стратиграфия докембрия Карелии. Опорные разрезы верхнеархейских отложений. (1992) Петрозаводск: КНЦ РАН, 190 с.Kuleshevich L.V. (1984) Listvenites in the greenstone belts of Eastern Karelia. Geol. Rudn. Mestorozhd., 26(3), 112- 116.Таланцев А.С. (1981) Геотермобарометрия по доломиткальцитовым парагенезисам. М.: Наука, 136 с.Kuleshevich L.V. (1992) Metamorfizm i rudonosnost’ arkheiskikh zelenokamennykh poyasov yugo-vostochnoi okrainy Baltiiskogo shchita [Metamorphism and ore content of the Archaean greenstone belts in the southeastern Baltic Shield]. Petrozavodsk, KNTs RAN Publ., 267 p. (In Russian)Фролов П.В. (2003) Тальк Карелии. Размещение проявлений, некоторые особенности геологии и минерагении залежей промышленных типов руд. Геологотехнологические исследования индустриальных минералов Фенноскандии. Петрозаводск: КНЦ РАН, 38-51.Kuleshevich L.V. (2004) Evolution of endogenic regimes and stages of gold ore formation in the Kostomuksha greenstone belt, Karelia. Dokl. Earth Sciences, 397(5), 672-676.Фролов П.В., Фурман В.Н. (2003) Светлоозерское проявление руд железистого талька – эталонный объект комплексных месторождений зеленокаменных поясов Карелии. Геология и полезн. ископаемые Карелии, 6, 58-66.Kuleshevich L.V., Furman V.N. (2009) The Taloveis gold deposit in the Precambrian Kostomuksha greenstone belt, Karelia. Geol. Ore Deposits, 51(1), 58-76.Фурман В.Н. (1995) Отчет о результатах поисков тальковых руд и талько-хлоритового камня в Республике Карелия в 1990–1994 гг. Карельский ТФГИ. Петроза водск. Рукопись.Lobach-Zhuchenko S.B., Arestova N.A., Mil’kevich R.I., Levchenkov O.A., Sergeev S.A. (2000) Stratigraphy of the Kostomuksha belt in Karelia (Upper Archean) as inferred from geochronological, geochemical, and isotopic data. Stratigr. Geol. Correl., 8(4), 319-326.Фурман В.Н. (2001) Отчет о результатах поисковых работ на золото, проведенных в южной части Костомукшской зеленокаменной структуры в 1988– 2001 гг. Карельский ТФГИ. Петрозаводск. Рукопись.Niemelä M. (2001) Talc-magnesite deposits in Finland. Mineralia Slovaca, 33, 561-566.Шеков В.А. (2009) Отчет о результатах поисковооценочных работ на месторождении талькового камня Озерки (облицовочный камень), проведенных на территории административного подчинения г. Костомукша Республики Карелия в 2005–2008 гг. Карельский ТФГИ. Петрозаводск. РукописьPuchtel I.S., Hofmann A.W., Mezger K., Jochum K.P., Shchipansky A.A., Samsonov A.V. (1998) Oceanic plateau model for continental crustal growth in the Archaean: a case study from the Kostomuksha greenstone belt, NW Baltic Shield. Earth Planet. Sci. Lett., 155, 57-74.Anovitz L.M., Essene E.J. (1987) Phase equilibria in the system CaCO3–MgCO3–FeCO3. J. Petrol., 28(2), 389-414.Raevskaya M.B., Gor’kovets V.YA. (1986) Archean ultrabasic volcanism of Western Karelia. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Geol. i Razvedka, 5, 20-28. (In Russian)Arndt N.T., Lesher C.M., Barnes S.J. (2008) Komatiite. Cambridge: Cambridge University Press, 467 p.Rannii dokembrii Baltiiskogo shchita [Early Precambrian of the Baltic shield]. (2005) (Ed. V.A. Glebovitskii). St.Petersburg, Nauka Publ., 711 p. (In Russian)Hill R.E.T., Barnes S.J., Gole M.J., Dowling S.E. (1995) The volcanology of komatiites as deduced from field relationships in the Norseman-Wiluna greenstone belt, Western Australia. Lithos., 34, 159-188.Romanovich I.F. (1973) Mestorozhdeniya tal’ka SSSR [Talc deposits of USSR]. Moscow, Nedra Publ., 224 p. (In Russian)Huhta A., Kärki A. (2018) A proposal for the definition, nomenclature, and classification of soapstones. GFF, DOI: 10.1080/11035897.2018.1432681.Sazonov V.N. (1975) Listvenitizatsiya i orudenenie [Listvenitization and mineralization]. Moscow, Nauka Publ., 172 p. (In Russian)Johannes W. (1969) An experimental investigation of the system MgO–SiO2–H2O–CO2. Amer. J. Sci., 267, 1083- 1104.Shekov V.A. (2009) Otchet o rezul’tatakh poiskovo-otsenochnykh rabot na mestorozhdenii tal’kovogo kamnya Ozerki (oblitsovochnyi kamen’) v 2005–2008 gg. [Report on the results of the 2005–2008 prospecting and appraisal of the Ozerki soapstone deposit (dimension stone)]. Karel’skii TFGI. Petrozavodsk. (In Russian, unpublished) Stratigrafiya dokembriya Karelii. Opornye razrezy verkhnearkheiskikh otlozhenii [Precambrian stratigraphy of Karelia. Key sections of Upper Archean deposits]. (1992) Petrozavodsk, KNC RAN Publ., 190 p. (In Russian)Karlsen T.A., Rian E., Olesen O. (2000) Overview of talc resources and reserves in the Altermark talc province, northern Norway and possible uses of the talc ore. Norges geologiske undersøkelse Bull. 436, 93-102.Talantsev A.S. (1981) Geotermobarometriya po dolomitkal’tsitovym paragenezisam [Geothermobarometry on dolomite-calcite mineral assemblages]. Moskow, Nauka Publ., 136 p. (In Russian)Niemelä M. (2001) Talc-magnesite deposits in Finland. Mineralia Slovaca, 33, 561-566.Trommsdorff V., Evans B.W. (1977) Antigorite-ophicarbonates: phase relations in a portion of the system CaO–MgO– SiO2–H2O–CO2. Contrib. Mineral. Petrol., 60, 39-56.Phillips G.N., Brown I.J. (1987) Host rock and fluid control on carbonate assemblages in the Golden Mile Dolerite, Kalgoorlie gold deposit, Australia. Canad. Mineral., 25, 265-273.Vesasalo A. (1965) Talc schists and soapstone occurrences of Finland. Bull. Comm. Geol. Finl., 216, 75 p.Puchtel I.S., Hofmann A.W., Mezger K., Jochum K.P., Shchipansky A.A., Samsonov A.V. (1998) Oceanic plateau model for continental crustal growth in the Archaean: a case study from the Kostomuksha greenstone belt, NW Baltic Shield. Earth Planet. Sci. Lett., 155, 57-74.Puchtel I.S., Hofmann A.W., Mezger K., Jochum K.P., Shchipansky A.A., Samsonov A.V. (1998) Oceanic plateau model for continental crustal growth in the Archaean: a case study from the Kostomuksha greenstone belt, NW Baltic Shield. Earth Planet. Sci. Lett., 155, 57-74.Trommsdorff V., Evans B.W. (1977) Antigorite-ophicarbonates: phase relations in a portion of the system CaO–MgO– SiO2–H2O–CO2. Contrib. Mineral. Petrol., 60, 39-56.Trommsdorff V., Evans B.W. (1977) Antigorite-ophicarbonates: phase relations in a portion of the system CaO–MgO– SiO2–H2O–CO2. Contrib. Mineral. Petrol., 60, 39-56.Vesasalo A. (1965) Talc schists and soapstone occurrences of Finland. Bull. Comm. Geol. Finl., 216, 75 p.Vesasalo A. (1965) Talc schists and soapstone occurrences of Finland. Bull. Comm. Geol. Finl., 216, 75 p.

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