О классификации геолого-промышленных типов магнезитовых месторождений

Объект исследования. Классификации геолого-промышленных типов магнезитовых месторождений.

Цель. Детализировать существующую классификацию магнезитовых месторождений на основе комплекса определяющих признаков.

Материалы и методы. Материалы – комплекс литолого-фациальных, структурно-минералогических и изотопно-геохимических признаков магнезитовых месторождений. Метод – анализ как собственных, так и литературных данных для классификации геолого-промышленных типов и уточнения их генезиса.

Результаты. Дана авторская генетическая классификация промышленных месторождений магнезита в соответствии с принципами “конкретной классиологии” и выделением таксономических (кристаллическая структура, форма рудных тел) и описательных признаков месторождений. Выделены две группы магнезитов: А – яснокристаллические в домезозойских отложениях и Б – скрытокристаллические в мезокайнозойских отложениях. В пределах группы А различаются пластообразные залежи кристаллических магнезитов (А-2) в карбонатных толщах и линзы талькбрейнеритовых камней среди гипербазитов (А-3). Оба типа имеют признаки гидротермально-метасоматического образования. К этой группе отнесены пласты микритовых магнезитов, связанных с субаэральными прибрежно-морскими условиями и микробиально-диагенетическими стадиями карбонатонакопления (А-1). Вторая группа включает типы, связанные с корой выветривания гипербазитов: инфильтрационно-остаточные штокверковые (Б-1), пластовые кластохемогенные (Б-2) и биохемогенные осадочно-диагенетические (Б-3). Распределение стабильных изотопов образует неперекрывающиеся области с пониженными значениями δ¹⁸О в группе кристаллических магнезитов и максимумом в микритовых и еще более высокими значениями для группы скрытокристаллических.

Выводы. Принципиальная разница между выделенными группами магнезитовых месторождений заключается в источнике Mg: из морской воды (типы А-1 и А-2) или из гипербазитов (типы А-3, Б-1, Б-2 и Б-3).

1. Анфимов Л.В. (1997) Литогенез в рифейских осадочных толщах Башкирского мегантиклинория (Ю. Урал). Екатеринбург: Изд-во УрО РАН, 290 с.

2. Анфимов Л.В., Бусыгин Б.Д., Демина Л.Е. (1983) Саткинское месторождение магнезитов на Южном Урале. М.: Наука, 86 с.

3. Бэгзсурен Б., Лицарев М.А., Тяжелов А.Г., Финько В.И., Церендорж Ж. (1991) Месторождение магнезита Бидерийн-Гол в коре выветривания ультрабазитов Западной Монголии. Высокомагнезиальное минеральное сырье. М.: Наука, 145-153.

4. Галимов Э.М., Кузнецова Н.Г., Прохоров В.С. (1968) К вопросу о составе древней атмосферы Земли в связи с результатами изотопного анализа углерода докембрийских карбонатов. Геохимия, (11), 1376-1381.

5. Генетические типы, закономерности размещения и прогноз месторождений брусита и магнезита. (1984) П.П. Смолин, А.И. Шевелев, Л.П. Урасина и др. М.: Наука, 317 с.

6. Гинзбург И.И., Рукавишникова И.А. (1951) Минералы древней коры выветривания Урала. М.: Изд-во АН СССР, 714 с.

7. Главнейшие магнезитовые месторождения. (1993) Л.П. Урасина, Т.А. Другалева, П.П. Смолин. М.: Наука, 157 с.

8. Еремин Н.И. (2007) Неметаллические полезные ископаемые. 2-е изд. испр. и доп. М.: Изд-во Моск. ун-та, 464 с.

9. Ивлев И.Ф., Пустыльников А.М., Чеканов В.И. (1985) О региональном распространении магнезитов в отложениях соленосной формации юга Сибирской платформы. Геология и геофизика, (11), 16-24.

10. Казаков А.В., Тихомирова М.М., Плотникова В.И. (1957) Система карбонатных равновесий (доломит, магнезит). М.; Л.: Изд-во Акад. наук СССР. (Тр. Ин-та геол. наук, вып. 152. Геол. сер., (64), 13-58).

11. Крупенин М.Т. (2024) Этапы геологического развития осадочных бассейнов рифея стратотипической местности (Южный Урал) и их отражение в минерагении. Тр. ИГГ УрО РАН, вып. 168, 27-36. https://doi.org/10.24930/0371-7291-2024-168-027-036

12. Крупенин М.Т., Гараева А.А., Клюкин Ю.И., Балтыбаев Ш.К., Кузнецов А.Б. (2013) Флюидный режим магнезитового метасоматоза на Саткинских месторождениях Южно-Уральской провинции (термокриометрия флюидных включений). Литосфера, (2), 120-134.

13. Крупенин М.Т., Кольцов А.Б. (2017) Геологическое строение, состав и физико-химическая модель формирования месторождений кристаллического магнезита Южного Урала. Геология руд. месторождений, 59(1), 17-40.

14. Крупенин М.Т., Кузнецов А.Б., Константинова Г.В. (2016) Сравнительная Sr-Nd систематика и распределение РЗЭ в типовых магнезитовых месторождениях нижнего рифея Южно-Уральской провинции. Литосфера, (5), 58-80.

15. Крупенин М.Т., Мичурин С.В., Шарипова А.А., Гараева А.А., Замятин Д.А., Гуляева Т.Я. (2019) Условия формирования Fe‒Mg метасоматических карбонатов в нижнерифейских терригенно-карбонатных отложениях Южного Урала. Литология и полез. ископаемые, (3), 262-277. https://doi.org/10.31857/S0024-497X20193262-277

16. Кузнецов В.Г. (2004) Связь эволюции цианофитов и стратиграфического размещения магнезитов. Изв. вузов. Геология и разведка, (4), 30-35.

17. Кузнецов В.Г., Беляков М.А., Скобелева Н.М., Соколова Т.Ф. (2003) Магнезит и кальцит в рифейских отложениях Юрубчено-Тохомской зоны. Докл. РАН, 392(1), 89-91.

18. Кузнецов В.Г., Скобелева Н.М. (2005) Процесс окремнения рифейских карбонатных отложений (Юрубчено-Тохомская зона, Сибирская платформа). Литология и полез. ископаемые, (6), 637-650.

19. Курс месторождений твердых полезных ископаемых. (1975) (Под ред. П.М. Татаринова, А.Е. Карякина). Л.: Недра, 631 с.

20. Методические рекомендации по применению Классификации запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых. Магнезит и брусит. (2007) М.: ФГУ ГКЗ, 32 с.

21. Овчинникова Г.В., Кузнецов А.Б., Крупенин М.Т., Васильева И.М., Каурова О.К. (2018) Pb-Pb возраст рифейских магнезитов Бакальского рудного поля. Докл. РАН, 481(5), 529-533.

22. Огородников В.Н., Сазонов В.Н., Поленов Ю.А., Григорьев В.В. (2000) Шабровский рудный район (Средний Урал). Геологическая позиция, продуктивные вещественные комплексы, оруденение-минерализация. Екатеринбург: УГГГА, 80 с.

23. Покровский М.П. (2014) Введение в классиологию. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 484 с.

24. Полезные ископаемые Австралии и Папуа Новой Гвинеи. Т. 2. (1980) М.: Мир, 702 с.

25. Сазонов В.Н. (1976) Соотношение железистости сосуществующих минералов из метасоматитов березитлиственитовой формации Урала как показатель их физико-химических условий формирования. Проблеы биминеральной термобарометрии. Свердловск, 41-57.

26. Сиваш В.Г., Перепелицын В.А., Митюшов Н.А. (2001) Плавленый периклаз. Екатеринбург: Уральский рабочий, 584 с.

27. Смолин П.П. (1991) Минерагения, проблемы развития сырьевых баз и рационального использования магнезита, брусита и талька. Высокомагнезиальное сырье. М.: Наука, 16-61.

28. Степанов О.А., Усанов Г.Е. (1991) Малохинганская магнезит-бруситовая провинция и потенциальные ресурсы высокомагнезиального сырья. Высокомагнезиальное сырье. М.: Наука, 157-171.

29. Финько В.И. (1991) Магнезитовые месторождения в терригенных осадочных породах. Высокомагнезиальное минеральное сырье. М.: Наука, 129-145.

30. Шевелев А.И., Зуев Л.В., Федоров В.П. (2003) Минерально-сырьевая база магнезита и брусита России. Казань: Новое знание, 161 с.

31. Шевелев А.И., Урасина Л.П. (1991) Промышленно-генетические типы магнезитовых месторождений. Высокомагнезиальное минеральное сырье. М.: Наука, 82-91.

32. Шевелев А.И., Щербакова Т.А. (1991) Геологическое строение и локализация кайнозойских магнезитов. Высокомагнезиальное минеральное сырье. М.: Наука, 153-157.

33. Щербакова Т.А. (2017) Магнезитообразование в кайнозойских осадочных комплексах. Дисс. ... докт. геол.-мин. наук. 25.00.06. Казань, КФУ.

34. Aharon P.A. (1988) Stable-isotope study of magnesites from the Rum Jungle Uranium Field, Australia: Implications for the origin of strata-bound massive magnesites. Chem. Geol., 69, 127-145.

35. Braithwaite C.J.R., Zеdеf V. (1996) Hydromagnesite stromatolites and sediments in an alkaline lake, Salda Golu, Turkey. J. Sediment. Res. Sect. A, 66(5), 991-1002.

36. Dabitzias S.G. (1980) Petrology and genesis of the Vavdos cryptocrystalline magnesite deposits, Chalkidiki Peninsula, northern Greece. Econ. Geol., 75, 1138-1151.

37. Detriche S., Breheret J.G., Karrat L., Hinschberger F., Macaire J.J. (2013) Environmental controls on the Late Holocene carbonate sedimentation of a karstic lake in the Middle-Atlas Mountains (Lake Afourgagh, Morocco). Sedimentology, 60, 1231-1256.

38. Dong A., Zhu X., Li S., Kendall B., Wang Y., Gao Z. (2016) Genesis of a giant Paleoproterozoic strata-bound magnesite deposit: constraints from Mg isotopes. Precambrian Res., 281, 673-683.

39. Frank T.D., Fielding C.R. (2003) Marine origin for Precambrian, carbonate-hosted magnesite. Geology, 31, 1101-1104.

40. Garber R.A., Harris P.M., Borer J.M. (1990) Occurrence and significance of Magnesite in Upper Permian (Guadalupian) Tansill and Yates Formations, Delaware basin, New Mexico. AAPG Bull., 74(2), 119-134.

41. Henjes-Kunst F., Prochaska W., Niedermayr A. et al. (2014) Sm–Nd dating of hydrothermal carbonate formation: An example from the Breitenau magnesite deposit (Styria, Austria) Chem. Geol., 387, 184-201.

42. Henchiri M., Slim-S’Himi N. (2006) Silicification of sulphate evaporates and their carbonate replacements in Eocene marine sediments, Tunisia: two diagenetic trends. Sedimentology, 53(5), 1135-1159.

43. Keeling J.L., Horn R., Wilson I. (2019) New kiln technology expands market opportunities for cryptocrystalline magnesite. MESA J., 89(1), 22-38.

44. Kilias S.P., Pozo M., Bustillo M., Stamatakis M.G., Calvo J.P. (2006) Origin of the Rubian carbonate hosted magnesite deposit, Galicia, NW Spain: mineralogical, REE, fluid inclusion and isotope evidence. Miner. Depos., 41(7), 713-733. https://doi.org/10.1007/s00126-006-0075-5

45. Kralik M., Aharon P., Schroll E., Zachmannd D. (1989) Carbon and oxygen isotope systematics of magnesites. Magnesite – Geology, Mineralogy, Geochemistry, Formation of Mg-Carbonates. (Ed. P. Möller). Monogr. Ser. Miner. Depos., 28, 197-223.

46. Lackner K.S., Wendt C.H., Butt D.P., Joyce E.L., Sharp D.H. (1995) Carbon dioxide disposal in carbonate minerals. Energy, 20, 1153-1170.

47. Lugli S., Morteani G., Blamart D. (2002) Petrographic, REE, fluid inclusion and stable isotope study of magnesite from the Upper Triassic Burano Evaporites (Secchia Valley, northern Appenines): contributions from sedimentary, hydrothermal and metasomatic sources. Mineral. Depos., 37, 480-494.

48. Last W.M. (1992) Petrology of modern carbonate hardgrounds from East Basin Lake, a saline maar lake, southern Australia. Sediment. Geol., 81, 215-229.

49. Lutsko J.F. (2017) Novel paradigms in nonclassical nucleation theory. New perspectives on mineral nucleation and growth. Springer, 25-41. http://refhub.elsevier.com/S0009-2541(24)00031-7/rf0200

50. Mavromatis V., Power I.M., Harrison A.L., Beinlich A., Dipple G.M., Bénézeth P. (2021) Mechanisms controlling the Mg isotope composition of hydromagnesitemagnesite playas near Atlin, British Columbia, Canada. Chem. Geol., 579, 120325. http://dx.doi.org/10.1016/j.chemgeo.2021.120325

51. Melezhik V.A., Fallick A.E., Medvedev P.V., Makarikhin V.V. (2001) Palaeoproterozoic magnesite: lithological and isotopic evidence for playa/sabkha environments. Sedimentology, 48, 379-397.

52. Mirnejad H., Aminzadeh M., Ebner F., Unterweissacher T. (2015) Geochemistry and origin of ophiolite hosted Derakht-Senjed magnesite, NE Iran. Mineral. Petrol., 109(6), 693-704. https://link.springer.com/article/10.1007/s00710-015-0408-0

53. McCaffrey M.A., Lazar B., Holland H.D. (1987) The evaporation path of seawater and the coprecipitation of Br− and K+ with halite. J. Sediment. Petrol., 57(5), 928-937.

54. Möller P. (1989) Nucleation processes of magnesite. Magnesite – Geology, Mineralogy, Geochemistry, Formation of Mg-Carbonates. (Ed. P. Möller). Monogr. Ser. Miner. Depos., 28, 287-292.

55. Novoselov A., Konstantinov A., Lim A., Goetschl K., Loiko S., Mavromatis V., Pokrovsky O. (2019) Mg-rich authigenic carbonates in coastal facies of the Vtoroe Zasechnoe Lake (Southwest Siberia): First Assessment and Possible Mechanisms of Formation. Minerals, 9(12), 763. https://doi.org/10.3390/min9120763

56. Pohl W. (1990) Genesis of magnesite deposits – models and trends. Geol. Rund., 79(2), 291-299.

57. Power I.M., Wilson S.A., Thom J.M., Dipple G.M., Gabites J.E., Southam G. (2009) The hydromagnesite playas of Atlin, British Columbia, Canada: a biogeochemical model for CO2 sequestration. Chem. Geol., 260, 286-300. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2009.01.012

58. Power I.M., Wilson S.A., Harrison A.L., Dipple G.M., McCutcheon J., Southam G., Kenward P.A. (2014) A depositional model for hydromagnesite–magnesite playas near Atlin, British Columbia, Canada. Sedimentology, 61, 1701-1733. http://dx.doi.org/10.1111/sed.12124

59. Prochaska W. (2016) Genetic concepts on the formation of the Austrian magnesite and siderite mineralizations in the Eastern Alps of Austria. Geologia Croatica, 69(1), 31-38. http://dx.doi.org/10.4154/GC.2016.03

60. Prochaska W. (2000) Magnesite and talc deposits in Austria. Mineral. Slovaca, 32, 543-548.

61. Prochaska W., Krupenin M., (2013) Evidence of Inclusion Fluid Chemistry for the Formation of Magnesite and Siderite Deposits in the Southern Urals. Mineral. Petrol., 107(1), 53-65. http://dx.doi.org/10.1007/s00710-012-0251-5

62. Raudsepp M.J., Wilson S., Zeyen N., Arizaleta M.L., Power I.M. (2024) Magnesite everywhere: Formation of carbonates in the alkaline lakes and playas of the Cariboo Plateau, British Columbia, Canada. Chem. Geol., 648, 121951. http://dx.doi.org/10.1016/j.chemgeo.2024.121951

63. Scheller E.L., Swindle C., Grotzinger J., Barnhart H., Bhattacharjee S., Ehlmann B.L. (2021) Formation of magnesium carbonates on Earth and implications for Mars. J. Geophys. Res.: Planets, 126, 32. e2021JE006828. http://dx.doi.org/10.1029/2021JE006828

64. Schidlowski M., Eichmann R., Junge C.E. (1975) Precambrian sedimentary carbonates: carbon and oxygen isotope chemistry and implications for the terrestrial oxygen budget. Precambrian Res., 2, 1-69.

65. Schmidt H. (1987) Turkey’s Salda Lake: a genetic model for Australia’s newly discovered magnesite deposits. Industr. Minerals, August, 19-29.

66. Schroll E. (2002) Genesis of magnesite deposits in the view of isotope geochemistry. Boletim Paranaense de Geociências, 50, 59-68. http://dx.doi.org/10.5380/geo.v50i0.4158

67. Shirokova L.S., Mavromatis V., Bundeleva A., Pokrovsky O.S., Bénézeth P., Gérard E., Pearce C.R., Oelkers E.H. (2013) Using Mg Isotopes to Trace Cyanobacterially Mediated Magnesium Carbonate Precipitation in Alkaline Lakes. Aquatic Geochemistry, 19(1), 1-24. https://doi.org/10.1007/s10498-012-9174-3

68. Siegl W. (1984) Reflections on the origin of sparry magnesite deposits. Singenesis and epigenesist in the formation of mineral deposits. (Еd. A. Waschkuhn). Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 177-182.

69. United States Geological Survey 2019. (2019) Magnesium compounds. Mineral commodity summaries 2019. U.S. Geological Survey, Reston, Virginia, 100-103.

70. Vance R.E., Mathewes R.W., Clague J.J. (1992) 7000-year record of lake-level change on the northern Great Plains: a high-resolution proxy of past climate. Geology, 20, 879-882. http://dx.doi.org/10.1016/j.quascirev.2011.05.015

71. Von der Borch C. (1965) The distribution and preliminary geochemistry of modem carbonate sediments of the Coorong area, South Australia. Geochim. Cosmochim. Acta, 29, 781-799.

72. Zedef V., Russell M.J., Fallick A.E. (2000) Genesis of Vein Stockwork and Sedimentary Magnesite and Hydromagnesite Deposits in the Ultramafic Terranes of Southwestern Turkey: A Stable Isotope Study. Econ. Geol., 95, 429-446. http://dx.doi.org/10.2113/gsecongeo.95.2.429