geologyИзвестия высших учебных заведений. Геология и разведкаProceedings of higher educational establishments. Geology and Exploration0016-77622618-8708Sergo Ordzhonikidze Russian State University for Geological Prospecting10.32454/0016-7762-2020-63-6-66-76geology-733Research ArticleМИНЕРАЛОГИЯ, ПЕТРОГРАФИЯ, ЛИТОЛОГИЯMINERALOGY, PETROGRAPHY, LITHOLOGYТипоморфные особенности магнетита камафоритов массива ТомторTypomorphic features of magnetite from tomtor massif camaphoriteshttps://orcid.org/0000-0001-6526-3635БарановЛ. Н.BaranovL. N.

Баранов Леонид Николаевич — научный сотрудник лаборатории прогнозно-методического сопровождения геологоразведочных работ; инженер-исследователь лаборатории рудоносности щелочного магматизма

SPIN-код: 2228-3296

39, ул. Ленина, г. Мирный, Республика Саха (Якутия) 678174

3, проспект Академика Коптюга, г. Новосибирск 677007

тел.: +7 (913) 205-97-13

Leonid N. Baranov — Research Fellow, Laboratory for Predictive and Methodological Support of Geological Exploration; Research Engineer, Laboratory of Ore Content of Alkaline Magmatism

SPIN-code: 2228-3296

39, str. Lenin, Mirny 678174

3, Acad. Koptyuga ave., Novosibirsk 630090

tel.: +7 (913) 205-97-13

BaranovLN@alrosa.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6057-5987ТолстовА. В.TolstovA. V.

Толстов Александр Васильевич — доктор геолого-минералогических наук, директор

SPIN-код: 7895-6601

39, ул. Ленина, г. Мирный, Республика Саха (Якутия) 678174

тел.: +7 (913) 252-86-12

Alexander V. Tolstov — Dr. of Sci. (Geol.-Min.), Director

SPIN-code: 7895-6601

39, str. Lenin, Mirny 678174

tel.: +7 (913) 252-86-12

TolstovAV@alrosa.ruНаучно-исследовательское геологическое предприятие Акционерная компания «АЛРОСА» (публичное акционерное общество); ФГБУН «Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского отделения Российской академии наук»РоссияGeo-Scientific Research Enterprise Public Joint Stock Company “ALROSA”; The V.S. Sobolev Institute of Geology and MineralogyRussian FederationНаучно-исследовательское геологическое предприятие Акционерная компания «АЛРОСА» (публичное акционерное общество)РоссияGeo-Scientific Research Enterprise Public Joint Stock Company “ALROSA”Russian Federation2020200620226366676Copyright © Баранов Л.Н., Толстов А.В., 20222022Баранов Л.Н., Толстов А.В.Baranov L.N., Tolstov A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.geology-mgri.ru/jour/article/view/733Введение

Введение. Получены новые данные о вещественном составе и условиях формирования апатит-магнетитовых пород (фоскоритов, камафоритов) месторождения Онкучах массива Томтор на основании исследования типоморфных особенностей магнетита.

Цель

Цель. Изучение морфологии, химических состава и взаимоотношений магнетита с ассоциирующими минералами в апатит-магнетитовых породах месторождения Онкучах массива Томтор.

Материалы и методы

Материалы и методы. В качестве материала использовался керн скважины № 801 (месторождения Онкучах массива Томтор). Общая длина составляет 177 погонных метров. Для определения состава минералов использовались: JXA-8230 (Jeol X-ray Analizer) (НИГП АК «АЛРОСА» (ПАО), г. Мирный), электронный сканирующий микроскоп с полевой эмиссией TESCAN MIRA 3 LMU, оборудованный энергодисперсионным спектрометром INCA Energy 450+ с детектором XMax-80 (Oxford Instruments Ltd) (НИГП АК «АЛРОСА» (ПАО), г. Мирный; ИГМ СО РАН им. В.С. Соболева). Измерения проводились по стандартной методике, ускоряющее напряжение 20 kV, ток 1 nА, время счета от 60 с, размер зонда — 2 мкм. Калибровка прибора осуществляется по набору охарактеризованных искусственных соединений и природных минералов. Проверка стабильности прибора осуществляется измерением интенсивности линии Со.

Результаты

Результаты. Установлены текстурно-структурные особенности магнетитовых руд и их взаимоотношения с участками фоскоритов отличного вещественного состава и с вмещающими породами. Определено влияние наложенных гидротермальных процессов. Дана подробная морфологическая характеристика магнетита, для которого установлено наличие двух генераций: первично-магматический магнетит и преобразованный при воздействии наложенных процессов. Получена представительная информация о химическом составе магнетита.

Заключение

Заключение. Предполагается образование магнетита при магматическом процессе с участием кристаллизационной дифференциации. Показана связь находок благородных металлов с наложенными на магнетитовые руды гидротермальными процессами. Подтверждено участие апатит-магнетитовых руд при формировании гипергенного комплекса — железисто-фосфатных латеритных кор выветривания массива Томтор. Рекомендовано рассматривать камафориты массива Томтор как природнолегированные железные руды с возможным попутным извлечением ряда полезных компонентов.

Background

Background. The paper presents new data on the material composition and formation conditions of apatite-magnetite rocks (phoscorite and camaphorites) from the Onkuchakh deposit within the Tomtor massif drawing on the study into the typomorphic features of magnetite.

Aim

Aim. To study the morphology, chemical composition, and relations of magnetite with associated minerals in apatite-magnetite rocks from the Onkuchakh deposit (Tomtor massif).

Materials and methods

Materials and methods. The study employed core samples measuring 177 m in total length (borehole No. 801, Onkuchakh field, Tomtor massif). In order to determine the composition of recovered minerals, the following instruments were used: JEOL JXA-8230 Electron Probe Microanalyzer (ALROSA, Mirny, Russia); TESCAN MIRA 3 LMU field emission scanning electron microscope equipped with an Oxford Instruments INCA Energy 450+ energy dispersive spectrometer with an XMax-80 detector (ALROSA, Mirny; V. S. Sobolev Institute of Geology and Mineralogy, SB RAS). The measurements were performed according to a standard procedure: accelerating voltage — 20 kV; current — 1 nA; counting time — from 60 s; probe size — 2 μm. Instrument calibration was carried out using a set of characterized artificial compounds and natural minerals; instrument stability was confirmed by measuring Co line intensity.

Results

Results. The authors identified the textural and structural features of magnetite ores, as well as ascertaining their relations with the areas of camaphorites characterized by different material composition and host rocks. The impact of superimposed hydrothermal processes was determined. In addition, a detailed morphological characterization was provided for magnetite found to comprise two generations: primary magmatic magnetite and that transformed under the influence of superimposed processes. Finally, representative data on the chemical composition of magnetite were obtained.

Conclusion

Conclusion. It is concluded that magnetite is formed through a magmatic process involving crystallization differentiation. The occurrence of noble metal is shown to be related to hydrothermal processes superimposed on magnetite ores. The role of apatite-magnetite ores in the formation of the supergene complex — ferrous phosphate lateritic weathering crusts of the Tomtor massif — is confirmed. It is recommended to consider camaphorites from the Tomtor massif as naturally alloyed iron ores potentially extracted along with a number of valuable components.

Сибирская платформаЯкутияТомторкамафориткарбонатитфоскоритмагнетитильменитSiberian PlatformYakutiaTomtorcamaphoritecarbonatitephoscoritemagnetiteilmeniteисследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда (проекты № 19-17-00013 и 18-17-00120). Авторы благодарят А.С. Иванова (НИГП АК «АЛРОСА» (ПАО)), Н.С. Карманова (ИГМ СО РАН), Е.В. Лазареву (ИГМ СО РАН)research was carried out on the subject of the State Assignment of the GIN RAS No. 0135-2019-0073. The authors would like to thank A.S. Ivanov (NIGP PJSC “ALROSA”), N.S. Karmanov (IGM SB RAS) and E.V. Lazareva (IGM SB RAS)ReferencesБаранов Л.Н., Толстов А.В., Округин А.В. Благородные металлы в щелочных породах и карбонатитах // Геология и минерально-сырьевые ресурсы СевероВостока России: материалы X Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, 8—10 апреля 2020 г. Якутск: Издательский дом СВФУ, 2020. С. 188—192.Aronsson J. Compositional variations between hydrothermal and magmatic magnetite and their potential for mineral exploration using till from Laver, Northern Sweden  // Degree of Master of Science with a major in Earth Sciences. Department of Earth Sciences, University of Gothenburg. 2016. P. 47.Баранов Л.Н., Толстов А.В., Округин А.В., Слепцов А.П. Новое в минералогии и геохимии апатит-магнетитовых руд массива Томтор, северо-восток Сибирской платформы // Руды и металлы. 2018. № 2. С. 42—54.Baranov L.N., Tolstov A.V., Okrugin A.V. Noble metals in alkaline rocks and carbonatites  // Geology and mineral resources of the North-East of Russia: materials of the X All-Russian scientific-practical conference with international participation, April 8—10, 2020. Yakutsk: NEFU Publishing House, 2020. P. 188—192 (In Russian).Владыкин Н.В. Модель зарождения и кристаллизации ультраосновных-щелочных-карбонатитовых магм Сибирского региона, проблемы их рудоносности, мантийные источники и связь с плюмовым процессом // Геология и геофизика. 2016. Т. 57. № 5. С. 889—905.Baranov L.N., Tolstov A.V., Okrugin A.V., Sleptsov A.P. New in mineralogy and geochemistry of apatite-magnetite ores of the Tomtor massif, north-east of the Siberian platform // Ores and metals. 2018. No. 2. P. 42—54 (In Russian).Делицын Л.М., Мелентьев Г.Б., Толстов А.В., Магазина Л.А., Самонов А.Е., Сударева С.В. Технологические проблемы Томтора и их решение // Редкие земли. 2015. № 2(5). С. 164—179.Barbosa E.S.R., Brod J.A., Cordeiro P.F.O., JunqueiraBrod T.C., Santos R.V., Dantas E.L. Phoscorites of the Salitre I complex: Origin and petrogenic implications // Chemical Geology. 2020. No. 535. P. 1—18.Лазарева Е.В., Жмодик С.М., Добрецов Н.Л., Толстов А.В., Щербов Б.Л., Карманов Н.С., Герасимов Е.Ю., Брянская А.В. Главные рудообразующие минералы аномально богатых руд месторождения Томтор (Арктическая Сибирь) // Геология и геофизика. 2015. Т. 56. № 6. С. 1080—1115.Brod J.A., Gaspar J.C., Diniz-Pinto H.S., JunqueiraBrod T.C. Spinel chemistry and petrogenetic processes in the Tapira alkaline-carbonatite complex, Minas Gerais, Brazil // Bras. Geociências. 2005. No. 35. P. 23—32.Лапин А.В., Толстов А.В. Окислительный и восстановительный этапы формирования зоны гипергенеза карбонатитов и их рудоносность // Геология рудных месторождений. 1991. Т. 33. № 4. С. 81—91.Cordeiro P.F.O., Brod J.A., Dantas E.L., Barbosa E.S.R. Mineral chemistry, isotope geochemistry and petrogenesis of niobium-rich rocks from the Catalão I carbonatite-phoscorite complex, Central Brazil // Lithos. 2010. No. 118. P. 223—237.Лапин А.В., Толстов А.В. Новые уникальные месторождения редких металлов в корах выветривания карбонатитов // Разведка и охрана недр. 1993. № 3. С. 7—11.Dare S.A., Barnes S.J., Beaudoin G., Méric J., Boutroy E., Potvin-Doucet C. Trace elements in magnetite as petrogenetic indicators  // Mineralium Deposita. 2014. No. 49. P. 785—796.Округин А.В., Зайцев А.И., Борисенко А.С., Земнухов А.Л., Иванов П.О. Золотоплатиновые россыпи бассейна р. Анабар и их возможная связь с щелочно-ультраосновными магматитами Севера Сибирской платформы // Отечественная геология. 2012. № 5. С. 11—20.Delitsyn L.M., Melentev G.B., Batenin V.M., Tolstov A.V. Coexistence of two immiscible liquid phases in a niobium-rareearth element-silicate-salt system  // Doklady Chemistry. 2015. Т. 462. № 2. P. 165—168.Округин А.В., Толстов А.В. Петрогеохимическая характеристика сиенит-щелочно-ультраосновного силикатного комплекса пород Томторского массива (северо-восток Сибирской платформы) // Отечественная геология. 2017. № 5. С. 56—66.Delitsyn L.M., Melent’ev G.B., Tolstov A.V., Magazina L.A., Samonov A.E., Sudareva S.V. Tomtor’s technological problems and their solution  // Rare earths. 2015. No. 2(5). P. 164—179 (In Russian).Толстов А.В. Особенности минералогии и геохимии апатит-магнетитовых руд массива Томтор (С-З Якутия) // Геология и геофизика. 1994. № 9. С. 91—100.Dupuis C., Beaudoin G. Discriminant diagrams for iron oxide trace element fingerprinting of mineral deposit types // Minera Deposita. 2011. No. 46. P. 319—335.Толстов А.В. Минералогия и геохимия золота С-З Якутии и перспективы золоторудности Анабарского щита // Вест. ВГУ, сер. геол. 1999. № 8. С. 194— 197.Entin A.R., Zaytsev A.I., Nenashev N.I., Vasilenko V.B., Orlov A.N., Tyan O.A., Ol’khovik Yu.A., Ol’shtynskiy S.P., Tolstov A.V. On the sequence of geological events associated with the intrusion of the Tomtor massif of ultrabasic alkaline rocks and carbonatites (NorthWestern Yakutia) // Geology and Geophysics. 1990. No. 12. P. 42—50 (In Russian).Энтин А.Р., Зайцев А.И., Ненашев Н.И., Василенко В.Б., Орлов А.Н., Тян О.А., Ольховик Ю.А., Ольштынский С.П., Толстов А.В. О последовательности геологических событий, связанных с внедрением Томторского массива ультраосновных щелочных пород и карбонатитов (Северо-Западная Якутия) // Геология и геофизика. 1990. № 12. С. 42—50.Gaspar J.C., Wyllie P.J. Magnetite in the carbonatites from the Jacupiranga complex, Brazil  // American Mineralogist. 1983. No. 68. P. 195—213.Aronsson J. Compositional variations between hydrothermal and magmatic magnetite and their potential for mineral exploration using till from Laver, Northern Sweden // Degree of Master of Science with a major in Earth Sciences. Department of Earth Sciences, University of Gothenburg. 2016. P. 47.Karchevsky P.I., Moutte J. The phoscorite-carbonatite complex of Vuoriyarvi, northern Karelia // Phoscorites and Carbonatites From Mantle to Mine. Mineralogical Society of Great Britain and Ireland. 2004. P. 163— 199.Barbosa E.S.R., Brod J.A., Cordeiro P.F.O., JunqueiraBrod T.C., Santos R.V., Dantas E.L. Phoscorites of the Salitre I complex: Origin and petrogenic implications // Chemical Geology. 2020. No. 535. P. 1—18.Krasnova N.I., Petrov T.G., Balaganskaya E.G., Garcia D., Moutte J., Zaitsev, A.N., Wall F. Introduction to phoscorites: occurrence, composition, nomenclature and petrogenesis // Phoscorites and Carbonatites from Mantle to Mine. Mineralogical Society of Great Britain and Ireland. 2004. P. 45—74.Brod J.A., Gaspar J.C., Diniz-Pinto H.S., JunqueiraBrod T.C. Spinel chemistry and petrogenetic processes in the Tapira alkaline-carbonatite complex, Minas Gerais, Brazil // Bras. Geociências. 2005. No. 35, P. 23—32.Lapin A.V., Tolstov A.V. New unique deposits of rare metals in the weathering crusts of carbonatites  // Exploration and conservation of mineral resources. 1993. No. 3. P. 7—11 (In Russian).Cordeiro P.F.O., Brod J.A., Dantas E.L., Barbosa E.S.R. Mineral chemistry, isotope geochemistry and petrogenesis of niobium-rich rocks from the Catalão I carbonatite-phoscorite complex, Central Brazil // Lithos. 2010. No. 118. P. 223—237.Lapin A.V., Tolstov A.V. Oxidative and reduction stages of formation of the zone of hypergenesis of carbonatites and their ore content // Geology of ore deposits. 1991. T. 33. No. 4. P. 81—91 (In Russian).Dare, S.A., Barnes S.J., Beaudoin G., Méric J., Boutroy E., Potvin-Doucet C. Trace elements in magnetite as petrogenetic indicators // Mineralium Deposita. 2014. No. 49. P. 785—796.Lazareva E.V., Zhmodik S.M., Dobretsov N.L., Tolstov  A.V., Shcherbov B.L., Karmanov N.S., Gerasimov E.Yu., Bryanskaya A.V. The main ore-forming minerals of anomalously rich ores of the Tomtor deposit (Arctic Siberia)  // Geology and Geophysics. 2015. T. 56. No. 6. P. 1080—1115 (In Russian).Delitsyn L.M., Melentev G.B., Batenin V.M., Tolstov A.V. Coexistence of two immiscible liquid phases in a niobium-rareearth element-silicate-salt system // Doklady Chemistry. 2015. Т. 462. № 2. С. 165—168.Lee M.J., Lee, J.I., Moutte J., Compositional variation of Fe–Ti oxides from the Sokli complex, northeastern Finland // Geosci. 2005. No. 9. P. 1—13.Dupuis C., Beaudoin G. Discriminant diagrams for iron oxide trace element fingerprinting of mineral deposit types // Minera Deposita. 2011. No. 46. P. 319—335.Okrugin A.V., Tolstov A. V. Petrogeochemical characteristics of the syenite-alkaline-ultrabasic silicate complex of rocks of the Tomtor massif (north-east of the Siberian platform) // Otechestvennaya Geologiya. 2017. No. 5. P. 56—66 (In Russian).Gaspar J.C., Wyllie P.J. Magnetite in the carbonatites from the Jacupiranga complex, Brazil // American Mineralogist. 1983. No. 68. P. 195—213.Okrugin A.V., Zaytsev A.I., Borisenko A.S., Zemnukhov A.L., Ivanov P.O. Gold-platinum placers of the river basin Anabar and their possible connection with alkaline-ultrabasic magmatites of the North of the Siberian platform // Otechestvennaya geologiya. 2012. No. 5. P. 11—20 (In Russian).Karchevsky P.I., Moutte J. The phoscorite-carbonatite complex of Vuoriyarvi, northern Karelia // Phoscorites and Carbonatites From Mantle to Mine. Mineralogical Society of Great Britain and Ireland. 2004. P. 163—199.Skublov S G., Tolstov A. V., Baranov L. N., Melnik A.E., Levashova E. V. First data on the geochemistry and U-Pb age of zircons from the kamaphorites of the Tomtor alkaline-ultrabasic massif, Arctic Yakutia Chemie der Erde. 2019. №6. pp. 1-11.Krasnova N.I., Petrov T.G., Balaganskaya E.G., Garcia D., Moutte J., Zaitsev A.N., Wall F. Introduction to phoscorites: occurrence, composition, nomenclature and petrogenesis // Phoscorites and Carbonatites from Mantle to Mine. Mineralogical Society of Great Britain and Ireland. 2004. P. 45—74.Tolstov A.V. Mineralogy and geochemistry of gold in NW Yakutia and prospects for gold ore of the Anabar shield // Vest. VSU, ser. geol. 1999. No. 8. P. 194— 197 (In Russian).Lee, M.J., Lee, J.I., Moutte, J. Compositional variation of Fe–Ti oxides from the Sokli complex, northeastern Finland // Geosci. 2005. No. 9. P. 1—13.Tolstov A.V. Peculiarities of mineralogy and geochemistry of apatite-magnetite ores of the Tomtor massif (NW Yakutia) // Geology and geophysics. 1994. No. 9. P. 91—100 (In Russian).Skublov S G , Tolstov A. V., Baranov L. N., Melnik A.E. , Levashova E. V. First data on the geochemistry and U-Pb age of zircons from the kamaphorites of the Tomtor alkaline-ultrabasic massif, Arctic Yakutia Chemie der Erde. 2019. №6. pp. 1-11.Tolstov A.V. Platinum prospects of alkaline Rocks of Udzha province (NW of Yakutia)  // Ore Potential of Alkaline, Kimberlite and Carbonatite Magmatism. UCTEA Chamber of Turkish Geological EngineersAnkara Abstract book. 2014. P. 196—197.Tolstov A.V. Platinum prospects of alkaline Rocks of Udzha province (NW of Yakutia) // Ore Potential of Alkaline, Kimberlite and Carbonatite Magmatism. UCTEA Chamber of Turkish Geological EngineersAnkara Abstract book. 2014. P. 196—197.Vladykin N.V. Model of nucleation and crystallization of ultrabasic-alkaline-carbonatite magmas of the Siberian region, problems of their ore content, mantle sources and connection with the plume process // Geology and Geophysics. 2016. Vol. 57. No. 5. P. 889—905 (In Russian).

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