Лаборатории

 

Лаборатория рудоносности щелочного магматизма (215)

 

Заведующий лабораторией 

Доктор геолого-минералогических наук Дорошкевич Анна Геннадьевна.

Научный руководитель базового проекта

Доктор геолого-минералогических наук Дорошкевич Анна Геннадьевна.

Кадровый состав лаборатории

Состав лаборатории насчитывает 16 сотрудников, имеющих большой опыт результативных исследований, в том числе: 1 доктор геолого-минералогических наук, 6 кандидатов наук, а также квалифицированных инженеров и лаборантов.

Контакты

телефон +7 (383) 373-05-26 доб. 741, E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..

 

Методы и методики

Для определения петрогенезиса и параметров рудообразования щелочных комплексов используются следующие методы исследования:

(1) геохронологические – датирование пород и руд U-Pb (SНRIMP-II, LA-ICP-MS) и Ar-Ar методами. Исследования проводятся на базе Аналитического центра коллективного пользования многоэлементных и изотопных исследований ИГМ СО РАН (АЦКП МИИ ИГМ СО РАН, г. Новосибирск): Ar-Ar и LA-ICP-MS методы; и ВСЕГЕИ (г. Санкт-Петербург): SHRIMP-II.

(2) минералого-геохимические – петрографическое и минералогическое исследования пород (с использованием электронного микроскопа, микрозонда и LA ICP-MS анализа) с определением и редкоэлементной характеристикой основных и второстепенных минералов-концентраторов редких элементов, а также построением карт распределения и перераспределения редких элементов в породах, петрохимическое и геохимическое изучение состава пород (РФА и ICP-MS). Исследования проводятся на базе АЦКП МИИ ИГМ СО РАН, в Новосибирском государственном университете (НГУ) – LA-ICP-MS метод (г. Новосибирск).

(3) изотопно-геохимические – изучение состава радиогенных (Sr, Nd, Pb) и стабильных (δ18О – в силикатах, оксидах и фосфатах, δ18О и δ13С – в карбонатах) изотопов в минералах и породах для характеристики источников, участвовавших в их формировании. Определение изотопного состава О в оксидах, силикатах и фосфатах проводятся в Геологическом Институте СО РАН (г. Улан-Удэ); изучение состава радиогенных изотопов (Pb, Sr и Nd) – на базе АЦКП МИИ ИГМ СО РАН, в ИГГД РАН и ВСЕГЕИ (г. Санкт-Петербург)

(4) термобарогеохимические – исследования расплавных и флюидных включений с использованием методов термо-криометрии (установки Linkam THMSG-600, термокамера TC-1500); изучение состава флюидной и дочерних кристаллических фаз включений с использованием Рамановской спектроскопии (спектрометр LabRam HR800 Horiba Jobin Yvon). Изучение состава солевых дочерних фаз вскрытых флюидных включений и прогретых стекол расплавных включений – методом сканирующей электронной микроскопии, микрорентгеноспектральным анализом. Количественные концентрации основных петрогенных, а также рудных элементов определяются методом LA-ICP-MS (установка XSERIES2 ICP-MS с устройством лазерного пробоотбора NewWaveResearch, Nd:YAG). Термобарогеохимические исследования проводятся на базе АЦКП МИИ ИГМ СО РАН, в Новосибирском государственном университете проводится метод LA-ICP-MS.

(5) экспериментальные и термодинамические – экспериментальное и численное моделирование гидротермальных процессов в поликомпонентных системах (с участием рудных элементов: Au, РЗЭ, Nb), приближенных по своим составам к природным гидротермальным флюидам, связанных со щелочным магматизмом. Используются титановые автоклавы разного объема, установка экзоклавного типа с вакуумированием, вводом жидких и газообразных компонентов, и установка быстрой закалки с холодным затвором. Для термодинамического моделирования применяется программный комплекс HCh и база термодинамических данных UNITHERM. Продукты экспериментов анализируются с помощью сканирующей электронной микроскопии, микрорентгеноспектральным анализом, LA ICP-MS, методами оптической спектрофотомерии и атомной адсорбции. Исследования проводятся на базе АЦКП МИИ ИГМ СО РАН, в GFZ (г. Потсдам).

Инфраструктура

Достоверность полученных данных определяется применением специализированных методов исследований с использованием высокоточных инструментальных установок и приборов на базах сертифицированных ведущих аналитических научных центров России (см. Используемые методы и методики).

Важнейшие достижения за 5 лет

Проведены геохронологические (U-Pb, SHRIMP II датирование цирконов), минералогические, термобарогеохимические и изотопно-геохимические исследования доломитовых карбонатитов Селигдара, Усть-Чульмана, Муосталаха, Бирикена Нимнырской зоны (Алданский щит). Определен палеопротерозойский возраст пород. Доказано, что образование пород происходило из магнезиокарбонатитовых расплавов, содержащих щелочные (сульфаты, хлориды и фториды Na и K) и алюмосиликатные компоненты (до 10 мас. %). Установлено, что источником магм был изотопно-аномальный резервуар, который обогащался относительно деплетированной мантии в период ~2,7-3,0 млрд лет. Плавление этого обогащенного литосферного субстрата происходило в неоархее, с формированием пироксенитов и карбонатитов Хани, в палеопротерозое, с образованием магнезиокарбонатитов Нимнырской зоны, и в мезозое, со становлением многочисленных интрузий высококалиевых пород Алданского щита. Установлено, что потенциально значимое концентрирование РЗЭ, Th и других полезных рудных компонентов связано с поздними гидротермальными и метаморфическими процессами, что необходимо учитывать при технологической оценке руд.

Рис. 1. Эволюция изотопного состава неодима во времени для предполагаемого источника магнезиокарбонатитов Алдана (Doroshkevich et al., 2018). Данные для габбро Чинейского массива (Гонгальский и др., 2008), пироксенитов Хани (Vladykin et al., 2005), высококалиевых пород Алдана (Bogatikov et al., 1994, Mitchell et al., 1994; авторские неопубликованные данные), пород Йоко-Довыренского массива (Арискин и др., 2015)

Prokopyev, I.R., Doroshkevich, A.G., Ponomarchuk, A.V., Sergeev, S.A., 2017. Mineralogy, age and genesis of apatite-dolomite ores at the Seligdar apatite deposit (Central Aldan, Russia). Ore Geol. Rev.81, 296-308.

Prokopyev I.R., Doroshkevich A.G., Redina A.A., Obukhov A.V. Magnetite-apatite-dolomitic rocks of Ust-Chulman (Aldan shield, Russia): Seligdar-type carbonatites? Miner Petrol, DOI 10.1007/s00710-017-0534-y

Doroshkevich A.G., Prokopyev I.R., Izokh AE, Klemd R., Ponomarchuk A.V., Nikolaeva IV., Vladykin NV. 2018. Isotopic and trace element geochemistry of the Seligdar magnesiocarbonatites (South Yakutia, Russia): Insights into the mantle evolution underlying the Aldan-Stanovoy shield. Journal of Asian Science 154, pp. 354-368.

http://rareearth.ru/ru/news/20170216/02972.html

http://xn--m1afn.xn--p1ai/ru/node/2189

Проведены геохронологические (U-Pb SHRIMP II и LA-ICPMS датирование циркона, перовскита и монацита, Ar-Ar датирование риппита) и минералогические исследования пород, включая кору выветривания, Чуктуконского Nb-РЗЭ месторождения (Красноярский край). Определено, что образование щелочных пород связано с деятельностью мантийного суперплюма, формировавшего Сибирскую изверженную провинцию в период 250—248 млн лет. Развитие рудоносной коры выветривания происходило на 130 млн лет позже времени кристаллизации пород Чуктуконского массива.

Впервые на месторождении (и в мире) установлен новый минерал, риппит (K2(Nb,Ti)2(Si4O12)O(O,F)), являющийся источником ниобия. Преобладание риппита над пирохлором в некоторых участках карбонатитов позволяет рассматривать минерал как промышленно значимый в рудах Чуктуконского месторождения. Установлено, что основными ниобиевыми минералами карбонатитов являются пирохлор и риппит, а в гидротермально проработанных карбонатитах и коре выветривания – гетит и Nb-рутил, наряду с пирохлором и риппитом. Полученная минералогическая информация является крайне важной для оценки технологических свойств руд Чуктуконского месторождения.

Рис. 2. Основные ниобиевые минералы карбонатитов Чуктуконского ниобий-редкоземельного месторождения. а – пирохлор, б – риппит, в – Nb-рутил. Изображения в обратно-отраженных электронах

Рис. 3. Фото призматических кристаллов риппита в карбонатитах Чуктуконского массива

Doroshkevich AG, Sharygin VV, Seryotkin YV, Karmanov NS, Belogub EV, Moroz TN, Nigmatulina EN, Eliseev AP, Vedenyapin VN, Kupriyanov IN (2016) Rippite, IMA 2016-025. CNMNC Newsletter No. 32, August 2016, page 919. Mineral Mag, 80: 915-922.

Chebotarev D.A., Doroshkevich A.G., Klemd R, Karmanov N.S. (2017) Evolution of Nb-mineralization in the Chuktukon carbonatite massif, Chadobets upland (Krasnoyarsk Territory, Russia), Periodico di Mineralogia, v. 86, n. 2, doi:http://dx.doi.org/10.2451/dache1.

Чеботарев Д.А., Дорошкевич А.Г., Шарыгин В.В., Юдин Д.С., Пономарчук А.В., Сергеев С.А. 2017 Геохронология Чуктуконского карбонатитового массива, Чадобецкое поднятие, Красноярский край. Геология и геофизика, № 10, 1542—1553

http://rscf.ru/ru/node/2622

Риппит: новый минерал с «многогранными» свойствами

Проведена серия экспериментов по изучению распределения широкого ряда редкоземельных и высокозарядных элементов между кальцитом, флюоритом и карбонатитовым расплавом в системе CaCO3+CaF2+Na2CO3±Ca3(PO4)2 при 650-900 °C и 100 МПа. Результаты исследования показали, что значения коэффициентов распределения варьируют в пределах 0,03-0,25, причем наибольшие значения наблюдаются для стронция (0,48-0,8 для кальцита и 0,14-0,3 для флюорита) и иттрия (0,18-0,3). Значения коэффициентов распределения РЗЭ увеличиваются при увеличении атомного номера от La к Lu. Растворимость Zr, Hf, Nb и Ta в синтетических карбонатитовых расплавах с высоким содержанием фтора крайне низка и приводит к кристаллизации Hf-бадделеита и ниобий-содержащего перовскита. Определенные коэффициенты распределения редкоземельных элементов были использованы для расчета содержания редкоземельных элементов в материнском расплаве интрузивных и эффузивных карбонатитов на примере комплекса Белая Зима и вулкана Керимаси. Полученная информация является важной для понимания процессов оруденения карбонатитов.

Рис. 4. а, б – результаты экспериментов при 650 °C до добавки фосфата (а) и после (б); в, г – коэффициенты распределения для флюорита (в) и кальцита (г); д, е – рассчитанные с использованием полученных коэффициентов распределения содержания РЗЭ в материнских расплавах для интрузивных и эффузивных карбонатитов на примере комплекса Белая Зима и вулкана Керимаси, соответственно

Chebotarev DA, Veksler IV, Wohlgemuth-Ueberwasser C, Doroshkevich AG, Koch-Müller M (2018). Experimental study of trace element distribution between calcite, fluorite and carbonatitic melt in the system CaCO3+CaF2+Na2CO3±Ca3(PO4)2 at 100 MPa, Contributions to Mineralogy and Petrology.

Информационная справка

Лаборатория рудоносности щелочного магматизма была создана в 2017 году с целью изучения процессов рудообразования щелочных комплексов. Одной из главных задач является определение главных петрологических, геохимических и физико-химических факторов, определяющих высокую рудоносность щелочных комплексов. Результатом деятельности лаборатории является определение условий генерации щелочных магм, особенностей их состава и мантийных субстратов; характера эволюции первичных расплавов и флюидного режима; механизмов концентрирования, распределения и перераспределения рудных элементов.

 

Список основных проектов и публикаций