resarПриродные ресурсы Арктики и СубарктикиArctic and Subarctic Natural Resources2618-97122686-9683Академия наук Республики Саха (Якутия)10.31242/2618-9712-2024-29-3-372-383resar-453Research ArticleНауки о Земле. Геология и полезные ископаемыеEarth sciences. Geology and mineral resourcesТипохимизм и возможные источники исходных компонентов Ce–Cu–Ni-содержащего ферросапонита из метабазитов севера УралаTypochemistry and possible sources of ferrosaponite with Ce–Cu–Ni from the metabasalts of the Northern Uralhttps://orcid.org/0000-0001-5917-9218ГраковаО. В.GrakovaO. V.

Гракова Оксана Васильевна, кандидат геолого-минералогических наук, научный сотрудник

ResearcherID: K-8365-2018

Scopus Author ID: 57192210915

г. Сыктывкар

Oksana V. Grakova, Cand. Sci. (Geol. and Mineral.), Researcher

ResearcherID: K-8365-2018

Scopus Author ID: 57192210915

Syktyvkar

ovgrakova@geo.komisc.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2005-5901ПопвасевК. С.PopvasevK. S.

Попвасев Константин Степанович, младший научный сотрудник

г. Сыктывкар

Konstantin S. Popvasev, Junior Researcher

Syktyvkar

kpopvasev@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-5744-0478УляшеваН. С.UlyashevaN. S.

Уляшева  Наталия Сергеевна, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник

ResearcherID: AAP-1401-2021

Scopus Author ID: 57194233882

г. Сыктывкар

Natalia S. Ulyasheva, Cand. Sci. (Geol. and Mineral.), Senior Researcher

ResearcherID: AAP-1401-2021

Scopus Author ID: 57194233882

Syktyvkar

nataliaulyashewa@yandex.ruИнститут геологии им. Н.П. Юшкина Коми НЦ УрО РАНРоссияInstitute of Geology of Komi Science Centre of the Ural Branch, Russian Academy of SciencesRussian Federation202406102024293372383Copyright © Гракова О.В., Попвасев К.С., Уляшева Н.С., 20242024Гракова О.В., Попвасев К.С., Уляшева Н.С.Grakova O.V., Popvasev K.S., Ulyasheva N.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://resar.elpub.ru/jour/article/view/453

Представлены результаты изучения метабазитов из метаморфических комплексов, расположенных в пределах северной части Ляпинского антиклинория Приполярного Урала и Харбейского антиклинория на Полярном Урале Центрально-Уральского поднятия, территориально входящих в состав зоны Арктики. В метабазитах впервые установлен ферросапонит, содержащий медь, никель и редкоземельные металлы. С помощью электронной микроскопии изучены морфологические и типохимические особенности ферросапонита. На Полярном Урале ферросапонит установлен в альмандиновом эклогите марункеуского эклогит-амфиболит-гнейсового комплекса. Здесь он ассоциирует с гранатом, кварцем, пироксеном, мусковитом, амфиболом и сульфидами. Общая формула минерала из альмандинового эклогита: (Ca0,06–0,27K0,01–0,06Се0,01)∑0,13–0,31(Fe2+ 1,67–2,21Mg0,51–0,84 Cu0,01–0,09Ni0,03–0,11)∑2,25–3,08[(Si2,84–3,08Al0,92–1,16)∑4,00O10](OH)2 ×3,55–3,83H2O. На Приполярном Урале исследуемый минерал изучен в образце гранат-амфибол-биотит-плагиоклаз-кварцевого сланца, где он находится в ассоциации с амфиболом, плагиоклазом, кварцем, эпидотом, биотитом, цирконом, альбитом, титанитом, апатитом и сульфидами. Общая формула минерала: (Ca0,14–0,22K0,01–0,02Се0,01)∑0,15–0,23(Fe2+ 1,24–2,22Mg0,76–0,97)∑2,17–3,15 [(Si2,86–2,96Al1,04–1,14)∑4,00O10](OH)2 ×3,41–4,47H2O. Предполагается гидротермально-метаморфический характер образования ферросапонита на поздней флюидной стадии преобразования пород. Полевые шпаты и биотит являлись поставщиками калия и алюминия, а роговые обманки, пироксены, эпидот – магния и железа. В химическом составе, помимо основных компонентов минерала – калия, кальция, магния, алюминия, кремния и железа, обнаружены медь, никель и редкоземельные металлы. Под воздействием флюидов из замещенных сульфидов могли быть заимствованы медь и никель, а церий был привнесен из алланита, апатита и других минералов, содержащих редкие земли. Изучение минерагенических особенностей метаморфических пород арктических территорий Урала необходимо продолжить с целью оценки их ресурсного потенциала, а также в качестве перспективных источников и концентраторов редких металлов.

We studied metabasites from metamorphic complexes located in the northern part of the Lyapin anticlinorium of the Subpolar Urals and the Kharbey anticlinorium in the Polar Urals of the Central Ural Uplift, which are part of the Arctic zone. For the first time, ferrosaponite containing copper, nickel, and rare earth metals has been identified in these metabasites. The morphological and typochemical characteristics of ferrosaponite were examined using electron microscopy. In the Polar Urals, ferrosaponite is found in the almandine eclogite of the Marunkeu eclogite-amphibolite gneiss. The mineral is associated with garnet, quartz, pyroxene, muscovite, amphibole, and sulfides. The general formula for the mineral from almandine eclogite: (Ca0,06–0,27K0,01–0,06Се0,01)∑0,13–0,31(Fe2+ 1,67–2,21Mg0,51–0,84 Cu0,01–0,09Ni0,03–0,11)∑2,25–3,08[(Si2,84–3,08Al0,92–1,16)∑4,00O10](OH)2 ×3,55–3,83H2O. In the Subpolar Urals, this mineral was examined in a sample of garnet-amphibole-biotite-plagioclase-quartz shale, where it occurs in association with other minerals: amphibole, plagioclase, quartz, epidote, biotite, zircon, albite, titanite, apatite, and sulfides. The general formula of the mineral: (Ca0,14–0,22K0,01–0,02Се0,01)∑0,15–0,23(Fe2+ 1,24–2,22Mg0,76–0,97)∑2,17–3,15 [(Si2,86–2,96Al1,04–1,14)∑4,00O10](OH)2 ×3,41–4,47H2O. It is assumed that ferrosaponite forms through a hydrothermal-metamorphic process during the late fluid stage of rock transformation. Feldspars and biotite serve as sources of potassium and aluminum, while hornblende, pyroxenes, and epidote are the primary suppliers of magnesium and iron. In the chemical composition, alongside the main components of the mineral—potassium, calcium, magnesium, aluminum, silicon, and iron—copper, nickel, and rare earth metals were also detected. Under the influence of fluids, copper and nickel may have been derived from replaced sulfides, while cerium could have been introduced from allanite, apatite, and other minerals containing rare earth elements. Continued study of the mineragenic features of metamorphic rocks in the Arctic regions of the Urals is essential for a comprehensive assessment of their resource potential, as well as promising sources and concentrators of rare metals.

типохимические особенностиферросаппонитметабазитыПриполярныйПолярный Уралtypochemical featuresferrosapponitemetabasitesSubpolarPolar UralsРабота выполнена в рамках государственного задания ИГ ФИЦ Коми НЦ УрО РАН по темам НИР «Глубинное строение, геодинамическая эволюция, взаимодействие геосфер, магматизм, метаморфизм и изотопная геохронология Тимано-Североуральского сегмента литосферы» и «Развитие минерально-сырьевого комплекса Тимано-Североуральско-Баренцевоморского региона на основе эффективного прогноза, геологического моделирования, геолого-экономической оценки ресурсного потенциала и новых технологий переработки полезных ископаемых».This study was conducted within the state assignment “Deep structure, geodynamic evolution, interaction of geospheres, magmatism, metamorphism and isotope geochronology of the Timan-North Ural segment of the lithosphere” and “Development of the mineral resource complex of the Timan-North Ural-Barents Sea region based on effective forecast, geological modeling, geological and economic assessment of resource potential and new technologies for processing minerals”.ReferencesДриц В.А., Коссовская А.Г. Глинистые минералы: Смектиты, смешанослойные образования. М.: Наука; 1990. 214 с.Drits V.A., Kossovskaya A.G. Clay minerals: Smectites, mixed-layer formations. Moscow: Nauka; 1990. 214 p. (In Russ.)Sudo T. Iron-rich saponite found from Tertiary iron sand beds of Japan. The Journal of the Geological Society of Japan. 1959;60:18–27.Sudo T. Iron-rich saponite found from Tertiary iron sand beds of Japan. The Journal of the Geological Society of Japan. 1959;60:18–27.Kohyama N., Shimodo S., Sudo T. Iron-rich saponite (ferrous and ferric forms). Clays and Clay Miner. 1973; 21:229–237.Kohyama N., Shimodo S., Sudo T. Iron-rich saponite (ferrous and ferric forms). Clays and Clay Miner. 1973; 21:229–237.Чуканов Н.В., Пеков И.В., Задов А.Е. и др. Феррасапонит новый росапонит триоктаэдрический Са0.3(Fе2+,Мg,Fe3+)3(Si,АI)4О10(ОН)2 ⋅4Н2О. Записки Всероссийского минералогического общества 2003;132:68–74.Chukanov N.V., Pekov I.V., Zadov A.E., et al. Ferrosaponite Са0.3(Fе2+,Мg,Fe3+)3(Si,АI)4О10(ОН)2 ⋅4Н2О, new trioctahedralsmectite (Evenkia). Zapiski Vserossiiskogo mineralogicheskogo obshchestva. 2003;132:68–74. (In Russ.)Treiman A.H., Morris R.V., Agresti D.G., et al. Ferrian saponite from the Santa Monica Mountains (California, U.S.A., Earth): Characterization as an analog for clay minerals on Mars with application to Yellowknife Bay in Gale Crater. American Mineralogist. 2014; 99(11-12):2234–2250. https://doi.org/10.2138/am-2014-4763Treiman A.H., Morris R.V., Agresti D.G., et al. Ferrian saponite from the Santa Monica Mountains (California, U.S.A., Earth): Characterization as an analog for clay minerals on Mars with application to Yellowknife Bay in Gale Crater. American Mineralogist. 2014; 99(11-12):2234–2250. https://doi.org/10.2138/am-2014-4763Симанович И.М., Дриц В.А., Дайняк Л.Г. Смектиты и изотропные фазы в базальтах Северного Тимана. Литология и полезные ископаемые. 1986;1:86–103.Simanovich I.M., Drits V.A. Dainyak L.G. Smectites and isotropic phases in basalts of Northern Timan. Litologiya i poleznye iskopaemye. 1986;1:86–103. (In Russ.)Ефанова Л.И., Симакова Ю.С., Артеева Т.А., Донцов А.Б. Мезозойско-кайнозойские коры выветривания на хребтах Манитанырд и Енганепэ. Труды Института геологии Коми научного центра УрО РАН 2009;(125):29–38.Efanova L.I., Simakova Yu.S., Arteeva T.A., Dontsov A.B. Mesozoic-Cenozoic weathering crusts on the Manitanyrd and Enganepe ridges. Proceedings of the Institute of Geology of the Komi Scientific Center URO RAS; 2009;(125):29–38. (In Russ.)Ефанова Л.И., Кузнецов С.К., Тарбаев М.Б., Майорова Т.П. Золотоносность Манитанырдского района и перспективы наращивания ресурсного потенциала, Полярный Урал. Руды и металлы. 2020;(3):39–51. https://doi.org/10.47765/0869-5997-2020-10020Efanova L.I., Kuznetsov S.K., Tarbaev M.B., Maiorova T.P. Gold content of the Manitanyrd region and prospects for increasing resource potential, Polar Urals. Ores and metals. 2020;(3):39–51. https://doi.org/10.47765/0869-5997-2020-10020 (In Russ.)Коржинский А.Ф. Стивенсит и нонтронит из скарновой зоны Балканского рудника на Урале. Записки Всесоюзного минералогического общества. 1970; 99(5):614–619.Korzhinskii A.F. Stevensite and nontronite from the skarn zone of the Balkan mine in the Urals. Zapiski Vsesoyuznogo mineralogicheskogo obshchestva. 1970; 99(5):614–619. (In Russ.)Гракова О.В., Попвасев К.С. Редкоземельные карбонаты из докембрийских пород Приполярного Урала. В кн.: Материалы XIII Всероссийской молодежной научной конференции: Минералы: строение, свойства, методы исследования. Екатеринбург: Институт геологии и геохимии им. Академика А.Н. Заварицкого УрО РАН; 2023. С. 89–91.Grakova O.V., Popvasev K.S. Rare earth carbonates from Precambrian rocks of the Subpolar Urals. In: Proceedings of the 13th All-Russian Youth Scientific Conference: Minerals: structure, properties, research methods. Ekaterinburg: named Academician Institute A.N. of Zavaritsky Geology and URO Geochemistry RAS; 2023, pp. 89–91. (In Russ.)Пучков В.Н., Иванов К.С. Тектоника севера Урала и Западной Сибири: общая история развития. Геотектоника. 2020;(1):41–61. https://doi.org/10.31857/S0016853X20010105Puchkov V.N., Ivanov K.S. Tectonics of the northern Urals and Western Siberia: general history of development. Geotectonics. 2020;(1):41–61. https://doi.org/10.31857/S0016853X20010105 (In Russ.)Пыстин А.М., Пыстина Ю.И. Базальные отложения верхнего докембрия в Тимано-Североуральском регионе. Литосфера. 2014;(3):41–50.Pystin A.M., Pystina Yu.I. Basal deposits of the Upper Precambrian in the Timan-Northern Urals region. Lithosphere. 2014;(3):41–50. (In Russ.)Шацкuй В.С., Симонов В.А., Ягоутц Э. и др. Новые данные о возрасте эклогитов Полярного Урала. Доклады Академии наук. 2000;371(4):519–523.Shatskii V.S., Simonov V.A., Jagoutz E., Kurenkov S.A., Koz’menko O.A. New data on the age of eclogites from the Polar Urals. Doklady Earth Sciences. 2000;371A: 534–538.Glodny J., Pease V., Austreim H., et al. Rb-Sr record of fluid-rock interaction in eclogites: The MarunKeu complex, Polar Urals, Russia. Geochimica et Cosmochimica Acta. 2003;67:4353–4371.Glodny J., Pease V., Austreim H., et al. Rb-Sr record of fluid-rock interaction in eclogites: The MarunKeu complex, Polar Urals, Russia. Geochimica et Cosmochimica Acta. 2003;67:4353–4371.Пыстина Ю.И., Пыстин А.М. Цирконовая летопись уральского докембрия. Екатеринбург: УрО РАН; 2002. 168 с.Pystina Yu.I., Pystin A.M. Zircon record of the Ural Precambrian. Ekaterinburg: URO RAS; 2002. 168 p. (In Russ.)Коновалов А.Л., Лохов К.И., Черкашин А.В., Вакуленко О.В. О тектонической границе между метаморфическими сланцевыми и кристаллическими образованиями позднего протерозоя Харбейского антиклинория (Полярный Урал). Региональная геология и металлогения. 2016;(68):5–20.Konovalov A.L., Lokhov K.I., Cherkashin A.V., Vakulenko O.V. On the tectonic boundary between metamorphic schist and crystalline formations of the Late Proterozoic Kharbey anticlinorium (Polar Urals). Regional geology and metallogeny. 2016;(68):5–20. (In Russ.)Тимонина Р.Г. Петрология метаморфических пород Приполярного Урала. Л.: Наука; 1980. 100 с.Timonina R.G. Petrology of metamorphic rocks of the Subpolar Urals. Leningrad: Nauka; 1980. 100 p. (In Russ.)Пыстин А.М. Полиметаморфические комплексы западного склона Урала. СПб.: Наука; 1994. 208 с.Pystin A.M. Polymetamorphic complexes of the western slope of the Urals. St. Petersburg: Nauka; 1994. 208 p. (In Russ.)Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:200000. Серия Северо-Уральская. Лист Q-41-XXV. Объяснительная записка. Ред. М.А. Шишкин. М.: МФ ВСЕГЕИ; 2013. 252 с.State geological map of the Russian Federation. Scale 1:200000. North-Ural series. Sheet Q-41-XXV. Explanatory letter. Ed. M.A. Shishkin. Moscow: MF VSEGEI; 2013. 252 p. (In Russ.)Япаскурт О.В. Генетическая минералогия и стадиальный анализ процессов осадочного породо- и рудообразования. Учебное пособие. М.: ЭСЛАН; 2008. 356 с.Yapaskurt O.V. Genetic mineralogy and stage analysis of processes of sedimentary rock and ore formation. Tutorial. Moscow: ESLAN; 2008. 356 p. (In Russ.)Агikas K. Die “Viridite” in Tholeyit von Toley (Saar). Neues Jahrbuch für Mineralogie.1973;120(1): 83–97.Агikas K. Die “Viridite” in Tholeyit von Toley (Saar). Neues Jahrbuch für Mineralogie.1973;120(1): 83–97.Агikas K. Ein optisch positives Mg-Fe-reiches Montmorillonitmineral. Neues Jahrbuch für Mineralogie. 1977;131(2):179–186.Агikas K. Ein optisch positives Mg-Fe-reiches Montmorillonitmineral. Neues Jahrbuch für Mineralogie. 1977;131(2):179–186.Коржинский А.Ф., Завьялова Т.В., Баранова Г.И. Находка высокожелезистого сапонита в пропилитизированном диорит-порфирите близ Вышково. Закарпатье. Записки Всесоюзного минералогического общества. 1971;(2):201–209.Korzhinsky A.F., Zavyalova T.V., Baranova G.I. Finding of high-iron saponite in propylitized diorite-porphyrite near Vyshkovo. Transcarpathia. Zapiski Vsesoyuznogo mineralogicheskogo obshchestva. 1971;(2):201–209. (In Russ.)Konno H., Аkizuki М. Iron saponite in geode of Mitaki andesitic basalt from Sendai. Miyagi prefecture. Journal of the Japanese Association of Mineralogists, Petrologists and Economic Geologists. 1976;71(3):216–220.Konno H., Аkizuki М. Iron saponite in geode of Mitaki andesitic basalt from Sendai. Miyagi prefecture. Journal of the Japanese Association of Mineralogists, Petrologists and Economic Geologists. 1976;71(3):216–220.Дайняк Л.Г. Дриц В.А., Кудрявцев Д. и др. Кристаллохимическая специфика триоктаэдрических Fе2+-содержащих смектитов – продуктов вторичного изменения океанических и континентальных базальтов. Доклады АН СССР. 1981;259(6):1458–1462.Daynyak L.G. Drits V.A., Kudryavtsev D., et al. Crystal chemical specificity of trioctahedral Fe2+-containing smectites – products of secondary alteration of oceanic and continental basalts. Reports of the AS USSR. 1981;259(6):1458–1462. (In Russ.)Никулин И.И. Кристаллохимические зависимости слоистых силикатов. В кн.: Глины, глинистые минералы и слоистые материалы, посвященного 90-летию со дня рождения Б.Б. Звягина: материалы совещания. M.: ИГЕМ РАН; 2011. С. 36–37.Nikulin I.I. Crystal chemical dependencies of layered silicates. In: Clays, clay minerals and layered materials, dedicated to the 90th anniversary of the birth of B.B. Zvyagina: Proceedings of the meeting. Moscow: IGEM RAS; 2011, pp. 36–37. (In Russ.)Никулин И.И. Глаукониты из нижнеэоценовых отложений юго-запада Приволжской моноклинали и потенциал их использования (Волгоградская область). Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Геология. 2022;(3):29–40. https://doi.org/10.17308/geology/1609-0691/2022/3/29-40Nikulin I.I. Lower Eocene glauconite deposits of the south west of the Volga monocline and the potential for their use (Volgograd region). Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Geologiya – Proceedings of Voronezh State University. Series: Geology. 2022;3:29–40. https://doi.org/10.17308/geology/1609-0691/2022/3/29-40Кудряшова В. И. Железистый сапонит и селадонит из шаровых лав сибирских траппов. Тр. Минералогического музея им. А. Е. Ферсмана. 1962;13:210–218.Kudryashova V.I. Ferrous saponite and celadonite from spherical lavas of Siberian traps. The Proceedings of Mineralogical Museum. 1962;13:210–218. (In Russ.)Chamley H. Clay Sedimentology. Berlin: SpringerVerlag; 1989. P. 333–358. https://doi.org/10.1007/978-3-642-85916-8Chamley H. Clay Sedimentology. Berlin: SpringerVerlag; 1989. P. 333–358. https://doi.org/10.1007/978-3-642-85916-8Kristmanndottir H. Types of clay minerals in hydrothermally altered basaltic rocks, Reykjanes, Iceland. Jökull. 1976;(26):30‒39.Kristmanndottir H. Types of clay minerals in hydrothermally altered basaltic rocks, Reykjanes, Iceland. Jökull. 1976;(26):30‒39.Kristmanndottir H., Tomasson J. Zeolite zones in geothermal areas in Iceland. Natural Zeolites, Occurrences, Properties, Use. Oxford: Pergamon Press; 1978. P. 199‒220.Kristmanndottir H., Tomasson J. Zeolite zones in geothermal areas in Iceland. Natural Zeolites, Occurrences, Properties, Use. Oxford: Pergamon Press; 1978. P. 199‒220.Спиридонов Э.М., Кулагов Э.А., Серова А.А. и др. Генетическая минералогия Pd, Pt, Au, Ag, Rh в норильских сульфидных рудах. Геология рудных месторождений. 2015;57(5):445–476. https://doi.org/10.7868/S0016777015050068Spiridonov E.M., Kulagov E.A., Serova A.A. et al. Genetic Pd, Pt, Au, Ag, and Rh mineralogy in Noril’sk sulfide ores. Geology of Ore Deposits. 2015;57(5):402– 432. https://doi.org/10.1134/S1075701515050062 (InRuss.)

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