resarПриродные ресурсы Арктики и СубарктикиArctic and Subarctic Natural Resources2618-97122686-9683Академия наук Республики Саха (Якутия)10.31242/2618-9712-2019-24-3-5resar-472Research ArticleНауки о Земле. Общая и региональная геология, петрология и вулканологияEarth sciences. General and regional geology, petrology and volcanologyСамородное железо в долеритах Айхальского силла (первая находка в Якутии)Native iron in the dolerites of the Aikhal sill (the first discovery in Yakutia)https://orcid.org/0000-0001-5865-7521ТомшинМихаил ДмитриевичTomshinMikhail Dmitrievich

Томшин Михаил Дмитриевич, кандидат геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией, Институт геологии алмаза и благородных металлов СО РАН,677980, г. Якутск, просп. Ленина, д. 39. Россия,https://orcid.org/0000-0001-5865-7521, tmd@diamond.ysn.ru

Tomshin Mikhail Dmitrievich, leading researcher, head of laboratory, Diamond and Precious Metal Geology Institute, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences (DPMGI SB RAS), 39 Lenina pr., Yakutsk, 677000, Russia, tmd@diamond.ysn.ru;

tmd@diamond.ysn.ruСалиховРавиль ФанисовичSalikhovRavil Fanisovich

Салихов Равиль Фанисович, заслуженный геолог Республики Саха (Якутия), главный специалистгеологического отдела, Вилюйская геологоразведочная экспедиция АК «АЛРОСА» (ПАО), 678190,п. Айхал, Россия,SalikhovRF@alrosa.ru, Salikhovrf2018@yandex.ru

Salikhov Ravil Fanisovich, honored geologist of the Republic of Sakha (Yakutia), chief specialist, geological department of the Vilyui exploration expedition; ALROSA Co. (PJSC), Vilyui exploration expedition, Aikhal, 678190, Russia;

Salikhovrf2018@yandex.ruМатушкинАлександр ИвановичMatushkinAlexander Ivanovich

Матушкин Александр Иванович, геолог 1 категории геологического отдела, Вилюйская геолого-разведочная экспедиция АК «АЛРОСА» (ПАО), 678190, п. Айхал, Россия;

Matushkin Alexander Ivanovich, geologist of the 1st category of the geological department of the Vilyui exploration expedition; ALROSA Co. (PJSC), Vilyui exploration expedition, Aikhal, 678190, Russia;

МаковчукИгорь ВалентиновичMakovchukIgor Valentinovich

Маковчук Игорь Валентинович, заслуженный геолог Республики Саха (Якутия), главный геолог,Айхальский горно-обогатительный комбинат АК «АЛРОСА» (ПАО), 678191, п. Айхал, ул. Корнилова, 3, Россия;

Makovchuk Igor Valentinovich, honored geologist of the Sakha Republic (Yakutia), Chief Geologist,Head of the Department of the Aikhal mining and processing plant ALROSA Co (PJSC), 3 Kornilova str.,Aikhal, 678190, Russia;

https://orcid.org/0000-0001-6577-9615КопыловаАльбина ГеоргиевнаKopylovaAlbina Georgievna

Копылова Альбина Георгиевна, научный сотрудник, Институт геологии алмаза и благородныхметаллов СО РАН, 677000, г. Якутск, просп. Ленина, 39, Россия, https://orcid.org/0000-0001-6577-9615, kopylova@diamond.ysn.ru

Kopylova Albina Georgievna, researcher, Diamond and Precious Metal Geology Institute, SiberianBranch of Russian Academy of Sciences (DPMGI SB RAS), 39 Lenina pr., Yakutsk, 677000, Russia,kopylova@diamond.ysn.ru

kopylova@diamond.ysn.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1158-0293ВасильеваАлександра ЕфимовнаVasilyevaAlexandra Efimovna

Васильева Александра Ефимовна, младший научный сотрудник, Институт геологии алмаза иблагородных металлов СО РАН, 677000, г. Якутск, просп. Ленина, 39, Россия,https://orcid.org/0000-0003-1158-0293, lexy_v@rambler.ru.

Vasilyeva Alexandra Efimovna, junior researcher, Diamond and Precious Metal Geology Institute, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences (DPMGI SB RAS), 39 Lenina pr., Yakutsk, 677000, Russia,https://orcid.org/0000-0003-1158-0293, lexy_v@rambler.ru

lexy_v@rambler.ruИнститут геологии алмаза и благородных металлов СО РАНРоссияDiamond and Precious Metal Geology Institute, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences (DPMGI SB RAS)Russian FederationВилюйская геологоразведочная экспедиция АК «АЛРОСА» (ПАО)РоссияALROSA Co. (PJSC)Russian FederationВилюйская геолого-разведочная экспедиция АК «АЛРОСА» (ПАО)РоссияALROSA Co. (PJSC)Russian FederationАйхальский горно-обогатительный комбинат АК «АЛРОСА» (ПАО)РоссияALROSA Co (PJSC)Russian FederationИнститут геологии алмаза и благородных металлов СО РАНРоссияDiamond and Precious Metal Geology Institute, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences (DPMGI SB RAS)Russian FederationИнститут геологии алмаза и благородных металлов СО РАНРоссияSiberian Branch of Russian Academy of Sciences (DPMGI SB RAS)Russian Federation2019131020242435063Copyright © Томшин М.Д., Салихов Р.Ф., Матушкин А.И., Маковчук И.В., Копылова А.Г., Васильева А.Е., 20242024Томшин М.Д., Салихов Р.Ф., Матушкин А.И., Маковчук И.В., Копылова А.Г., Васильева А.Е.Tomshin M.D., Salikhov R.F., Matushkin A.I., Makovchuk I.V., Kopylova A.G., Vasilyeva A.E.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/472

В трапповом интрузиве, перекрывающем кимберлитовую тр. Заря, вблизи п. Айхал установлено массивное проявление самородного железа в виде желвакообразных сегрегаций весом до 400 кг. Кроме крупных сегрегаций самородное железо установлено и в виде капель в породообразующих минералах долеритов, окаймляющих желваки железа. По петрохимическим показателям долериты силла принадлежат типичным толеитам, выполняющим траппы Сибирской платформы, и соответствуют низкотитанистым базитам (TiO2 ~ 1 %) повышенной магнезиальности (Mg# = 56–63), прошедшим глубинный (докамерный) этап кристаллизации расплава.

Доминирующим минералом в желваках является самородное железо, в подчиненном количестве присутствуют когенит (Fe3C), троилит (FeS) и магнетит (Fe3O4). Рентгенофазовым анализом установлено, что самородное железо отвечает структуре a-Fe с параметром элементарной ячейки a = 0,2860 нм. Твердость, измеренная по Бринеллю, находится в пределах 110–117 единиц HB. Рентгеноспектральный анализ показал, что самородное железо относится к высокоуглеродистой разновидности (содержание углерода находится в пределах 2,14–4,02 мас. %). Высокое содержание углерода предполагает, что в металлографическом аспекте железо представляет собой сплав Fe–C. Низкое содержание Ni (менее 1 %) в самородном железе дает основание относить его к минеральному виду – ферриту. Предполагается, что основным условием для возникновения самородного железа в макроколичествах в траппах является фракционирование базитового расплава в глубинной (около 40 км от палеоповерхности) промежуточной камере. В этой обстановке в ходе флюидномагматического взаимодействия базальтового расплава с высокотемпературным интрателлурическим флюидом, обладающим восстановительными свойствами, происходит диспергирование первично однородной базальтовой жидкости на ликваты на силикатной и металлической основе. Именно тонкодисперсное состояние флюидно-магматической системы обусловило реализацию самородной фазы нахождения, прежде всего, железа.

A massive manifestation of native iron nodules weighing up to four hundred kilograms was established in a trap intrusive near Aikhal settlement. In addition to large segregations, native iron occurs as the drops in the rock-forming minerals of dolerites rimming the iron nodules. In terms of petrochemical composition, the dolerites of the sill belong to typical tholeiites of the traps of the Siberian platform, and correspond to low-Ti basites (TiO2 ~ 1 %) with increased magnesium content (Mg# = 56–63) that have passed through the deep (pre-chamber) stage of melt crystallization.

The dominant mineral in the nodules is native iron, with subordinate cohenite (Fe3C), troilite (FeS) and magnetite (Fe3O4). X-ray phase analysis revealed that the native iron has the a-Fe structure with the unit cell parameter a = 0.2860 nm. The Brinell hardness is in the range of 110–117 HB units. X-ray spectral analysis showed that native iron belongs to a high-carbon variety (2.14–4.02 wt.% C). The high carbon content suggests that the iron is a Fe – C alloy. With regard to low Ni content (< 1 %) the native iron corresponds to the mineral species ferrite. It is assumed that the main condition for the presence of macro amounts of native iron in traps is fractionation of basaltic melt in the deep-seated (about 40 km from the paleosurface) intermediate chamber. In this situation, the interaction of the basaltic melt with a high-temperature intratelluric fluid, characterized by highly reducing properties, led to the dispersion of initially homogeneous basaltic liquid into liquates of silicate and metal composition. It is the finely dispersed state of the fluid-magmatic system that favored the appearance of the native phase, above all of iron.

Сибирская платформатраппыдолеритыкимберлитысамородное железоSiberian platformtrapdoleriteskimberlitesnative ironРабота выполнена по государственному заказу ИГАБМ СО РАН и при финансовой поддержке гранта РФФИ № 18-45-140043 р_аThe work carried out within the framework of state assignment of DPMGI SB RAS and was financially supported by RFBR grant 18-45-140043 p_ aReferencesMedenbach O., El Goresy A. Ulvöspinel in native iron-bearing assemblages and the origin of these assemblages in basalts from Ovifak, Greenland, and Bühl, Federal Republic of Germany // Contrib. Miner. and Petrol. 1982. V. 80, N 4. P. 358-366. https://link.springer.com/ article/10.1007/BF00378008#Bib1Medenbach O., El Goresy A. Ulvöspinel in native iron-bearing assemblages and the origin of these assemblages in basalts from Ovifak, Greenland, and Bühl, Federal Republic of Germany // Contrib. Miner. and Petrol., 1982. V. 80, N 4. P. 358-366. https://link.springer.com/ article/10.1007/BF00378008#Bib1Bird T.M., Goodrich C.A., Weathers M.S. Petrogenesis of Vivhag iron, Disko Island, Greenland // J. Geophys. Res. 1981. V. 86, N 12. P. 11787–11805. https://doi. org/10.1029/JB086iB12p11787Bird T.M., Goodrich C.A., Weathers M.S. Petrogenesis of Vivhag iron, Disko Island, Greenland // J. Geophys. Res. 1981. V. 86, N 12. P. 11787–11805. https://doi. org/10.1029/JB086iB12p11787Ulff-Mǿller F. Solidification History of the Kidlit lens: immiscible metal and sulphide liquids from a basaltic dyke on Disko, Central West Greenland // J. of Petrology. 1985. V. 26, N 1. P. 64–91.Ulff-Mǿller F. Solidification History of the Kidlit lens: immiscible metal and sulphide liquids from a basaltic dyke on Disko, Central West Greenland // J. of Petrology. 1985. V. 26, N 1. P. 64–91.Данилов М.А., Юшкин Н.П. Первая находка олигоценовой лавы с самородным железом на севере Русской платформы // Докл. АН СССР. 1979. Т. 249,Danilov M. A., Yushkin N. P. First find of Oligocene lava with native iron in the northern Russian platform // Dokl. AN SSSR. 1979. V. 249, N 6. P. 1430–1432.№ 6. С. 1430–1432.Okrugin A.V., Tomshin M.D., Levashov V.K., Pankov V.Yu. Native iron occurrences in the traps of the Siberian platform // Trap magmatism of the Siberian platform in relation to tectonics and search for mineral deposits. Abstracts of papers submitted to the 4th regional trap conference. Krasnoyarsk, 1983. P.110–112.Округин А.В., Томшин М.Д., Левашов В.К., Панков В.Ю. Проявления самородного железа в траппах Сибирской платформы // Трапповый магматизм Сибирской платформы в связи с тектоникой и поисками полезных ископаемых // Тез. докл. 4-й краевой трапповой конференции. Красноярск, 1983. С.110–112.Oleinikov B.V., Okrugin A.V., Tomshin M.D. et al. Native metal formation in platformal bazites. Yakutsk, 1985. 188 p.Самородное металлобразование в платформенных базитах // Олейников Б.В., Округин А.В., Томшин М.Д., Левашов В.К., Варганов А.С., Копылова А.Г., Панков В.Ю. Якутск, 1985. 188 с.Ryabov V.V., Pavlov A.L., Lopatin G.G. Native iron of Siberian traps. Novosibirsk: Nauka, 1985. 168 p.Рябов В.В., Павлов А.Л., Лопатин Г.Г. Самородное железо сибирских траппов. Новосибирск: Наука, 1985. 168 с.Kopylova A. G., Tomshin M. D. Native iron in earth rocks // Science and technology in Yakutia. 2018. N 1. P. 52–55.Копылова А.Г., Томшин М.Д. Самородное железо в земных горных породах // Наука и техника в Якутии. 2018. № 1. С. 52–55.Kopylova A.G., Tomshin M.D., Vasilyeva A.E., Salikhov R.F. Matushkin A.I. The First finding of native iron in the traps of Yakutia // Geology and mineral resources of the North-East of Russia. Proceedings of the IX allRussian scientific-practical conference. V. II. Yakutsk: Publishing house of the Institute of Permafrost SB RAS, 2019. P. 69–72.Копылова А.Г., Томшин М.Д., Васильева А.Е., Салихов Р.Ф., Матушкин А.И. Первая находка самородного железа в траппах Якутии // Геология и минеральносырьевые ресурсы Северо-Востока России // Матер. IX Всеросс. науч.-практ. конф-ции. Т. II. Якутск: Изд-во Ин-та Мерзлотоведения СО РАН, 2019. С. 69–72.Tomshin M.D., Kopylova A.G., Tyan O.A. Petrocemical diversity of traps of the eastern perifery of the Tunguska sineclise // Geology and geofisics. 2005. V. 46, N 1. P. 72–82.Томшин М.Д., Копылова А.Г., Тян О.А. Петрохимическое разнообразие траппов восточной периферии Тунгусской синеклизы // Геология и геофизика. 2005. Т. 46, № 1. С. 72–82.Kopylova A.G., Tomshin M.D. Geochemistry of traps in the eastern margin of the Tunguska sineclise // Otechestvennaya Geologiya. 2011. N 5. P. 80–88.Копылова А.Г., Томшин М.Д. Геохимия траппов восточной окраины Тунгусской синеклизы // Отечественная геология. 2011. № 5. С. 80–88.Vegman E.F., Zherebin B.N., Pokhvisnev A.N., Yusfin Yu.S. The manufacture of ferrous metals and alloys. Moscow: Akademkniga, 2004. 774 p.Вегман Е.Ф., Жеребин Б.Н., Похвиснев А.Н., Юсфин Ю.С. Производство черных металлов и сплавов. М.: Академкнига, 2004. 774 с.Minerals. Reference book. V. 1. Moscow: AN SSSR Publisher, 1960, 617 p.Минералы. Справочник. Т. 1. М.: Изд-во АН СССР, 1960. 617 с.Staritsky Yu.G. Native iron and cooper on the Kureyka River // Zap. VMO, 1965. p. 94, iss. 5. P. 580–582.Старицкий Ю.Г. Самородное железо и медь с реки Курейки // Зап. ВМО. 1965. Т. 94, вып. 5. С. 580–582.Vaasjoki O. On basalt rocks with native iron in Disko, west Greenland // Bull. Commiss. Geol. Finlande. 1965. N 218. P. 85–97.Vaasjoki O. On basalt rocks with native iron in Disko, west Greenland // Bull. Commiss. Geol. Finlande. 1965. N 218. P. 85–97.Pedersen A.K. Non-stoichiometric magnesian spinels in shale xenoliths from a native iron-bearing andesite of Asuk, Dicko, Central West Greenland // Contrib. Mineral. and Petrol. 1978. V. 67, N 3. P. 397–407.Pedersen A.K. Non-stoichiometric magnesian spinels in shale xenoliths from a native iron-bearing andesite of Asuk, Dicko, Central West Greenland // Contrib. Mineral. and Petrol. 1978. V. 67, N 3. P. 397–407.Zolotukhin V.V., Vasilyev Yu.R. Specific mechanism for the formation of some trap intrusions of the Siberian platform // Native mineral formation in a magmatic process. Moscow: Nauka, 1967. 232 p.Золотухин В.В., Васильев Ю.Р. Особенности механизма формирования некоторых трапповых интрузий Сибирской платформы // Самородное минералообразование в магматическом процессе. М.: Наука, 1967. 232 с.Levashov V.K., Tomshin M.D., Glushkov V.M. A new find of native iron in the Siberian platform // Native mineral formation in a magmatic process. Yakutsk, 1991. P. 4–9.Левашов В.К., Томшин М.Д., Глушков В.М. Новое местонахождение самородного железа на Сибирской платформе // Самородное металлообразование в магматическом процессе. Якутск, 1991. C. 4–9.Kopylova A.G. Native iron from basites and its geochemistry // Magmatism of the Earth and related strategic metal deposits Proceeding of XXXIV International Conference. 2017. P. 112–115.Kopylova A.G. Native iron from basites and its geochemistry // Magmatism of the Earth and related strategic metal deposits Proceeding of XXXIV International Conference. 2017. P. 112–115.Oleinikov B.V., Okrugin A.V. Ferritization of basaltic melts and its petrochemical significance // Mineralogy and geochemistry of ultrabasics and basic rocks of Yakutia. Yakutsk, 1981, P. 5–19.Олейников Б.В., Округин А.В. Ферритизация базальтовых расплавов и ее петрохимическое значение // Минералогия и геохимия ультраосновных и базитовых пород Якутии. Якутск, 1981. C. 5–19.Korzhinsky D.S. Problems of petrography of igneous rocks associated with transmagmatic solutions and graniticola // Magmatism and related mineral deposits. Moscow, AN SSSR Publisher, 1955. P. 220–234.Коржинский Д.С. Проблемы петрографии магматических пород, связанных сквозьмагматическими растворами и гранитизацией // Магматизм и связь с ними полезных ископаемых. М.: Изд-во АН СССР, 1955. С. 220–234.Kuznetsov Yu.A., Izokh E.P. Geological evidence of intratelluric heat and material fluxes as agents of metamorphism and magmf formation // Problems of petrology and genetic mineralogy. V. 1. Moscow: Nauka, 1969. P. 7–20.Кузнецов Ю.А., Изох Э.П. Геологические свидетельства интрателлурических потоков тепла и вещества как агентов метаморфизма и магмообразования // Проблемы петрологии и генетической минералогии. Т. 1. М.: Наука, 1969. С. 7–20.Larin V.N. A hypothesis for the initially hydrous Earth (new global concept). Moscow: Nedra, 1980. 216 p.Ларин В.Н. Гипотеза изначально гидридной Земли (новая глобальная концепция). М.: Недра, 1980. 216 с.Pankov V.Yu. Specific evolution of basaltic magma under reduced conditions // Native metal formation in magmatic process: Collection of scientific works. Yakutsk, 1991. P. 48–61.Панков В.Ю. Особенности эволюции базальтовой магмы в восстановительных условиях // Самородное металлообразование в магматическом процессе: Сборник научных трудов. Якутск, 1991. С. 48–61.Oleinikov B.V., Tomshin M.D., Okrugin A.V. Petrological characteristics of pre-chamber evolition of magma for platformal basites // Izv. AN SSSR. Geol. Ser. 1980. N 1. P. 52–71.Олейников Б.В., Томшин М.Д., Округин А.В. Петрологические черты докамерной эволюции магмы платформенных базитов // Изв. АН СССР. Сер. геол. 1980. № 1. С. 52–71.Shukolyukov Yu.A., Verkhovskii A.B., Drubetskii E.R. et al. Search of isotope evidence for the mantle origin of the matter of native metals in trap rocks // Geochemistry. 1981. N 10. P. 1442–1452.Шуколюков Ю.А., Верховский А.Б., Друбецкий Е.Р. и др. Поиски изотопных признаков мантийного происхождения вещества самородных металлов в трапповых породах // Геохимия. 1981. № 10. С. 1442–1452.Oleinikov B.V., Okrugin A.V., Tomshin M.D., Levashov V.K. Native metal formation in platform basic rocks // Native metals in igneous rocks. Yakutsk, 1985. P. 3–6.Олейников Б.В., Округин А.В., Томшин М.Д., Левашов В.К. Самородное металлообразование в платформенных базитах // Самородные металлы в изверженных породах. Ч. 1. Якутск, 1985. С. 3–6.Frolov Yu.G. A course in colloid chemistry. Surfaces phenomena and dispersed systems. Moscow: Khimiya, 1982. 400 P.Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. М.: Химия, 1982. 400 с.Levashov V.K., Okrugin A.V. Estimation of physical conditions of formation native iron in basalt melt // Geochemistry and mineralogy basic and ultrabasic rocks in the Siberian platform. Yakutsk, 1984. P. 54–62.Левашов В.К., Округин А.В. Оценка физических условий формирования сегрегаций самородного железа в базальтовом расплаве // Геохимия и минералогия базитов и ультрабазитов Сибирской платформы. Якутск, 1984. С. 54–62.Левашов В.К., Округин А.В. Оценка физических условий формирования сегрегаций самородного железа в базальтовом расплаве // Геохимия и минералогия базитов и ультрабазитов Сибирской платформы. Якутск, 1984. С. 54–62.

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