Geochemistry of secondary quartzites and the problem of lithium enrichment of associated rocks in the Bolshoy Tyuters island (Gulf of Finland, Russia)

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Research subject. We study the specific features of distribution of minor and rare-earth elements in secondary quartzites and associated rocks of the Bolshoy Tyuters island. Secondary quartzites, quartz veins therein, and various iron-alumina metasomatites – potential sources of minerals – are considered. Materials and methods. The mineral composition and structure of secondary quartzites were examined using a JSM-5610LV scanning electron microscope. The U-Pb isotope system of zircon grains from two samples of secondary quartzites was studied in the Center of Collective Use, Laboratory of Chemical and Analytical Studies, Geological Institute of RAS, using an Element-2 mass spectrometer. Rare elements were determined by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP–MS). Results. The formation of secondary quartzites was shown to be accompanied by removal of not only macrocomponents but also selective removal of most trace elements, some of which could be concentrated in iron-alumina metasomatites. The distribution of rare earth elements in these rocks shows a relatively uniform pattern: (La/Yb)n = 5–14, Eu/Eu* = 0.3–0.6, with the sum of REE in iron-alumina metasomatites being an order of magnitude greater than in quartzites. The behavior of lithium is of particular interest, the concentrations of which reach 420 ppm in iron-magnesian metasomatites. Conclusions. The results obtained indicate a fundamentally new type of lithium enrichment associated with the geochemically poorly studied secondary quartzite formation. Only chromium and, in particular, molybdenum and copper exhibit elevated concentrations in the studied quartzites, which may indirectly testify to the geodynamic setting of rock complex formation on the Bolshoy Tyuters island. This resembles the modern island-arc situation or post-folding orogeny, in which the main lithium reserves are concentrated solars (salt lakes) or rare-metal pegmatites and copper-molybdenum deposits.

About the authors

E. N. Terekhov

Geological Institute, RAS; O.Yu. Schmidt Institute of Physics, RAS

Email: terekhoff.zhenya@yandex.ru

A. B. Makeyev

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy and Geochemistry, RAS

O. I. Okina

Geological Institute, RAS

M. A. Matveev

O.Yu. Schmidt Institute of Physics, RAS

A. S. Novikova

Geological Institute, RAS

References

  1. Виноградов А.П. (1962) Средние содержания химических элементов в главных типах изверженных горных пород земной коры. Геохимия, (7), 555-565.
  2. Гавриленко В.В., Сахоненок В.В. (1986) Основы геохимии редких литофильных металлов. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 172 с.
  3. Геохимия, минералогия и генетические типы месторождений редких элементов. (1964) В 3 т. (Под ред. К.А. Власова). Т. 1. М.: Наука, 687 с.
  4. Загорский В.Е., Владимиров А.Г., Макагон В.М. и др. (2014) Крупные поля сподуменовых пегматитов в обстановках рифтогенеза и постколлизионных сдвигово-раздвиговых деформаций континентальной литосферы. Геология и геофизика, (2), 237-251.
  5. Кокс К.Г., Белл Дж. Д., Панкхерст Р. Дж. (1982) Интерпретация изверженных горных пород. М.: Недра. 414 с.
  6. Красоткина А.О., Скублов С.Г., Кузнецов А.Б., Маке ев А.Б., Астафьев Б.Ю., Воинова О.А. (2020) Первые данные о возрасте (U-Pb, Shrimp-II) и составе циркона из уникального Ярегского нефтетитанового месторождения (Южный Тиман). Докл. АН. Науки о Земле, 495(2), 9-17. doi: 10.31857/S2686739720120063
  7. Кузнецов Н.Б., Балуев А.С., Терехов Е.Н., Колодяжный С.Ю., Пржиялговский Е.С., Романюк Т.В., Дубенский А.С., Шешуков В.С., Ляпунов С.М., Баянова Т.Б., Серов П.А. (2021) О времени формирования Кандалакшского и Керецкого грабенов палеорифтовой системы Белого моря в свете новых данных изотопной геохронологии. Геодинамика и тектонофизика. 12(3), 570-607. https://doi.org/10.5800/GT-2021-12-3-0540
  8. Лютоев В.П., Терехов Е.Н., Макеев А.Б., Лысюк А.Ю. (2016а) Первые данные о составе и спектроскопии кварцсодержащих пород острова Большой Тютерс. Изв. вузов, сер. Геология и разведка, (3), 19-27.
  9. Лютоев В.П., Терехов Е.Н., Макеев А.Б., Лысюк А.Ю., Головатая О.С. (2016б) Кварц острова Большой Тю терс: спектроскопические исследования. Минералогия техногенеза, (18), 88-108.
  10. Макеев А.Б., Борисовский С.Е. Красоткина А.О. (2020) Химический состав и возраст монацита и куларита из титановых руд Пижемского и Ярегского место рождений (Средний и Южный Тиман). Георесурсы, 22(1)б 22-31. doi: 10.18599/grs.2020.1.22-31
  11. Медно-порфировые месторождения. (2001) (А.И. Кривцов, В.С. Звездов, И.Ф. Мигачев, О.В. Минина). М.: ЦНИГРИ, 232 с.
  12. Минц М.В. (2018) Геодинамическая интерпретация объемной модели глубинного строения Свекофеннского аккреционного орогена. Тр. КарНЦ РАН, (2), 62-76. https://doi.org/10.17076/geo698
  13. Мишин Л.Ф., Бердников Н.В. (2010) Индикаторная роль высокоглиноземистых вторичных кварцитов при поисках рудных месторождений. Руды и металлы, (3), 14-24.
  14. Морозов Ю.А., Терехов Е.Н., Матвеев М.А., Окина О.И. (2022а) Геохимические метки совместной структурно-вещественной эволюции чехла и фундамента (свекофенниды Северного Приладожья, Россия). Геодинамика и тектонофизика, 13(3). http://dx.doi.org/10.5800/gt-2022-13-3-0636
  15. Морозов Ю.А., Матвеев М.А., Романюк Т.В., Смульская А.И., Терехов Е.Н., Баянова Т.Б. (2022б) U–Pb датирование силлоподобных (пластинчатых) тел раннекинематической серии габбро-диоритов–гранодиоритов в покровно-складчатом ансамбле свекофеннид Приладожья. Докл. АН. Науки о Земле,507(1), 13-22. doi: 10.31857/S2686739722601260
  16. Морозова Л.Н. (2018) Колмозерское литиевое место рождение редкометалльных пегматитов: новые данные по редкоэлементному составу (Кольский полуостров). Литосфера, 18, (1), 82-98.
  17. Мыскова Т.А. Милькевич Р.И., Львов П.А. (2012) U-Pb геохронология (SHRIMP-II) цирконов из метаосад ков ладожской серии (Северное Приладожье, Балтийский щит). Стратиграфия. Геол. корреляция, 20(2), 55-67.
  18. Наковник Н.И. (1968) Вторичные кварциты СССР и связанные с ними месторождения полезных ископаемых. М.: Недра, 335 с.
  19. ОСТ 41-08-212-04 “Нормы погрешности при опредеении химического состава минерального сырья и классификация методик лабораторного анализа по точности результатов”. (2006) М.: РИС. ВИМС, 24 с.
  20. Поленов Ю.А., Огородников В.И., Савичев А.Н. (2013) Редкоземельные элементы в кварц-жильных образо ваниях Урала и их индикативная роль. Литосфера, (2), 105-119.
  21. Романюк Т.В., Ткачев А.В. (2010) Геодинамический сценарий формирования крупнейших мировых миоцен-четвертичных бор-литиеносных провинций. М.: Светоч Плюс, 304 с.
  22. Рябова Е.А., Рябова А.А., Малее Д.Ю., Мишин Л.Ф. (2012) Индикаторная роль вторичных кварцитов при поисках рудных месторождений. Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке. Т. 1, 166-171.
  23. Скублов С.Г., Терехов Е.Н., Кузнецов Н.Б., Макеев А.Б., Салимгараева Л.И. (2024) U–Pb (SHRIMP-II) возраст циркона из гранитов о-ва Большой Тютерс (Финский залив, Россия) и проблема интерпретации нижнего пересечения дискордии. Докл. АН. Науки о Земле, 517(1), 1165-1176. doi: 10.1134/S1028334X24601573
  24. Тейлор С.Р., Мак-Леннан. (1988) Континентальная кора, ее состав и эволюция. М.: Мир, 384 с.
  25. Терехов Е.Н., Кузнецов Н.Б., Романюк Т.В., Матвеев М.А., Макеев А.Б., Новикова А.С., Гущина М.Ю., Дубенский А.С., Шешуков В.С., Юрманов А.А. (2024) U-PB возраст циркона из палеопротерозойских вто ричных кварцитов о. Большой Тютерс и песчаного матрикса конгломератов раннерифейской хогландской серии о. Гогланд (Финский залив): особенности предрифейского перерыва в осадконакоплении на северо-востоке Восточно-Европейской платформы. Геодинамика и тектонофизика, 15, (4), Статья 0766. doi: 10.5800/GT-2024-15-4-0766.
  26. Терехов Е.Н., Макеев А.Б., Прокофьев В.Ю., Щербакова Т.Ф., Балуев А.С., Ермолаев Б.В. (2017) О природе вторичных кварцитов острова Большой Тютерс (Финский залив, Россия). Литосфера, 17(6), 97-115.
  27. Терехов Е.Н., Макеев А.Б., Скублов С.Г., Окина О.И., Максимова Ю.А. (2023). Кварцевые порфиры внешних островов Финского залива – вулканические комагматы гранитов рапакиви. Вулканология и сейсмология, (6), 101-121. doi: 10.31857/S020303062370030X
  28. Терехов Е.Н., Щербакова Т.Ф. (2006) К вопросу о происхождении положительной Eu аномалии в кислых породах восточной части Балтийского щита. Геохимия, (5), 483 500.
  29. Черкасов Г.Н. (2016) Золото в массивах вторичных кварцитов западной части Алтае-Саянской складчатой области и перспективы поисков в ней крупно объемных золоторудных месторождений. Геология и минерально-сырьевые ресурсы Сибири – Geology and mineral resources of Siberia, 4(28), 53-62.
  30. Щербакова Т.Ф., Терехов Е.Н. (2019) Геохимия силлиманит-магнетит-каолинитовых метасоматитов острова Большой Тютерс (Финский залив, Россия). Геохимия, (6), 605-617.
  31. Cagnard F., Gapais D., Barbey P. (2007) Collision tectonics involving juvenile crust: The example of the southern Finnish Svecofennides. Precambr. Res., 154, 125-141.
  32. Elhlou S., Belousova E.A., Griffin W.L., Pearson N.J., O’Reily S.Y. (2006) Trace element and isotopic composition of GJ-red zircon standard by laser ablation. Geochim. Cosmochim. Acta, 70(18), A158.
  33. Griffin W.L., Powell W.J., Pearson N.J., O’Reilly S.Y. (2008) GLITTER: Data reduction software for laser ablation ICP-MS. Laser Ablation ICP-MS in the Earth Sciences: Current Practices and Outstanding Issues. (Ed. P.J. Syl vester) (Mineral. Assoc. Can. Short Course, 40), 308-311.
  34. Jackson S.E., Pearson N.J., Griffin W.L., Belousova E.A. (2004) The Application of Laser Ablation-Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry to in Situ U-Pb Zircon. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2004.06.017
  35. Koopmans L., Martins T., Linnen R., Gardiner N., Breas ley C., Palin R., Groat L., Silva D., Robb L. (2024) The formation of lithium-rich pegmatites through multi-stage melting. Geology, 52(1), 7-11. https://doi.org/10.1130/G51633.1
  36. Lahtinen R., Nironen M. (2010) Paleoproterozoic lateritic paleosol–ultra-mature/mature quartzite–meta-arkose successions in southern Fennoscandia – intra-orogenic stage during the Svecofennian orogeny. Precambr. Res., 183(4), 770-790.
  37. Nakamura N. (1974) Determination of REE, Ba, Fe, Mg, Na and K in carbonaceous and ordinary chondrites. Geochim. Cosmochim. Acta, 38, 757-775.
  38. Nironen M., Korja A., Heikkinen P. (2006) A geological in terpretation of the upper crust along FIRE 2 and FIRE 2A. Geol. Surv. Finland, Spec. Paper, 43, 77-103.
  39. Okina O., Lyapunov S., Avdosyeva M., Ermolaev B., Gol ubchikov V., Gorbunov A., Sheshukov V. (2016) An in vestigation of the reliability of HF acid mixtures in the bomb digestion of silicate rocks for the determination of trace elements by ICP-MS. Geostand. Geoanal. Res., 40, 583-597. https://doi.org/10.1111/ggr.12124
  40. Sláma J., Košler J., Condon D.J., Crowley J.L., Gerdes A., Hanchar J.M., Horstwood M.S.A., Morris G.A. et al. (2008) Plešovice Zircon – A New Natural Reference Material for U-Pb and Hf Isotopic Microanalysis. Chem. Geol., 249(1-2), 1-35. https://doi.org/10.1016/j.chem-geo.2007.11.005
  41. Wiedenbeck M., Hanchar J.M., Peck W.H., Sylvester P., Valley J., Whitehouse M., Kronz A., Morishita Y. et al. (2004) Further Characterisation of the 91500 Zircon Crystal. Geostand. Geoanal. Res., 28(1), 9-39. https://doi.org/10.1111/j.1751-908X.2004.tb01041.x

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Terekhov E.N., Makeyev A.B., Okina O.I., Matveev M.A., Novikova A.S.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».