Conditions of formation and sources of fluids of the birthplace of barren residential quartz of hydrothermal-metamorphogenic-metasomatic and hydrothermal-metamorphogenic genesis (Middle and South Urals)

Authors

  • Maria A. Korekina South Ural Federal Scientific Center for Mineralogy and Geoecology of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences (South Urals Federal Research Center of Mineralogy and Geoecology UB RAS), g. Miass, ter. Ilmen reserveг, 456317 https://orcid.org/0000-0001-7707-6570
  • Alexander N. Savichev South Ural Federal Scientific Center for Mineralogy and Geoecology of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences (South Urals Federal Research Center of Mineralogy and Geoecology UB RAS), g. Miass, ter. Ilmen reserveг, 456317

DOI:

https://doi.org/10.21638/spbu07.2023.201

Abstract

The paper considers the conditions of quartz formation of hydrothermal-metamorphogenic-metasomatic and hydrothermal-metamorphogenic genesis of deposits and manifestations of the Middle and Southern Urals based on the study of fluid inclusions by methods of thermobarogeochemistry, ion and gas chromatography. It is established that the studied quartz objects are formed in a wide temperature range, against the background of insignificant differences in pressure values. It is shown that the temperatures of mineral formation in deposits of hydrothermal-metamorphogenic-metasomatic genesis vary from 440-230 ° C at a pressure of 1.2-1.4 kbar. The formation of these veins occurred with the participation of K-Mg-Fe-chloride fluid with a salinity of 1.2-8.7 wt. % NaCl-eq., depleted Mg and Fe due to the deposition of magnesia-ferruginous carbonates. A typomorphic feature of hydrothermal-metamorphogenic-metasomatic quartz is the high values of boron associated with the placement of quartz veins among pegmatoids and the presence of boron-containing mineral inclusions on quartz-vein objects. Veins of hydrothermal-metamorphogenic genesis were formed when the crack system was filled with quartz with the participation of a substantially K-Na chloride fluid (0.2-15.5 wt. % NaCl-eq.), at homogenization temperatures of 435-335 ° C and a pressure of 1.3-2.3 kbar. In the composition of fluid inclusions of hydrothermal-metamorphogenic-metasomatic quartz, the sum of "harmful" components (H2O, CO2, CH4, Cl, B, Na, K, Mg and Li) is less than in hydrothermal-metamorphogenic quartz. The studied quartz deposits and veins were formed in the range of temperatures and pressures not higher than the green shale stage during several successive stages: the formation of quartz veins – in a more high-temperature hydrothermal stage, while subsequent changes in quartz veins occurred under the influence of metamorphism processes, with a decrease in temperature. Subsequent changes are associated with the appearance of fracturing, cataclysm and recrystallization of quartz bodies with a decrease in grain size.

Keywords:

quartz, thermobarogeochemistry, fluid inclusions, metasomatism, metamorphism

Downloads

Download data is not yet available.
 

Author Biography

Maria A. Korekina, South Ural Federal Scientific Center for Mineralogy and Geoecology of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences (South Urals Federal Research Center of Mineralogy and Geoecology UB RAS), g. Miass, ter. Ilmen reserveг, 456317

Laboratory of Mineralogy and Technology of Quartz Raw Materials, Researcher

References

Анфилогов, В. Н., Кабанова, Л. Я., Игуменцева, М. А., Насыров, Р. Ш., Штенберг, М. В, Лебедев, А. С., Рыжков, В. М., Ардышев, П. А. (2012). Геологическое строение, петрография и технологические характеристики кварца кварцевого месторождения «жила Толстиха». Разведка и охрана недр, 12, 12–16.

Анфилогов, В. Н., Кабанова, Л. Я., Игуменцева, М. А., Никандрова, Н. К. (2017). Геологическое строение, петрография и генезис кварцевого месторождения Гора Хрустальная. Отечественная геология, 1, 68–74.

Белковский, А. И. (2013). Минерагения месторождений особо чистого кварца «уфалейского» типа (Центрально-Уральское поднятие, Уфалейский метаморфический блок, Средний Урал). Литосфера, 6, 73–87.

Борисенко, А. С. (1977). Изучение солевого состава растворов флюидных включений в минералах методом криометрии. Геология и геофизика, 8, 16–28.

Бушляков, И. Н. и Соболев, И. Д. (1976). Петрология, минералогия и геохимия гранитоидов Верхисетского массива. М.: Наука.

Вертушков, Г. Н., Борисков, Ф. Ф., Емлин, Э. Ф., Синкевич, Г. А., Соколов, Ю. А., Суставов, О. А., Якшин, В. И. (1970). Жильный кварц восточного склона Урала. Труды СГИ, 2 (66), 82–99.

Вертушков, Г. Н., Дроздов, В. П., Саковцев, Г. П., Мельникова, Н. Н., Якшин, В. И. (1980). Геология метаморфогенных месторождений гранулированного кварца. В: Геология метаморфических комплексов: межвузовский научный тематический сборник. Свердловск: СГИ, 8, 3–23.

Глаголев, Е. В. (2006). Месторождение кварца Гора Хрустальная. Минеральное сырье Урала, 2, 5–40.

Грознецкий, Д. П. (1974). Отчет о поисково-разведочных работах на Наилинском и Тыелгинском золоторудных месторождениях, проведенных Миасским прииском. Миасс.

Евстропов, А. А., Бурьян, Ю. И., Кухарь, Н. С., Серых, Н. М., Цюцкий, С. С. (1995). Жильный кварц Урала в науке и технике. Геология основных месторождений кварцевого сырья. М.: Недра.

Емлин, Э. Ф. Синкевич, Г. А., Якшин, В. И. (1988). Жильный кварц Урала в науке и технике. Свердловск: Средне-Уральское кн. изд-во.

Ермаков, Н. П. и Долгов, Ю. А. (1979). Термобарогеохимия. М.: Недра.

Захаров, О. А. и Пучков, В. Н. (1994). О тектонической природе максютовского комплекса Уралтау: доклад Президиуму Уфимского научного центра Российской академии наук. Уфа: УФИЦ РАН.

Исаев, В. А. (2006). Структурные примеси в кварце. Ч. I. Обзор и анализ традиционных способов очистки кварца от структурных примесей. Горный информационно-аналитический бюллетень, 9, 11–23.

Кабанова, Л. Я., Анфилогов, В. Н., Игуменцева, М. А., Никандрова, Н. К. (2017). Проявления карбонатитов на кварцевом месторождении «жила № 175» (Уфалейский блок, Южный Урал). Литосфера, 17 (4), 110–119. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2017-4-110-119

Кабанова, Л. Я., Игуменцева, М. А., Никандрова, Н. К., Анфилогов, B. H., Рыжков, В. М. (2019). Геологическое строение и петрография месторождения жильного кварца Песчаное (Южный Урал). Разведка и охрана недр, 5, 18–24.

Козлов, А. В. (1988). Хрусталеобразующие гидротермальные системы. Дис. … д-ра геол.-минерал. наук.

Кряжев, С. Г., Васюта, Ю. В., Харрасов, М. К. (2003). Методика валового анализа включений в кварце. Матер. XI международной конференции по термобарогеохимии. Александров: ВНИИСИМС, 6–10.

Кузнецов, Н. С., Пужаков, Б. А., Шох, В. Д., Савельев, В. П., Петров, В. И., Щулькина, Н. Е., Щулькин, Е. П., Долгова, О. Я. (2008). Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1:200000. Сер. Южно-Уральская, лист N-41-I (Кыштым). Челябинск

Кухарь, Н. С. и Огородников, В. Н. (1990). Кварцево-жильная минерализация метаморфических комплексов Южного Урала. В: Геология метаморфических комплексов. Свердловск: СГИ, 105–113.

Махиня, В. Б. (2003). Поисковые и оценочные работы на особо чистый жильный кварц на Знаменской площади: геологический отчет о результатах работ за 2000–2003 гг. п. Южный.

Огородников, В. Н., Поленов, Ю. А., Недосекова, И. Л., Савичев, А. Н. (2016). Гранитные пегматиты, карбонатиты и гидротермалиты Уфалейского метаморфического комплекса. Екатеринбург: ИГГ РАН; УГГУ.

Огородников, В. Н., Сазонов, В. Н., Поленов, Ю. А. (2007). Минерагения шовных зон Урала. Екатеринбург: УрО РАН.

Пальмова, Д. Г., Копнева, Л. A., Иванов, П. А., Прусаков, А. М. (1978). Физико-химическая характеристика золотоносных растворов. В: Теория и практика термобарогеохимии. М.: Наука, 101–106.

Поленов, Ю. А. (2008). Эндогенные кварцево-жильные образования Урала. Екатеринбург: Изд-во УГГУ.

Реддер, Э. (1987). Флюидные включения в минералах. М.: Мир.

Савичев, А. Н. (2005). Уфалейский кварцево-жильный район (закономерности размещения кварца различных генетических типов, минералого-технологическое картирование и прогноз. Дис. … канд. геол.-минерал. наук.

Юсупов, С. Ш., Мельников, Е. П., Фатахутдинов, С. Г. (1979). РТ-условия грануляции жильного кварца Урала: доклад Президиума Башкирского филиала АН СССР. Уфа: УФИЦ РАН.

Anfilogov, V. N., Kabanova, L. Ya., Igumenlseva, M. A., Nilcandrova, N. K. (2016). Geological Structure and Genesis of Quartz Veins in the Ufalei Complex Exemplified by the Vein 2136. Doklady Earth Sciences, 466 (2), 109–112. https://doi.org/10.1134/S1028334X1602001X

Bodnar, R. J. and Vityk, М. О. (1994). Interpretation of microthermometric data for H2O-NaCl fluid inclusions. In: B. De Vivo, M. L. Frezzotti, Pontignano, eds, Fluid inclusions in minerals: methods and applications. Siena, 117–130.

Brown, P. E. (1989). FLINCOR: a new microcomputer program for the reduction and investigation of fluid inclusion data. American Mineralogist, 74, 1390–1393.

Darling, R. S. (1991). An extended equation to calculate NaCl contents from final clathrate melting temperatures in H2O-CO2-NaCl fluid inclusions: implications for PT-isochors location. Geochimica et Cosmochimica, 55, 3869–3871.

Gotze, J., Yuanming, P., Mueller, A., Kotova, E. L., Cerin, D.(2017). Trace element compositions and defect structures of high-purity quartz from the Southern Ural Region, Russia. Minerals, 7 (10), 189. https://doi.org/10.3390/min7100189

Klein, E. L., Harris, C., Renac, C., Giret, A., Moura, C. A. V., Fuzikawa, K. (2006). Fluid inclusion and stable isotope (О, H, C, and S) constraints on the genesis of the Serrinha gold deposit, Gurupi Belt, northern Brazil. Mineral Deposit, 41, 160–178. https://doi.org/10.1007/s00126-006-0050-1

Korekina, M. A. (2021). Assessment of possibility of using milky-white quartz of Novotroitsk., deposit for obtaining high-purity quartz. South Urals. Bulletin of the Tomsk polytechnic university-geo assets engineering, 332 (8), 99–108.

Nikandrova, N. K., Anfilogov, V. N., Igumenlseva, M. A., Kabanova, L. Ya. (2014). Homogenization temperatures and the composition of gas-liquid inclusions from the Gora Khrustal’naya deposit (Middle Urals). Doklady Earth Sciences, 456 (1), 554–557. https://doi.org/10.1134/S1028334X14050183

Ryzhkov, V. M., Igumentseva, M. A., Shtenberg, M. V. (2020). Technology for Quality Assessment of Quartz Raw Materials. In: S. Votyakov, D. Kiseleva, V. Grokhovsky, Y. Shchapova, eds, Minerals: Structure, Properties, Methods of Investigation: Springer Proceedings in Earth and Environmental Sciences. Cham: Springer, 195–199. https://doi.org/10.1007/978-3-030-00925-0_29

Thiery, R., Vidal, J., Dubessy, J. (1994). Phase equilibria modeling applied to fluid inclusions: liquid vapor equilibria and calculations of the molar volume in the CО2-CH4-N2 system. Geochimica et Cosmochimica Acta, 58, 1073–1082.

Wilkinson, J. J. (2001). Fluid inclusions in hydrothermal ore deposits. Lithos, 55, 229–272. https://doi.org/10.1016/S0024-4937(00)00047-5

Downloads

Published

2023-05-10

How to Cite

Korekina, M. A. and Savichev , A. N. . (2023) “Conditions of formation and sources of fluids of the birthplace of barren residential quartz of hydrothermal-metamorphogenic-metasomatic and hydrothermal-metamorphogenic genesis (Middle and South Urals)”, Vestnik of Saint Petersburg University. Earth Sciences, 68(2). doi: 10.21638/spbu07.2023.201.

Issue

Vol. 68 No. 2 (2023)

Section

Articles

License

Articles of "Vestnik of Saint Petersburg University. Earth Sciences" are open access distributed under the terms of the License Agreement with Saint Petersburg State University, which permits to the authors unrestricted distribution and self-archiving free of charge.