Composition and formation conditions of noble metal ores of the Koykar-Svyatnavolok sill (Republic of Karelia)

Authors

  • Sergey V. Petrov OOO Laboratory for the Study of Mineral Raw Materials, 24-ya liniya V.O., 3-7, St. Petersburg, Russia, 199106; Institute of Earth Sciences, St. Petersburg State University, Universitetskaya nab., 7/9, St. Petersburg, Russia, 199034
  • Aleksey P. Borozdin OOO Laboratory for the Study of Mineral Raw Materials, 24-ya liniya V.O., 3-7, St. Petersburg, Russia, 199106
  • Ivan L. Oleynik JSC Polimetall, Narodnogo Opolcheniya Pr., 2, St. Petersburg, Russia, 198216
  • Irina P. Tarasova Institute of Earth Sciences, St. Petersburg State University, Universitetskaya nab., 7/9, St. Petersburg, Russia, 199034
  • Irina K. Kotova Institute of Earth Sciences, St. Petersburg State University, Universitetskaya nab., 7/9, St. Petersburg, Russia, 199034
  • Sergey R. Kotov VNIIOkeangeologiya, Angliyskiy Pr., 1, St. Petersburg, Russia, 190121
  • Yuliya S. Shelukhina Institute of Earth Sciences, St. Petersburg State University, Universitetskaya nab., 7/9, St. Petersburg, Russia, 199034
  • Olga S. Kolusheva OOO Laboratory for the Study of Mineral Raw Materials, 24-ya liniya V.O., 3-7, St. Petersburg, Russia, 199106

DOI:

https://doi.org/10.21638/spbu07.2023.203

Abstract

The Viksha iron ore deposit is confined to the Koykarsko-Sviatnavolok sill, where as a part of ore bodies, in addition to the main components - iron and titanium, it contains gold, platinum, and palladium. The purpose of this publication is to determine the type and patterns of noble metal mineralization in gabbro-dolerites of the Koykar-Svyatnavolok sill, to consider the mechanisms of accumulation and localization of precious metals in ore bodies. The repeated occurrence in the section of the intrusion of an association of two rock varieties of contrasting composition (high-iron - titanomagnetite gabbro-dolerites, and high-siliceous - granophyres), as well as the revealed petrographic, petrochemical and geochemical regularities, allow us to consider liquid stratification of magmatic melt as a mechanism for the formation of ore titanomagnetite horizons ( segregation). This liquid immiscibility led to the accumulation of noble metals in the high-iron fluidized liquate in accordance with distribution coefficients of nobel metals between silicate and oxide melts and between melt and fluid. The confinement of noble metal mineralization to sulfide, cobaltite-bornite-chalcopyrite accumulations in ore titanomagnetite horizons has been established, which corresponds to the low-sulfide noble metal type of mineralization. Precious metal mineralization is represented by both native mineral forms (arsenides, sulfoarsenides, antimonides and intermetallides of platinum group metals, gold and silver tellurides, electrum, native gold) and isomorphic impurities in bornite and cobaltite. The relationship between the formation of minerals bearing noble metals and the process of chloritization against the background of the transformation of protolith titanomagnetite is shown. A model for the concentration of precious metals from basaltoid melt in several stages is proposed: enrichment of fluidized high-iron ore liquat with precious metals; their accumulation in the residual fluid and in the sulfide liquid during the crystallization of ore liquat; their partial entry into the hydrothermal solution during fluid cooling and hydrothermal metasomatism of earlier crystals. The localization of noble metals occurred as the residual fluid cooled, due to the destruction of complex chloride and sulfide compounds with noble and non-ferrous metals and the crystallization of sulfide-precious metal paragenesis within the ore horizons.

Keywords:

iron ore gabbro-dolerites, Viksha deposit, low sulfide noble metal type of mineralization, model of concentration and localization of noble metals

Downloads

Download data is not yet available.
 

References

Бабкина, А. Д. и Петров, С. В. (2016). Особенности формирования рудного титаномагнетит-ильменитового парагенезиса. В: Актуальные проблемы геологии, геофизики и геоэкологии Северо-Запада России: материалы XXVII молодежной научной конференции им. академика К. О. Кратца и академика Ф. П. Митрофанова. Апатиты: ФГБУН Кольский науч. центр РАН, 6–9.

Голубев, А. И., Трофимов, Н. Н., Петров, С. В., Филиппов, Н. Б. (2001). Благороднометалльная минерализация титаномагнетитовых руд Пудожгорского месторождения: технологическая характеристика, минералогия. Геология и полезные ископаемые Карелии, 4, 48–53.

Делицын, Л. М. и Мелентьев, Б. Н. (1979). Механизм формирования полосчатых горных пород. Бюллетень Московского общества испытателей природы. Отдел геологический, 4 (54), 102–113.

Иващенко, В. И. и Голубев, А. И. (2011). Золото и платина Карелии: формационно-генетические типы оруденения и перспективы. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН.

Корнеев, А. В., Вихко, А. С., Фатов, Н. В., Иващенко, В. И. (2019). Месторождение Викша — первый крупный промышленно-перспективный платинометалльный рудный объект на территории Карелии. Горный журнал, 3, 31–34.

Котов, С. Р. и Котова, И. (2003). Жидкостная и кристаллизационная дифференциация как процессы, определяющие структуру контрастной расслоенности массива Кивакка (Сев. Карелия). Вестник СПбГУ. Сер. 7. Геология и география, 46–63.

Михайлова, В. и Аминова, В., под ред. (2005). Минерально-сырьевая база Республики Карелия. Кн. 1. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН.

Рёддер, Э. (1983). Ликвация силикатных магм. В: Эволюция изверженных пород. М.: Мир, 24–66.

Сереброва, Е. Л., Филиппов, Н. Б., Губко, М. Г., Франк-Каменецкий, Д. А. (1995). Платино- и золотометалльная минерализация в титаномагнетитовых габбро-диабазах Карелии. Вестник СПбГУ. Сер. 7. Геология и география, 1, 18–26.

Трофимов, Н. Н. (1995). Механизм формирования стратиформного золото-платино-палладиевого и титаномагнетитового оруденения в габбродолеритовых интрузиях нижнего протерозоя Карелии. В: Благородные металлы и алмазы Севера Европейской части России. Петрозаводск, 97–98.

Трофимов, Н. Н. и Голубев, А. И. (1996). Генезис комплексного благороднометалльного и титаномагнетитового оруденения в дифференцированных габбродолеритовых интрузиях Карелии. В: Крупные и уникальные месторождения редких и благородных металлов (проблемы генезиса и освоения). СПб.: 162–164.

Трофимов, Н. Н. и Голубев, А. И. (2008). Пудожгорское благороднометалльное титаномагнетитовое месторождение. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН.

Филиппов, Н. Б., Трофимов, Н. Н., Голубев, А. И., Сергеев, С. А., Хухма, Х. (2007). Новые геохронологические данные по Койкарско-Святнаволокскому и Пудожгорскому габбро-долеритовым интрузивам. Геология и полезные ископаемые Карелии, 10, 49–68.

Шарков, Е. В. и Богатиков, О. А. (1998). Механизмы концентрирования элементов платиновой группы в расслоенных интрузивах Карело-Кольского региона. Геология рудных месторождений, 40, 419–439.

Юдовская, М. А., Киннэйрд, Д. А., Удачина, Л. В., Дистлер, В. В., Кузьмин, Д. В. (2014). Роль магматического и флюидного концентрирования при формировании платиновой минерализации нижней зоны и Платрифа по данным составов флогопита, кумулусных силикатов и сульфидного расплава (северный лимб комплекса Бушвельд). Геология рудных месторождений, 56, 509–538.

Bogaerts, M. and Schmidt, M. W. (2006). Experiments on silicate melt immiscibility in the system Fe2SiO4–KAlSi3O8–SiO2–CaO–MgO–TiO2–P2O5 and implications for natural magmas. Contrib Mineral Petrol, 152, 257–274. https://doi.org/10.1007/s00410-006-0111-6

Burnham, C. (1975). Thermodynamics of melting in experimental silicate-volatile systems. In: IMA-Papers 9th Meeting. Berlin; Regensburg, 101–118.

Charlier, B. and Grove, T. L. (2012). Experiments on liquid immiscibility along tholeiitic liquid lines of descent. Contrib Mineral Petrol, 164, 27–44. https://doi.org/10.1007/s00410-012-0723-y

Charlier, B., Namur, O., Toplis, M. J., Schiano, P., Cluzel, N., Higgins, M. D. (2011). Large-scale silicate liquid immiscibility during differentiation of tholeiitic basalt to granite and the origin of the Daly gap. Geology, 39 (10), 207–210. https://doi.org/10.1130/G32091.1

Dong, H., Xing, C., Wang, C. Y. (2013). Textures and mineral compositions of the Xinjie layered intrusion, SW China: Implications for the origin of magnetite and fractionation process of Fe-Ti-rich basaltic magmas. Geoscience Frontiers, 4 (5), 503–515. https://doi.org/10.1016/j.gsf.2013.01.011

Godel, B., Maier, W. D., Barnes, S. J. (2008). Platinum-group elements in the merensky and J-M reefs: A review of recent studies. Journal of the Geological Society of India, 72 (5), 595–608.

Henry, D. J. and Guidotti, C. V. (2002). Titanium in biotite from metapelitic rocks: Temperature effects, crystal-chemical controls, and petrologic applications. American Mineralogist, 87 (4), 375–382. https://doi.org/10.2138/am-2002-0401

Hess, P. (1977). Structure of silicate melts | The Canadian Mineralogist | GeoScienceWorld [WWW Document]. Canadian Mineralogist. [online] Available at: https://pubs.geoscienceworld.org/canmin/article-abstract/15/2/162/11155/Structure-of-silicate-melts?redirectedFrom=fulltext [Accessed 18.06.2022].

Holness, M. B., Stripp, G., Humphreys, M. C. S., Veksler, I. V., Nielsen, T. F. D., Tegner, C. (2011). Silicate liquid immiscibility within the crystal mush: late-stage magmatic microstructures in the skaergaard intrusion, east greenland. Journal of Petrology, 52 (1). https://doi.org/10.1093/petrology/egq077

Humphreys, M. C. S. (2011). Silicate liquid immiscibility within the crystal mush: Evidence from Ti in plagioclase from the Skaergaard intrusion. Journal of Petrology, 52 (1), 147–174. https://doi.org/10.1093/petrology/egq076

Jakobsen, J. K., Veksler, I. V., Tegner, C., Brooks, C. K. (2005). Immiscible iron- and silica-rich melts in basalts petrogenesis documented in the Skaergaard intrusion. Geology 33. https://doi.org/10.1130/G21724.1

Kanitpanyacharoen, W. and Boudreau, A. E. (2013). Sulfide-associated mineral assemblages in the Bushveld Complex, South Africa: Platinum-group element enrichment by vapor refining by chloride-carbonate fluids. Mineralium Deposita, 48, 193–210. https://doi.org/10.1007/s00126-012-0427-2

Klein, E. L. and Koppe, J. C. (2000). Chlorite geotermometry and physicochemical conditions of gold mineralization in the Paleoproterozoic Сaxias deposit, Sao Luis craton, Northern Brazil. Geochimica Brasiliensis, 219–232.

Lindsley, D. H. and Spencer, K. J. (1982). Fe-Ti oxide geothermometry: Reducing analyses of coexisting Ti-magnetite (Mt) and ilmenite (Ilm). In: AGU 1982 Spring Meeting Eos Transactions, 63 (18).

McBirney, A. R. (1975). Differentiation of the Skaergaard intrusion. Nature, 253, 691–694. https://doi.org/10.1038/253691a0

McBirney, A. R. and Nakamura, Y. (1974). Immiscibility in latestage magmas of the Skaergaard intrusion. Washingt: Carnegie Inst. Year Book, 348–352.

Mungall, J. E., Long, K., Brenan, J. M., Smythe, D., Naslund, H. R. (2018). Immiscible shoshonitic and Fe-P-oxide melts preserved in unconsolidated tephra at El Laco volcano, Chile. Geology, 46, 255–258. https://doi.org/10.1130/G39707.1

Roedder, E. and Weiblen, P. W. (1971). Petrology of silicate melt inclusions, Apollo 11 and Apollo 12 and terrestrials equivalents. In: Proceedings of the Second Lunar Science Conference, 507–528.

Schmidt, M. W. (1992). Amphibole composition in tonalite as a function of pressure: an experimental calibration of the Al-in-hornblende barometer. Contributions to Mineralogy and Petrology, 110, 304–310. https://doi.org/10.1007/BF00310745

Schmidt, M. W., Connolly, J. A. D., Gunther, D., Bogaerts, M. (2006). Element partitioning: The role of melt structure and composition. Science, 312, 1646–1650. https://doi.org/10.1126/science.1126690

Serebrova, E. L., Filippov, N. B., Gubko, M. G., Frank-Kamenetskii, D. A. (1995). Platinum- and gold-metal mineralization in titanomagnetite gabbro-diabases of Karelia. Vestnik of Saint Petersburg University. Series 7. Geology and geography, 1, 18–26. (In Russian)

Velasco, F., Tornos, F., Hanchar, J. M. (2016). Immiscible iron- and silica-rich melts and magnetite geochemistry at the El Laco volcano (northern Chile): Evidence for a magmatic origin for the magnetite deposits. Ore Geology Reviews, 79, 346–366. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2016.06.007

Published

2023-05-11

How to Cite

Petrov, S. V. (2023) “Composition and formation conditions of noble metal ores of the Koykar-Svyatnavolok sill (Republic of Karelia)”, Vestnik of Saint Petersburg University. Earth Sciences, 68(2). doi: 10.21638/spbu07.2023.203.

Issue

Section

Articles