(U,Th)-He age of pyrite from the Karyernoe gold ore occurrence (flank of the Novogodnenskoye ore field, Polar Urals)
DOI:
https://doi.org/10.21638/spbu07.2024.108Abstract
In contrast to the developed areas of the Middle and Southern Urals, the hard-to-reach and eroded northern territories of the Ural folded system remain poorly studied, which determines a large number of unevaluated gold ore occurrences and single industrial objects. The Karyernoe gold ore occurrence is located among the Middle Paleozoic volcanic-clastic rocks of the Toupugol-Khanmeishorsky gold ore district on the eastern slope of the Polar Urals. The volcanic rocks show signs of early stratabound pyrite-like mineralization, which is cut by veins and dikes of the Sobsky (D1-2) and Musyur (C1-2) complexes. A new approach – (U,Th)-He pyrite dating – was used in order to determine the age of the sulfide mineralization of the Karyernoe ore occurrence, located on the flank of the Novogodnee ore field. (U,Th)-He pyrite ages (n=7) varies in a wide range from 402 to 425 Ma. Given the petrographic and mineralogical-geochemical observations, obtained data suggest the presence of at least two stages of rock mineralization: wenlock-ludlow – 424±6 Ma; and a later Early Devonian – 402±6 Ma, which is probably associated with the intrusion of Sob complex granitoids into the rocks of the Toupugolskaya formation. The obtained ages of the sulfide mineralization of the Karyernoe ore occurrence are significantly older than the age values established for large gold ore objects of the district: Petropavlovskoye and Novogodnee-Monto deposits (~382 million years). Taking into account the position of the Karyernoe ore occurrence on the flank of the Novogodnee ore field, it can be assumed that the disseminated and layered sulfide impregnation of the volcanic rocks of the Toupugolskaya formation could have acted as one of the sources of sulfur and ore metals for later stages of sulfide mineralization in the Toupugol-Khanmeishorsky district.
Keywords:
geochronology, pyrite, U-Th/He, Polar Urals, colchedan and skarn-porphyry mineralization, gold deposits, Silurian, Devonian, island arc
Downloads
References
Баранов, Э.Н., Вертепов, Г.И. (1966) Содержание урана в сульфидах как индикатор уранового оруденения. Атомная энергия, 20(2), 170–172.
Бетехтин А.Г. (2007) Курс минералогии: учебное пособие. Москва: КДУ.
Бортников, Н. С., Икорский, С. В., Каменский, И. Л., Викентьев, И. В., Богданов, Ю. А., Ставрова, О. О., Аведисян, А. А. (2000). Изотопный состав гелия и углеводороды во флюидных включениях из серпентинитов и сульфидов гидротермальных полей Логачев и Рэйнбоу (Срединно-Атлантический Хребет). Доклады Академии наук, 375(3), 375–379.
Викентьев, И.В., Абрамова, В.Д., Иванова, Ю.Н., Тюкова, Е.Э., Ковальчук, Е.В., Бортников, Н.С. (2016) Микропримеси в пирите золото-порфирового месторождения Петропавловское (Полярный Урал) по данным LA-ICP-MS. Доклады Академии наук, 470(3), 326–330. https://doi.org/10.7868/S0869565216270220
Викентьев, И.В., Мансуров, Р.Х., Иванова, Ю.Н., Тюкова, Е.Э., Соболев, И.Д., Абрамова, В.Д., Выхристенко, Р.И., Хубанов, В.Б., Трофимов, А.П., Грознова, Е.О., Двуреченская, С.C., Кряжев, С.Г. (2017) Золото-порфировое Петропавловское месторождение (Полярный Урал): геологическая позиция, минералогия и условия образования. Геология рудных месторождений, 59(6), 501–541. https://doi.org/10.7868/S001677701706003X
Волчков, А.Г., Гирфанов, М.М., Кряжев, С.Г., Андреев, А.В., Черемсин, А.А., Мансуров, Р.Х., Двуреченская, С.В., Зеликсон, Б.С., Сапожников, В.Г. (2008) Положение проявлений золоторудной минерализации Тоупугол-Ханмейшорского рудного узла в рудовмещающих комплексах, их минералого-геохимическая характеристика и сопоставление с эталонными объектами Новогодненского рудного поля. [отчет], ФГУП ЦНИГРИ, Москва.
Душин В.А., Сердюкова О.П., Малюгин А.А. и др. (2014) Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1: 200000. Издание второе. Серия Полярно-Уральская. Лист Q-42-VII, VIII (Обской). [объясн. записка], ВСЕГЕИ, Санкт-Петербург.
Зылева, Л.И., Коновалов, А.Л, Казак, А.П., Жданов, А. В., Коркунов, К.В., Денисов, В.А., Новикова, Л.П., Румянцева, Н.А., Черепанов, Ю.П., Черкашин, А.В., Хрякова, Л.А. (2014) Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:1000000 (третье поколение). Серия Западно-Сибирская. Лист Q-42 – Салехард. [объясн. записка], ВСЕГЕИ, Санкт-Петербург.
Мансуров, Р.Х. (2009) Геологическое строение Петропавловского золоторудного месторождения, Полярный Урал. Руды и металлы, 5, 70–74.
Маракушев, А.А. (1979) Петрогенезис и рудообразование (геохимические аспекты). Москва: Наука.
Прямоносов А.П., Наюк С.А., Прямоносова М.А. (1994) Групповая геологическая съемка и геологическое доизучение масштаба 1:50 000 на Собь-Ханмейской площади (ГГС‑листы Q-41-48-В-в,г,Г-в,г, Q-42-38-А-в,В-а, ГДП-листы Q-41–48-Б,В-а,б,Г-а,б,Q‑42–37-А,Б,В-а,б,Г-а,б, б, Q-42-38-А-а,б,Б-а,б). [отчет], АООТ ПУ ГГП, пос. Полярный.
Прямоносов А.П., Степанов А.Е. и др. (2004) Геологическое изучение и оценка минеральных ресурсов недр территории Российской Федерации и ее континентального шельфа (прогнозно-поисковые работы на золото на Харбейской площади). [отчет], ОХНИР ПАРГИ УГГА, Екатеринбург.
Пшеничкин, А.Я., Коробейников, А.Ф., Мацюшевский, А.В. (1976) Особенности кристалломорфологии и термоэлектрических свойств пиритов золоторудных месторождений различных типов. Изв. Томск. политех. ин-та, 260, 39–48.
Пшеничный Г.Н. (1975) Гайское медноколчеданное месторождение Южного Урала. Минералогия, геохимия, строение и условия формирования руд. Москва: Наука.
Силаев, В.И., Хазов, А.Ф., Сокерин, М.Ю. (2003) Золоторудное месторождение Новогоднее-Монто на Полярном Урале. Петрология и минералогия севера Урала и Тимана. Труды ИГ КомиНЦ УрО РАН, 113, 159–172.
Соболев, И.Д., Викентьев, И.В., Травин, А.В., Бортников, Н.С. (2020) Каменноугольный магматизм Полярного Урала. Доклады Академии наук. Науки о Земле, 494(2), 22–28. https://doi.org/10.31857/S2686739720100096
Соболев, И.Д., Викентьев, И.В., Соболева, А.А., Травин, А.В. (2018а) Результаты U/Pb SIMS датирования цирконов и 39Ar/40Ar возраст плагиоклаза из пород собского комплекса (Петропавловское золоторудное месторождение, Полярный Урал). В: материалы VII кон-ции по изотоп. геохимии. Москва: ИГЕМ РАН, 398–401.
Соболев, И.Д., Соболева, А.А., Удоратина, О.В., Канева, Т.А., Куликова, К.В., Викентьев, И.В., Хубанов, В.Б., Буянтуев, М.Д., Хоуриган, Дж.К. (2017) Первые результаты U-Pb (LA-ICP-MS) датирования детритовых цирконов из палеозойских островодужных обломочных пород Полярного Урала. Бюллетень Московского общества испытателей природы. Отдел геологический, 92(4), 3–26.
Соболев, И.Д., Соболева, А.А., Удоратина, О.В., Варламов, Д.А., Хоуриган, Дж.К., Хубанов, В.Б., Буянтуев, М.Д., Соболева, Д.А. (2018б) Девонский островодужный магматизм Войкарской зоны Полярного Урала. Геотектоника, 5, 39–74. https://doi.org/10.1134/S0016853X18050065
Трофимов, А.П., Фунтиков, Б.В., Лючкин, В.А. (2006) Прогнозно-геохимическая оценка золотоносности Новогодненской перспективной площади на Полярном Урале. Руды и металлы, 5, 13–18.
Черняев, Е.В., Черняева, Е.И., Седельникова, А.Ю. (2005) Геология золото-скарнового месторождения Новогоднее-Монто (Полярный Урал). В: Скарны, их генезис и рудоносность (Fe, Cu, Au, W, Sn). Екатеринбург: ИГиГ УрО РАН, 131–137.
Язева, Р.Г., Бочкарев В.В. (1984) Войкарский вулкано-плутонический пояс (Полярный Урал). Свердловск: УНЦ АН СССР.
Якубович, О.В. (2013) Новый 190Pt-4He метод изотопной геохронологии для датирования минералов платины. Диссертация кандидата геолого-минералогических наук. СПбГУ.
Burnard, P.G., Polya, D.A. (2004) Importance of Mantle Derived Fluids during Granite Associated Hydrothermal Circulation: He and Ar Isotopes of Ore Minerals from Panasqueira. Geochimica et Cosmochimica Acta, 68, 1607–1615. https://doi.org/10.1016/j.gca.2003.10.008
Christensen, J.N., Halliday, A.N., Leigh, K.E., Randell, R.N., Kesler, S.E. (1995) Direct Dating of Sulfides by Rb-Sr: A Critical Test Using the Polaris Mississippi Valley-Type Zn-Pb Deposit. Geochimica et Cosmochimica Acta, 59(24), 5191–5197. https://doi.org/10.1016/0016-7037(95)00345-2
Farley, K.A. (2000) Helium diffusion from apatite: General behavior as illustrated by Durango fluorapatite. Journal of Geophysical Research, 105(2), 2903–2914. https://doi.org/10.1029/1999JB900348
Farley, K.A. (2002) (U-Th)/He Dating: Techniques, Calibrations and Applications. Rev. Mineral. Reviews in Mineralogy and Geochemistry, 47(1), 819–844. https://doi.org/10.2138/rmg.2002.47.18
Farley, K.A. (2018) Helium diffusion parameters of hematite from a single-diffusion-domain crystal. Geochimica at Cosmochimica Acta, 231, 117–129. https://doi.org/10.1016/j.gca.2018.04.005
Farley, K.A., Wolf, R.A., Silver, L.T. (1996) The Effects of Long Alpha-Stopping Distances on (U-Th)/He Ages. Geochimica at Cosmochimica Acta, 60, 4223–4229. https://doi.org/10.1016/S0016-7037(96)00193-7
Flowers, R.M., Zeitler, P.K., Danišík, M., Reiners, P.W., Gautheron, C., Ketcham, R.A., Metcalf J.R., Stockli D.F., Enkelmann E., Brown R.W. (2022) (U-Th)/He Chronology: Part 1. Data, Uncertainty, and Reporting. GSA Bulletin, 135(1-2), 104–136. https://doi.org/10.1130/B36266.1
Hnatyshin, D., Creaser, R.A., Meffre, S., Stern, R.A., Wilkinson, J.J., Turner, E.C. (2020) Understanding the Microscale Spatial Distribution and Mineralogical Residency of Re in Pyrite: Examples from Carbonate-Hosted Zn-Pb Ores and Implications for Pyrite Re-Os Geochronology. Chemical Geology, 533, 419–427. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2019.119427
Ivanov, A.V., Vanin, V.A., Demonterova, E.I., Gladkochub, D.P., Donskaya, T.V., Gorovoy, V.A. (2015) Application of the ‘no fool’s clock’ to dating the Mukodek gold field, Siberia, Russia. Ore Geology Reviews, 69, 352–359. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2015.03.007
Kendrick, M.A., Burgess, R., Pattrick, R.A.D., Turner, G. (2001) Fluid Inclusion Noble Gas and Halogen Evidence on the Origin of Cu-Porphyry Mineralising Fluids. Geochimica et Cosmochimica Acta, 65(16), 2651–2668. http://dx.doi.org/10.1016/S0016-7037(01)00618-4
Kesler, S.E., Deditius, A., Reich, M., Utsunomiya, S., Ewing, R. (2011) Role of Arsenian Pyrite in Hydrothermal Ore Deposits: A History and Update. In: 6th Geological Society of Nevada on Great Basin Evolution and Metallogeny.
Luders, V., Niedermann, S. (2010) Helium isotope composition of fluid inclusions hosted in massive sulfides from modern submarine hydrothermal systems. Economic Geology, 105(2), 443–449. https://doi.org/10.2113/gsecongeo.105.2.443
Melekestseva, I.Y., Tret’yakov, G.A., Nimis, P. et al. (2014) Barite-rich massive sulfides from the Semenov-1 hydrothermal field (Mid-Atlantic Ridge, 1330.87′ N): evidence for phase separation and magmatic input. Marine Geology, 349, 37–54. http://dx.doi.org/10.1016/j.margeo.2013.12.013
Moses C. O., Nordstrom D. K., Herman J. S. and Mills A. L. (1987) Aqueous pyrite oxidation by dissolved oxygen and by ferric iron. Geochimica et Cosmochimica Acta, 51(6), 1561–1571. http://dx.doi.org/10.1016/0016-7037(87)90337-1
Reich, M, Deditius, A., Chryssoulis, S., Li, J.-W., Ma, C.-Q., Parada, M., Barra, F., Mittermayr, F. (2013). Pyrite as a record of hydrothermal fluid evolution in a porphyry copper system: A SIMS/EMPA trace element study. Geochimica et Cosmochimica Acta, 104, 42–62. http://dx.doi.org/10.1016/j.gca.2012.11.006
Scott, T. B., Riba Tort, O., & Allen, G. C. (2007). Aqueous uptake of uranium onto pyrite surfaces, reactivity of fresh versus weathered material. Geochimica et Cosmochimica Acta, 71(21), 5044–5053. http://dx.doi.org/10.1016/j.gca.2007.08.017
Shukolyukov, Y.A., Yakubovich, O.V., Mochalov, A.G., Kotov, A.B., Sal'nikova, E.B., Yakovleva, S.Z., Gorokhovskii, B.M., Korneev, S.I. (2012) New geochronometer for the direct isotopic dating of native platinum minerals (190Pt-4He method). Petrology, 20(6), 491–505.
Smith, P.E., Evensen, N.M., York, D., Szatmari, P., Oliveira, D.C. (2001) Single-Crystal 39Ar-40Ar Dating of Pyrite: No Fool’s Clock. Geology, 29(5), 403–406. http://dx.doi.org/10.1130/0091-7613(2001)029%3C0403:SCAADO%3E2.0.CO;2
Soloviev, S.G., Kryazhev, S.G., Dvurechenskaya, S.S. (2012) Geology, mineralization, stable isotope geochemistry, and fluid inclusion characteristics of the Novogodnee-Monto oxidized Au-(Cu) skarn and porphyry deposit, Polar Ural, Russia. Mineralium Deposita, 47, 1–25. http://dx.doi.org/10.1007/s00126-012-0449-9
Stein, H.J., Morgan, J.W., Scherstén, A. (2000) Re-Os Dating of Low-Level Highly Radiogenic (LLHR) Sulfides: The Harnäs Gold Deposit, Southwest Sweden, Records Continental-Scale Tectonic Events. Economic Geoogy., 95(8), 1657–1671. http://dx.doi.org/10.2113/gsecongeo.95.8.1657
Stuart, F.M., Burnard, P.G., Taylor, R.P., Turner, G. (1995) Resolving Mantle and Crustal Contributions to Ancient Hydrothermal Fluids: HeAr Isotopes in Fluid Inclusions from Dae Hwa WMo Mineralisation, South Korea. Geochimica et Cosmochimica Acta, 59(22), 4663–4673. http://dx.doi.org/10.1016/0016-7037(95)00300-2
Vermeesch, P. (2018) Isoplot R: A free and open toolbox for geochronology. Geoscience Frontiers, 9(5), 1479–1493. https://doi.org/10.1016/j.gsf.2018.04.001
Wignall, P.B., Twitchett, R.J. (1996) Oceanic anoxia and the end permian mass extinction. Science, 5265(272), 1155–1158. http://dx.doi.org/10.1126/science.272.5265.1155
Yakubovich, O.V., Gorokhovski,i B.M., Kotov, A.B., Vikentyev, I.V., Bortnikov, N.S., Zarubina, O.V., Bryanskiy, N.V., Dril, S.I. (2019a) U-Th-He dating of pyrite from the Uzelga copper-zinc massive sulfide deposit (South Urals, Russia): first application of a new geochronometer. Doklady Earth Sciences, 485(2), 368–371. https://doi.org/10.1134/S1028334X19040263
Yakubovich O.V., Gedz A.M., Kotov A.B., Gorokhovskii B.M., Vikentyev I.V. (2019b) Migration of radiogenic helium in the crystal structure of sulfides and prospects of their isotopic dating. Petrology, 27(1), 59–78. http://dx.doi.org/10.1134/S0869591118050089
Yakubovich, O., Podolskaya, M., Vikentyev, I., Fokina, E., Kotov, A. (2020) U-Th-He Geochronology of Pyrite from the Uzelga VMS Deposit (South Urals) — New Perspectives for Direct Dating of the Ore-Forming Processes. Minerals, 10 (629). https://doi.org/10.3390/min10070629
Yakubovich, O., Vikentyev, I., Ivanova, E., Podolskaya, M., Sobolev, I., Tyukova, E., Kotov, A. (2021) U-Th-He Geochronology of Pyrite from Alteration of the Au-Fe-Skarn Novogodnee-Monto Deposit (Polar Urals, Russia) — The Next Step in the Development of a New Approach for Direct Dating of Ore-Forming Processes. Geosciences, 11 (408). https://doi.org/10.3390/geosciences11100408
Yang, J.H., Zhou, X.H. (2002) Rb-Sr, Sm-Nd, and Pb Isotopes Systematics of Pyrite: Implications for the Age and Genesis of Lode Gold Deposits. Geology, 29(8), 711–714. http://dx.doi.org/10.1130/0091-7613(2001)029%3C0711:RSSNAP%3E2.0.CO;2
Ziegler, J.F., Ziegler, M.D., Biersack, J.P. (2010) SRIM—The Stopping and Range of Ions in Matter. Nucl. Inst. Methods Phys. Res., 268(11-12), 1818–1823. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2010.02.091
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
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.
