Jacobsite as an indicator of genrsis of manganese ore of the Ushkatyn-III deposit (Central Kazakhstan)

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Jacobsite is a characteristic minor mineral of manganese ores at the Ushkatyn-III deposit in Central Kazakhstan. It mainly associates with hausmannite, tephroite, sonolite, friedelite, pennantite and calcite in the bulk mass of ores. A similar association, but without hausmannite, is also characteristic of jacobsite from veinlets intersecting the bulk mass ore. The chemical composition of jacobsite varies from Mn1.5Fe1.5O4 to MnFe2O4. A mineral with a high content of manganese (>1 atoms per formula unit (apfu)) dominates the bulk mass of ores, while the veins are dominated by stoichiometric jacobsite (Mn ~1 apfu). The mineral composition of ores was formed in the process of low-grade metamorphism of metal-bearing deposits of hydrothermal-sedimentary genesis. The formation of jacobsite in metamorphosed metal-bearing deposits occurs under reducing conditions. With an increase in oxygen fugacity (oxidation potential), jacobsite is replaced by the association of hausmannite with hematite. Crystallization of jacobsite in the veinlets intersecting the hausmannite ores is carried out due to the entry of iron-containing hydrothermal solutions into them. It is assumed that jacobsite veinlets serve as mineralogical markers through seepage of ore-bearing hydrothermal structures («feeding channels») producing manganese-rich ores.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. I. Brusnitsyn

Saint Petersburg state University

Author for correspondence.
Email: a.brusnitsin@spbu.ru

Department of Mineralogy

Russian Federation, Saint Petersburg

D. А. Vladimirova

Saint Petersburg state University

Email: a.brusnitsin@spbu.ru

Department of Mineralogy

Russian Federation, Saint Petersburg

Е. N. Perova

Saint Petersburg state University

Email: a.brusnitsin@spbu.ru

Department of Mineralogy

Russian Federation, Saint Petersburg

О. S. Vereshchagin

Saint Petersburg state University

Email: a.brusnitsin@spbu.ru

Department of Mineralogy

Russian Federation, Saint Petersburg

I. G. Zhukov

South Urals Federal Research Center of Mineralogy and Geoecology of the Urals Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: a.brusnitsin@spbu.ru

д. чл.

Russian Federation, Miass

References

  1. Berman R. Thermobarometry using multie quilibrium calculations: a new technique with petrologic applications. Canad. Miner. 1991. Vol. 29. P. 833–855
  2. Bethke C.M. Geochemical Reaction Modeling. New York: Oxford University Press Inc., 1996. 397 p.
  3. Bhattacharya P.K., Dasgupta S., Chattopadhyay G., Banerjee H., Fukuoka M., Roy S. Petrology of jacobsite bearing asseblages from Sausar Group, India. Neues Jahrbuch Miner. Abh. 1988. Vol. 159. P. 101–111.
  4. Bosi F., Biagioni C., Pasero M. Nomenclature and classification of the spinel supergroup. Eur. J. Miner. 2019. Vol. 31. P. 183–192.
  5. Brusnitsyn A.I. Associations of Mn-bearing minerals as indicator of oxygen fugacity during the metamorphism of metalliferous deposits. Geochem. Int. 2007. Vol. 45. P. 345–363.
  6. Brusnitsyn A.I. Mineralogy of manganese-bearing metasediments of the Southern Urals. Saint Petersburg: St. Petersburg State University, IPK KOSTA LLC, 2013. 160 p.
  7. Brusnitsyn A.I., Kuleshov V.N. Sadykov S.A., Perova E.N. Vereshchagin O.S. Isotopic Composition (δ13С и δ18О) and Genesis of Mn-bearing Sediments in the Ushkatyn-III Deposit, Central Kazakhstan. Lithol. Miner. Res. 2020. Vol. 55. N 6. P. 445–467.
  8. Brusnitsyn A.I., Perova E.N., Vereshchagin O.S., Britvin S.N., Platonova N.V., Shilovskhikh V.V. The Mineralogy of Iron and Manganese Ores of the Ushkatyn-III Deposit in Central Kazakhstan. Zapiski RMO (Proc. Russian Miner. Soc.). 2021a. Vol. 150. N 1. P. 1–29. (in Russian, English translation: Geol. Ore Deposits. 2021. Vol. 63. N 8. p. 1–21).
  9. Brusnitsyn A.I., Perova E.N., Vereshchagin O.S., Vetrova M.N. Geochemical Features and Accumulation Conditions of Mn-Bearing Sediments in the Complex (Fe–Mn and BaSO4–Pb) Ushkatyn-III Deposit, Central Kazakhstan. Geochem. Int. 2021b. Vol. 59. N 9. P. 858–888.
  10. Buhn B., Okrusch M., Woermann E., Lehnert K., Hoernes S. Metamorphic evolution of Neoproterozoic manganese formation and their coutry rocks at Otjosondu, Namibia. J. Petrol. 1995. Vol. 36. N 2. P. 463−496.
  11. Buzmakov E.I., Shibrik V.I., Rozhnov A.A., Sereda V.Ya., Radchenko N.M. Stratiform ferromanganese and base metal deposits in the Ushkatyn ore field (central Kazakhstan). Geol. Ore Deposits. 1975. N 1. P. 32–46 (in Russian).
  12. Dasgupta H.S., Manickavasagam R.M. Regional metamorphism of non-calcareous manganiferous sediments from India and related petrogenetic grid for a part of the system Mn–Fe–Si–O. J. Petrol., 1981. Vol. 22. P. 363–396.
  13. Dasgupta S., Bhattacharya P.K., Chattopadhyay G., Fukuoka M., Banerjee H., Roy S. Genetic reinterpretation of crystallographic intergroeths of jacobsite and hausmannite from natural assamblages. Miner. Petrol. 1987. Vol. 37. P. 109–116.
  14. Dasgupta S., Sengupta P., Bhattacharya P.K., Mukherjee M., Fukuoka M., Banerjee H., Roy S. Mineral reaction in manganese oxide rock: P−T−X phase relatios. Econ. Geol. 1989. Vol. 84. P. 434−443.
  15. Dasgupta S., Roy S., Fukuoka M. Depositional model for manganese oxide and carbonate deposits of the precambrian Sausar Group, India. Econ. Geol. 1992. Vol. 87. P. 1412−1418.
  16. Essene E.J., Peacor D.R. Crystal chemistry and petrology of coexisting galaxite and jacobsite and other spinel solutions and solvi. Amer. Miner. 1983. Vol. 68. P. 494–455.
  17. Garrels R.M., Christ C.L. Solutions, minerals and equilibria. New York: Harper and Row, 1965. 450 p.
  18. Ghosh R., Chakraborty D., Halder M., Baidya T.K. Manganese mineralization in Archean greenstone belt, Joda-Noamundi sector, Noamubdi basin, East Indian Shield. Ore Geol. Rev. 2015. Vol. 70. P. 96–109.
  19. Crum J.V., Riley B.J., Vienna J.D. Binary Phase Diagram of the Manganese Oxide–Iron Oxide System. J. Am. Ceram. Soc. 2009. Vol. 92 (10). P. 2378–2384
  20. Guillemet-Fritscj S., Navrotsky A., Tailhades P., Coradin H., Wang M. Thermochemistry of iron manganese spinels. J. Solid State Chem. 2005. Vol. 178. P. 106–113.
  21. Gutzmer J., Beukes N.J. Mineral paragenesis of the Kalahari manganese field, South Africa. Ore Geol. Rev. 1996. Vol. 11. P. 405–428.
  22. Holland T.J.B., Powell R. An internally consistent thermodynamic data set for phases of petrological interest. J. Metamorph. Geol. 1998. Vol. 16. P. 309–343.
  23. Jimenez-Millan J., Velilla N. Mn–Fe spinels and silicates in manganese-rich rocks from the Ossa-Morena zone, southern Iberian massif, southwestern Spain. Canad. Miner. 1998. Vol. 36. P. 701–711.
  24. Kalinin V.V. Complex ferromanganese and zinc-lead-barite ores in the Ushkatyn group deposits (central Kazakhstan). In: Volcanosedimentary and Hydrothermal Manganese Deposits. Ed. Vitovskaya I.V. Moscow: Nauka, 1985. p. 5–64 (in Russian).
  25. Kayupova M.M. Mineralogy of Iron and Manganese Ores in Western Atasu: Central Kazakhstan. Alma-Ata: Nauka, 1974. 232 p. (in Russian).
  26. Krivovichev V.G. Mineral species. Saint Petersburg: St. Petersburg Univ., 2021. 600 p. (in Russian).
  27. Matsubara S., Kato A., Nagashima K. Iwakiite, Mn+2(Fe+3,Mn+3)2O4, a new tetragonal spinelloid mineral from the Gozaisho mine, Fukushima Prefecture, Japan. Miner. J. 1979. Vol. 9. P. 383–391.
  28. Minerals: reference book. Eds. F.V. Chukhrov and E.M. Bonshtedt-Kupletskaya. Moscow: Nauka, 1967. Vol. II. N 3. 675 p.
  29. Miyano T., Beukes N.J. Physicochemical environments for the formation of quartz-free manganese oxide ores from the early proterozoic Hotazel formation, Kalahari manganese field, South Africa. Econ. Geol. 1987. Vol. 82. P. 706−718.
  30. Peter J., Trapp M., Lauterbach S., Golle-Leidreiter P., Kolb U., Kleebe H.-L. Exomorphism of jacobsite precipitates in bixbyite single crystals from the Thomas Range in Utah. Amer. Miner. 2021. Vol. 106. P. 1163–1171.
  31. Robie R.A., Hemingway B.S. Thermodynamic properties of minerals and related substances at 298.15 K and 1 bar (105 Pascals) pressure and at higher temperatures. U.S. Geol. Surv. Bull. N 2131. Washington: Dept. Interior, 1995. 492 p.
  32. Roy S. Manganese Deposits. London: Academic Press, 1981. 520 p.
  33. Rozhnov A.A. Comparative characteristics of manganese deposits of the Atasuysky and Nikopol-chiatursky types. In: Geology and Geochemistry of Manganese. Ed. Varentsov I.M. Moscow: Nauka, 1982. p. 116–121 (in Russian).
  34. Sherman D. Molecular orbital (SCF-Xa-SW) theory of Fe2+ — Mn3+, Fe3+ — Mn2+, and Fe3+ — Mn3+ charge transfer and magnetic exchange ib oxides and silicates. Amer. Miner. 1990. Vol. 75. P. 256–261.
  35. Sivaprakash C. Mineralogy of manganese deposits of Koduru and Garbham, Andra Pradesh, India. Econ. Geol. 1980. Vol. 75. P. 1083–1104.
  36. Stokes T.N., Bromiley G.D., Gatta G.D., Rotiroti N., Potts N.J., Saunders K. Cation distribution and valence in synthetic Al–Mn–O and Fe–Mn–O spinels under varying fO2 conditions. Miner. Mag. 2018. Vol. 82. P. 975–992
  37. Vafeas N.A., Viljoen K.S., Blignaut L.C. Mineralogical characterization of the thrusted manganese ore above the Blackridge Thrust Fault, Kalahari manganese Field: The footprint of the Mukulu Enrichment. Island Arc. 2019. Vol. 28. N 1. e12280.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Jacobsite-calcite vein in hausmannite ore.

Download (394KB)
Indexing metadata
3. Fig. 1. Jacobsite-calcite vein in hausmannite ore.

Download (328KB)
Indexing metadata
4. Fig. 2. Zinc content in hausmannite (a) and jacobsite (б).

Download (117KB)
Indexing metadata
5. Fig. 3. Content of manganese in Mn–Fe oxides of hausmannite ores.

Download (255KB)
Indexing metadata
6. Fig. 4. Quantitative T–logfO2 diagram of mineral equilibria in the Mn–Fe–Si system.

Download (380KB)
Indexing metadata
7. Fig. 5. Qualitative Т–lgfO2 diagram for the Mn–Fe–Si system.

Download (552KB)
Indexing metadata
8. Fig. 6. Eh–pH diagram of the stability of iron and manganese minerals in water.

Download (272KB)
Indexing metadata
9. Fig. 7. Jacobsite and hematite veinlets in hausmannite ores as markers of «feeding channels» — by seepage of hydrothermal solutions through ore-bearing deposits.

Download (286KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

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».