Mössbauer spectroscopy of ore-forming chromium spinels of the Polar Urals

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Research subject. The work studied the heterogeneity of the chemical and phase composition of chromitites and ore-forming chromium spinels of the Polar Ural massifs Rai-Iz and Voikaro-Syninsky. Its influence on the value of the oxidation state of iron (Fe# = Fe3+/(Fe3+ + Fe2+)), determined by the calculation method, from the stoichiometric formula of the mineral, and using Mössbauer spectroscopy, is analyzed. The purpose of the study is to determine the degree of influence of various manifestations of the heterogeneity of the chemical composition of spinel on the results of determining Fe3+/(Fe3+ + Fe2+) using Mössbauer spectroscopy. Methods and materials. Monofractions of ore-forming chromium spinels were studied by Mössbauer spectroscopy (SM2201 spectrometer). The study of the heterogeneity of chromium spinel grains was carried out using microprobe analysis (electron probe microanalyzer Cameca SX-100) in polished sections and blocks, as well as X-ray phase analysis (powder diffractometer SHIMADZU XRD-6000) in samples analyzed on a Mössbauer spectrometer. Results. The studied ore-forming spinels exhibit three types of compositional heterogeneity, which determine the Fe#Möss– Fe#stoich discrepancy and influence its value: 1) chemical zoning of grains; 2) multiphase, associated with the presence of two generations of mineral grains with varying degrees iron oxidation; 3) hidden multiphase, manifested in broadening of diffraction peaks. In all cases, there is variability in the degree of iron oxidation in the mineral grains. Conclusions. The studied ore-forming spinels of the main ore bodies of the Rai-Iz massif and the northern part of the Voykar-Synya massif have a normal, unconverted structure, and the distribution of cations over its positions corresponds to the crystal chemical formula. Deviations in the distribution of iron cations, established during the study of the mineral by Mössbauer spectroscopy, are associated with the chemical heterogeneity of its grains and the presence in the ore of several spinel phases of different compositions.

About the authors

P. B. Shiryaev

A.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry, UB RAS

Email: pavel.shiryayev@gmail.com

N. V. Vakhrusheva

A.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry, UB RAS

References

  1. Вахрушева Н.В., Ширяев П.Б., Степанов А.Е., Богданова А.Р. (2017) Петрология и хромитоносность ультраосновного массива Рай-Из (Полярный Урал). Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 265 с.
  2. Вотяков С.Л., Замятин Д.А., Даниленко И.А, Чащухин И.С. (2023) Определение валентного состояния железа в хромшпинели по данным электронно-зондовой рентгеноэмиссионной спектроскопии Lα, β-линий. Зап. РМО, 3(152), 98-112.
  3. Савельева Г.Н., Батанова В.Г., Кузьмин Д.В., Соболев А.В. (2015) Состав минералов мантийных перидотитов как отражение рудообразующих процессов в мантии (на примере офиолитов Войкаро-Сыньинского и Кемпирсайского массивов). Литология и полез. ископаемые, 1(50), 87-98.
  4. Салтыкова А.К. (2008) Вещественный состав, термальное и окислительно-восстановительное состояние верхней мантии Байкало-Монгольского региона (данные мантийных ксенолитов из кайнозойских щелочных базальтов). Автореф. дисс. … канд. геол.-мин. наук. СПб.: ИГГД РАН, 24 с.
  5. Чащухин И.С., Вотяков С.Л., Уймин С.Г., Борисов Д.Р., Быков В.Н. (1996) ЯГР-спектроскопия хромшпинелидов и проблемы окситермобарометрии хромитоносных ультрамафитов Урала. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 136 с.
  6. Чащухин И.С., Вотяков С.Л., Щапова Ю.В. (2007) Кристаллохимия хромшпинели и окситермобарометрия ультрамафитов складчатых областей. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 310 с.
  7. Ширяев П.Б., Вахрушева Н.В., Никандрова Н.К. (2010) Окислительно-восстановительное состояние хромовых руд и пород Наранского массива (Монголия). Минералы: строение, свойства, методы исследования. Тез. докл. Всерос. конф. Миасс: ИГГ УрО РАН, 149-150.
  8. Ballhaus C., Berry R., Green D. (1991) High pressure experimental calibration of the olivine-orthopyroxene-spinel oxygen geobarometer: Implications for the oxidation state of the upper mantle. Contrib. Mineral. Petrol., 107, 27-40.
  9. Bancroft G.M., Osborne M.D., Fleet M.E. (1983) Next-nearest neighbour effects in the Mössbauer spectra of Crspinels: An application of partial quadrupole splittings. Solid State Commun., 47(8), 623-625.
  10. Canil D., Virgo D., Scarfe C.M. (1990) Oxidation state of mantle xenoliths from British Columbia, Canada. Contrib. Mineral. Petrol., 104, 453-462.
  11. Carbonin S., Russo U., Della Giusta A. (1996) Cation distribution in some natural spinels from X-ray diffraction and Mössbauer spectroscopy. Mineral. Mag., 399(60), 355-368.
  12. Da Silva E.G., Abras A., Sette Camara A.O.R. (1976) Mössbauer effect study of cation distribution in natural chromites. J. Phys., 12, 783-785.
  13. Dare S.A.S., Pearce J.A., McDonald I., Styles M.T. (2009) Tectonic discrimination of peridotites using fO2-Cr# and Ga-Ti-FeIII systematics in chrome-spinel. Chem. Geol., 261(3–4), 199-216.
  14. Davis F.A., Cottrell E., Birner S.K., Warren J.M., Lopez O.G. (2017) Revisiting the electron microprobe method of spinel-olivine-orthopyroxene oxybarometry applied to spinel peridotites. Amer. Miner., 102(2), 421-435. https://doi.org/10.2138/am-2017-5823
  15. Dyar M.D., McGuire A.V., Ziegler R.D. (1989) Redox equilibria and crystal chemistry of coexisting minerals from spinel lherzolite mantle xenoliths. Amer. Miner., 74(9–10), 969-980.
  16. Fatseas G., Dormann J., Blanchard H. (1976) Study of the Fe3+/Fe2+ ratio in natural chromites (Fex, Mg1–x) (Cr1–y–z, Fey, Alz)O4. J. Phys. Colloques, 37(C6), 787-792.
  17. Lenaz D., Andreozzi G., Mitra S., Bidyananda M., Princivalle F. (2004) Crystal chemical and 57Fe Mössbauer study of chromite from the Nuggihalli schist belt (India). Mineral. Petrol., 80, 45-57.
  18. Luhr J.F., Aranda-Gуmez J.J. (1997) Mexican peridotite xenoliths and tectonic terranes: Correlations among vent location, texture, temperature, pressure, and oxygen fugacity. J. Petrol., 38, 1075-1112.
  19. McGuire A.V., Dyar M.D., Ward K.A. (1989) Neglected Fe3+/Fe2+ ratios – A study of Fe3+ content of megacrysts from alkali basalts. Geology, 17(8), 687-690.
  20. Osborne M.D., Fleet M.E., Bancroft M.G. (1981). Fe2+-Fe3+ ordering in chromite and Cr-bearing spinels. Contrib. Mineral. Petrol., 77(3), 251-255.
  21. Ozawa K. (1989) Stress-induced Al-Cr zoning of spinel in deformed peridotites. Nature, 338, 141-144.
  22. Parkinson I.J., Pearce J.A. (1998) Peridotites from the Izu–Bonin–Mariana forearc (ODP Leg 125): Evidence for mantle melting and melt–mantle interaction in a supra-subduction zone setting. J. Petrol., 39, 1577-1618.
  23. Shiryaev P.B., Vakhrusheva N.V. (2017) Сhemical zoning of spinels and olivines from chromitites and the enclosing ultramafites of the Rai-Iz massif Tsentralnoye deposit (the Polar Urals). Изв. УГГУ, 4(48), 29-35. https://doi.org/10.21440/2307-2091-2017-4-29-35
  24. Singh A.K., Jaint B.K., Date S.K., Chandra K. (1978) Structural and compositional study of natural chromites of Indian origin. J. Phys. D: Appl. Phys, 11, 769-776.
  25. Wood B.J., Virgo D. (1989) Upper mantle oxidation state: Ferric iron contents of Iherzolite spinels by 57Fe Mössbauer spectroscopy and resultant oxygen fugacities. Geochim. Cosmochim. Acta, 53(6), 1277-1291.
  26. Woodland A.B., Kornprobst J., Wood B.J. (1992) Oxygen thermobarometry of orogenic lherzolite massifs. J. Petrol., 33, 203-230.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Lithosphere (Russia)

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».