Age and generation conditions of quartz crystal deposits in the Subpolar Urals

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Research subject. The Dodo and Puiva quartz crystal deposits in the Neroiskiy mineral province (Subpolar Urals) were studied. Although these deposits have received sufficient research attention, a number of issues remain to be elucidated, including the age of crystal-bearing mineralization and the age of host rocks. Aim. In this work, we aim to determine the age of the metasomatites that bear quartz crystal mineralization and to develop a model of the formation of the Dodo and Puiva deposits. Materials and Methods. 40Ar/39Ar dating was carried out according to the method described by A.V. Travin et al. The argon isotope composition was measured on a Micromass 5400 mass spectrometer (IGM SB RAS). Results. Microprobe studies of the mineralogy of the Dodo and Puiva quartz crystal deposits were carried out. The temperatures of meta-somtaite formation were determined to range within 339–364°C. Six main structural and morphological types of quartz veins were identified and described. The 40Ar/39Ar ages of mica of quartz crystal deposits and host metamorphic schists were determined. Reliable plateaus were obtained, the values of which ranged within 251–257 Ma and agreed with each other within the deviation (average for 4 dates is 255 ± 2 Ma). Conclusion. A new model for the formation of quartz crystal deposits in the Subpolar Urals is proposed. The obtained 40Ar/39Ar ages correspond to the period of the post-orogenic extension of the Urals. At that time, a system of meridional grabens and rifts was formed in the Urals and in the West Siberian Plate. At the same time, and as a result of the same stretching impulse, large blocks of the middle crust (granite, schist, etc.) were brought to the Earth’s surface in the Urals. During the rise of deep blocks, at a depth of 10 km, a sharp, approximately 3-fold drop in fluid pressures (from lithostatic to hydrostatic) and a strong decrease in temperatures due to adiabatic expansion and the throttling effect occurred. The obtained 40Ar/39Ar ages (255 Ma) reflect not only the age of the quartz crystal deposits of the Subpolar Urals, but also place the moment of rise of the entire Central Ural uplift above a depth of 10 km, i.e., to the level of the upper cortex.

About the authors

E. V. Burlakov

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

Email: bevgeny2@mail.ru

K. S. Ivanov

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

S. V. Berzin

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

A. V. Travin

V.S. Sobolev Institute of Geology and Mineralogy, SB RAS; Novosibirsk State Technical University

D. A. Khanin

D.S. Korzhinsky Institute of Experimental Mineralogy, RAS

References

  1. Андреичев В.Л. (1999) Изотопная геохронология доуралид Приполярного Урала. Сыктывкар: ИГ Коми НЦ, 48 с.
  2. Буканов В.В. (1974) Горный хрусталь Приполярного Урала. Л.: Наука, 212 с.
  3. Буканов В.В., Бурлаков Е.В., Козлов А.А., Пожидаев Н.А. (2012) Приполярный Урал: минералы хрусталеносных жил. Минералогический альманах, 17(2), 136 с.
  4. Бурлаков Е.В. (1987) Минералого-геохимические особенности зон рудоконтролирующих разрывов одного из гидротермальных месторождений Урала. Минералогия рудоносных территорий Европейского Северо-Востока СССР. Тр. ИГ Коми НЦ УрО АН СССР, вып. 58, 69-77.
  5. Бурлаков Е.В., Скобель Л.С. (1988) Кварцевые жилы одного из районов Урала. Тр. ИГ Коми НЦ АН СССР, вып. 63, 55-66.
  6. Верниковская А.Е., Верниковский В.А., Матушкин Н.Ю., Полянский О.П., Травин А.В. (2009) Термохронологические модели эволюции лейкогранитов A-типа неопротерозойского коллизионного орогена Енисейского кряжа. Геология и геофизика, 50(5), 576-594.
  7. Водолазская В.П., Львов Б.К., Ларин А.О. (2011) Еще раз о возрасте и генезисе гранитоидов Приполярного Урала. Отеч. геология, (3), 71-79.
  8. Водолазская В.П., Тетерин И.П., Кириллов В.А., Лукьянова Л.И., Петров Г.А., Стефановский В.В., Морозов Г.Г., Жданов А.В., Жиганов А.В., Стряпунина Е.В., Еськин А.Г., Петрова Т.А., Вербицкий И.В., Вербицкая Н.В. (2015) Государственная геологическая карта Российской Федерации. М-б 1 : 1 000 000. 3-е поколение. Сер. Уральская. Л. О-40. Пермь. Объяснит. зап. СПб.: ВСЕГЕИ, 497 с.
  9. Водолазская В.П., Шергина Ю.П., Котов К.Н. (1999) Возраст и генезис гранитоидов Приполярного Урала. Отеч. геология, (5), 48-55.
  10. Гессе В.Н., Дашкевич Г.И. (1990) Государственная геологическая карта СССР масштаба 1 : 200 000. Сер. Северо-Уральская. Л. Q-40-XXXVI (Неройка). Объяснит. зап. Л.: ВСЕГЕИ, 143 с.
  11. Дембовский Б.Я. (2000) Легенда Северо-уральской серии листов Госгеолкарты-200. Воркута.
  12. Душин В.А., Сердюкова О.П., Малюгин А.А., Козьмин В.С. Никулина И.А., Бурмако П.Л., Демина Л.А., Прокопчук Д.И., Абатурова И.В. (2018) Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1 : 200 000. 2-е изд. Сер. Северо-Уральская. Л. P-40-VI (г. Тельпос-Из). Объяснит. зап. СПб.: ВСЕГЕИ, 216 с.
  13. Иванов К.С. (1998а) Основные черты геологической истории (1.6–0.2 млрд лет) и строения Урала. Екатеринбург: УрО РАН, 252 с.
  14. Иванов К.С. (1998б) Современная структура Урала – результат послепалеозойского растяжения земной коры. Геология и геофизика, 39(2), 204-210.
  15. Иванов К.С. (2020) О выделении на Урале палеозойских фаций континентального подножия. Изв. Коми НЦ УрО РАН. Сер. Науки о Земле, (1), 43-48. https://doi.org/10.19110/1994-5655-2020-1-43-48
  16. Иванов К.С., Ерохин Ю.В. (2019) О времени заложения системы триасовых рифтов Западной Сибири. Докл. АН, 486(1), 88-92. https://doi.org/10.31857/S0869-5652486188-92
  17. Иванов С.Н., Иванов К.С. (2018) Реологическая модель строения Земной коры (модель 3-го поколения). Литосфера, 18(4), 500-519. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2018-18-4-500-519
  18. Иванов К.С., Панов В.Ф., Лиханов И.И., Козлов П.С., Пономарев В.С., Хиллер В.В. (2016а) Докембрий Урала. Горн. ведомости, 148(9), 4-21.
  19. Иванов К.С., Федоров Ю.Н., Ерохин Ю.В., Пономарев В.С. (2016б) Геологическое строение фундамента Приуральской части Западно-Сибирского нефтегазоносного мегабассейна. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 302 с.
  20. Иванов К.С., Федоров Ю.Н., Коротеев В.А., Печеркин М.Ф., Кормильцев В.В., Погромская О.Э., Ронкин Ю.Л., Ерохин Ю.В. (2003) Строение и природа области сочленения Урала и Западной Сибири. Докл. АН, 393(5), 647-651.
  21. Каретин Ю.С. (1965) О роли сдвиговых дислокаций в формировании нижнемезозойских депрессий и структуры восточного склона Урала. Изв. АН СССР. Сер. геол., (10), 45-62.
  22. Кузнецов Н.Б., Соболева А.А., Удоратина О.В., Герцева М.В. (2005) Доордовикские гранитоиды Тимано-Уральского региона и эволюция протоуралидтиманид. Сыктывкар: Геопринт, 100 с.
  23. Махлаев Л.В. (1996) Гранитоиды севера Центрально-Уральского поднятия: Полярный и Приполярный Урал. Екатеринбург: УрО РАН, 149 с.
  24. Огородников В.Н., Поленов Ю.А. (2012) Модель формирования коллизионных кварцево-жильных образований Урала. Изв. УГГУ, (27-28), 8-14.
  25. Основные черты геологического строения и минерально-сырьевой потенциал Северного, Приполярного и Полярного Урала. (2010) (Ред. А.Ф. Морозов, О.В. Петров, А.Н. Мольгунов). СПб.: ВСЕГЕИ, 274 с.
  26. Перчук А.Л., Плечов П.Ю., Сазонова Л.В., Сафонов О.Г., Тихомиров П.Л., Шур М.Ю. (2015) Основы петрологии магматических и метаморфических процессов. М.: КДУ, 472 с.
  27. Пучков В.Н., Иванов К.С. (2020) Тектоника севера Урала и Западной Сибири: общая история развития. Геотектоника, (1), 41-61. https://doi.org/10.31857/S0016853X20010105
  28. Пыстин А.И., Пыстина Ю.А. (2010) Гранитоидные комплексы и геохронология процессов гранитообразования на Приполярном Урале. Магматизм и метаморфизм в истории Земли. Мат-лы XI Всерос. петрограф. сов. (Отв. ред. В.А. Коротеев). Т. 2. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 163-164.
  29. Пыстин А.М. (1994) Полиметаморфические комплексы западного склона Урала. СПб.: Наука, 209 с.
  30. Пыстин А.М., Андреичев В.Л., Антошкина А.И., Махлаев Л.В., Удоратин В.В., Голубева И.И., Елисеев А.И., Козырева И.В., Конанова Н.В., Куликова К.В., Любоженко Л.Н., Лютоев В.А., Никулова Н.Ю., Носкова Н.Н., Пономарева Т.А., Пыстина Ю.И., Сандула А.Н., Силаев В.И., Соболева А.А., Тимонин Н.И. (2008) Литосфера Тимано-Североуpaльского региона: геологическое строение, вещество, геодинамика. Сыктывкар: Геопринт, 234 с.
  31. Расулов А.Т. (1982) Тектоника раннемезозойских впадин восточного склона Урала. Свердловск: ИГГ УНЦ АН, 43 с.
  32. Скобель Л.С., Бурлаков Е.В. (1991) Роль замещения в процессе формирования кварцевых жил Приполярного Урала. Изв. АН СССР. Сер. геол., (3), 146-152.
  33. Смирнов В.Н., Иванов К.С. (2019) Структурные связи Урала и Западной Сибири: единый этап формирования на границе перми и триаса. Докл. АН, 488(3), 294-297. https://doi.org/10.31857/S0869-56524883294-297
  34. Смирнов В.Н., Иванов К.С., Травин А.В. (2019) 40 Ar/ 39 Arвозраст деформаций пород в Баженовской шовной зоне (восточная окраина Среднего Урала). Литосфера, 19(2), 242-249. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2019-19-2-242-249
  35. Соболева А.А., Кузенков Н.А., Удоратина О.В., Ларионов А.Н., Матуков Д.И., Пресняков С.Л. (2005) Возраст цирконов из гранитов ядра Хобеизского гранитогнейсового купола (Приполярный Урал). Происхождение магматических пород. Мат-лы междунар. петрограф. сов. Апатиты: КолНЦ РАН, 236-238.
  36. Стратиграфические схемы Урала (докембрий, палеозой). (1993) Екатеринбург: Межведомственный стратиграфический комитет России, 151 схема.
  37. Сурков В.С., Казаков А.М., Девятов В.П., Смирнов Л.В. (1997) Нижне-среднетриасовый рифтогенный комплекс Западно-Сибирского бассейна. Отеч. геология, (3), 31-37.
  38. Травин А.В., Юдин Д.С., Владимиров А.Г., Хромых С.В., Волкова Н.И., Мехоношин А.С., Колотилина Т.Б. (2009) Термохронология Чернорудской гранулитовой зоны (Ольхонский регион, Западное Прибайкалье). Геохимия, (11), 1181-1199.
  39. Удоратина О.В., Соболева А.А., Кузнецов Н.Б., Родионов Н.В., Пресняков С.Л. (2006) Возраст гранитоидов Маньхамбовского и Ильяизского массивов (Северный Урал): U-Pb данные. Докл. АН, 406(6), 810-815. https://doi.org/10.1134/S1028334X06020309
  40. Чугаев А.В., Чернышев И.В., Гамянин Г.Н., Бортников Н.С., Баранова А.Н. (2010) Rb-Sr изотопная систематика гидротермальных минералов, возраст и источники вещества золоторудного месторождения Нежданинское (Якутия). Докл. АН, 434(4), 534-539.
  41. Шальных В.С. (1971) Поперечные структуры Приполярного Урала. Вопросы тектоники Урала, (92), 80-86.
  42. Baksi A.K., Archibald D.A., Farrar E. (1996) Intercalibration of 40 Ar/ 39 Ar dating standards. Chem. Geol., 129, 307-324.
  43. Burlakov E.V. (1995) Dodo: Alpen Klufte im Polur-Ural. Lapis, (3), 13-35.
  44. Burlakov E.V. (1999a) The Dodo deposit Subpolar Urals, Russia. Mineralog. Rec., 30(6), 427-442.
  45. Burlakov E.V. (1999b) The Puiva deposit Subpolar Urals, Russia. Mineralog. Rec., 30(6), 451-465.
  46. Cathelineau M. (1988) Cation site occupancy in chlorites and illites as a function of temperature. Clay Miner., 23(4), 471-485.
  47. Dodson M.H. (1973) Closure temperature in cooling geochronological and petrological systems. Contrib. Mineral. Petrol., 40, 259-274.
  48. Fleck R.J., Sutter J.F., Elliot D.H. (1977) Interpretation of discordant 40 Ar/ 39 Ar age – spectra of Mesozoic tholeiites from Antarctica. Geochem. Cosmochim. Acta, 41, 15-32.
  49. Hodges K.V. (2003) Geochronology and Thermochronology in Orogenic Systems. Treatise on Geochemistry. Oxford, Elsevier, 3, 263-292. https://doi.org/10.1016/B0-08-043751-6/03024-3
  50. Ivanov S.N., Ivanov K.S. (1993) Hydrodynamic Zoning of the Earth’s crust and its Significance. J. Geodynam., 17(4), 155-180.
  51. Jowett E.C. (1991) Fitting iron and magnesium into the hydrothermal chlorite geothermometer. GAC/MAC/SEG Joint Annual Meeting (Toronto, May 27-29, 1991). Program with Abstracts 16. Toronto, A62.
  52. Kranidiotis P., MacLean W.H. (1987) Systematics of chlorite alteration at the Phelps Dodge massive sulfide deposit, Matagami, Quebec. Econ. Geol., 82, 1898-1911. https://doi.org/10.2113/gsecongeo.82.7.1898
  53. Li X., Watanabe Y., Wang C., Hirano H., Zhang Y. (2007) The age of the Donghai rock crystals (clear quartz), eastern China: Constraint from biotite Ar-Ar geochronology. Bull. Geol. Survey Japan, 58(1/2), 1-6. https://doi.org/10.9795/bullgsj.58.1
  54. Pettke Th., Diamond L.W. (1995) Rb-Sr isotopic analysis of fluid inclusions in quartz: evaluation of bulk extraction procedures and geochronometer systematics using synthetic fluid inclusions. Geochim. Cosmochim. Acta, 59(19), 4009-4027.
  55. Pystin A.M., Pystina Yu.I., Ulyasheva N.S., Grakova O.V. (2019) U-Pb dating of detrital zircons from basal Post Paleoproterozoic metasediments in the Subpolar and Polar Urals: evidence for a Cryogenian, not Mesoproterozoic age. Int. Geol. Rev., 62(17), 2189-2202. https://doi.org/10.1080/00206814.2019.1689533
  56. Rasulov A.T., Bankwitz P., Bankwitz E. (1997) Triassische Grabenbildung und altkimmerische Deformation am Ostrand der Osteuropäischen Tafel. Z. Geol. Wiss., 25(1/2), 203-228.
  57. Shepherd T.J., Darbyshire D.P.F. (1981) Fluid inclusion Rb-Sr isochrons for dating mineral. Nature, 290, 578-579.
  58. Steiger R.H., Yager E. (1977) Subcomission on Geochronology Convention on the use of decay constants in geo- and cosmochronology. Earth. Planet. Sci. Lett., 36, 359-362.
  59. Wang D.H., Xu J., Chen Y.C., Li H.Q., Yu J.J. (2003) Dating on the eclogite hosted quartz crystaland its significance for tracing the exhumation history of the UHP belt in north Jiangsu Province. Acta Geol. Sinica, 77, 544-548.
  60. Yudin D., Murzintsev N., Travin A., Alifirova T., Zhimulev E., Novikova S. (2021) Studying the Stability of the K/Ar Isotopic System of Phlogopites in Conditions of High T, P: 40 Ar/ 39 Ar Dating, Laboratory Experiment, Numerical Simulation. Minerals, 11(2). https://doi.org/10.3390/min11020192

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Burlakov E.V., Ivanov K.S., Berzin S.V., Travin A.V., Khanin D.A.

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».