Minerals of the apatite group from ultramafic lamprophyres of the Zima alkaline-ultramafic carbonate complex (Urik-Iya graben, Eastern Sayan region)

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Research subject. This paper presents the results of a study of minerals of the apatite group from aillikites of the Zima alkaline-ultramafic carbonatite complex. Aim. To determine the composition of apatites to characterize the studied rocks and to elucidate the patterns of element distribution in the magma of aillikites in the late crystallization stages. Materials and Methods. Minerals of the apatite group from 6 samples (4 from dikes of the Bol'shetagninsky massif, 1 from the Bushkanai dike, 1 from the Beloziminskaya pipe) were studied. The samples showed similar textural-structural features, differing in the mineral composition of the groundmass. Results. Minerals of the apatite group are widespread in the groundmass of all the studied rocks. They are characterized by idiomorphic, subidiomorphic crystals of homogeneous composition, 10-100 microns in size. Minerals of the apatite group were identified as fluorapatite and hydroxyapatite characterized by a significant SiO2 content (up to 5 wt %), low SrO content (up to 1.5 wt %) and REE2O3 (up to 2 wt %). The studied apatites also include MgO, FeO, Na2O, SO4, and CO3. Fluorapatites from dyke aillikites are characterized by a higher silicon content as compared to apatites from the Beloziminskiy pipe. Apatites from fresh aillikites of the Bushkanai dyke have a relatively higher content of Sr, REE, and F than minerals from serpentinized samples. Conclusions. The composition of the studied apatites has a lower Sr and Ba content than orangeite and lamproite apatites. In terms of Sr, Si and REE contents, the studied apatites are similar to kimberlite and ailikite apatites. Such a difference allows minerals of the apatite group to be used as an indicator mineral for classification of kimberlites and related rocks, but only in combination with petrography and composition of other minerals of the groundmass.

About the authors

Ya. N. Nugumanova

V.S. Sobolev Institute of Geology and Mineralogy, SB RAS

Email: nugumanovayn@igm.nsc.ru

A. D. Kalugina

V.S. Sobolev Institute of Geology and Mineralogy, SB RAS; A.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry, UB RAS

A. E. Starikova

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

A. G. Doroshkevich

V.S. Sobolev Institute of Geology and Mineralogy, SB RAS; N.l. Dobretsov Geological institute, SB RAS

I. R. Prokopyev

V.S. Sobolev Institute of Geology and Mineralogy, SB RAS

References

  1. Багдасаров Ю.А. (2001) Металлогения карбонатитовых комплексов России. Металлогения магматических комплексов внутриплитовых геодинамических обстановок. М.: ГЕОС, 128-506.
  2. Василенко А.А. (1996) Отчет о результатах поисково-оценочных работ на Большетагнинском апатит-редкометальном месторождении и Ярминском торий-редкометальном рудопроявлении за 1988-1992 гг. Иркутский филиал ФГУ “ТФИ по Иркутской области”.
  3. Корнаков В.В., Матвейчук А.А., Кнутова С.В. (2019) Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1 : 200 000. Издание второе. Серия Восточно-Саянская. Лист N-47-XXIII (Белая Зима). М.: Роснедра, 132 с.
  4. Нугуманова Я.Н., Калугина А.Д. (2022) Особенности состава минералов группы апатита из ультраосновных лампрофиров Большетагнинского щелочно-ультраосновного карбонатитового массива (Восточно-Саянская область). Тр. Ферсмановской науч. сессии ГИ КНЦ РАН, (19), 266-270.
  5. Савельева В.Б., Данилова Ю.В., Базарова Е.П., Данилов Б.С. (2020) Кимберлитоподобные породы Урикско-Ийского грабена, Восточное Присаянье: минеральный состав, геохимия и условия формирования. Геодинамика и тектонофизика, 11(4), 678-696. https://doi.org/10.5800/GT-2020-11-4-0500
  6. Секерин А.П., Меньшагин Ю.В., Лащенов В.А. (1995) Присаянская провинция высококалиевых щелочных пород и лампроитов. Докл. АН, 342(1), 82-86.
  7. Фролов А.А., Белов С.В. (1999) Комплексные карбонатитовые месторождения зиминского рудного района (Восточный Саян, Россия). Геология руд. месторождений, 41(2), 109-130.
  8. Фролов А.А., Лапин А.В., Толстов А.В., Зинчук Н.Н., Белов С.В., Бурмистров А.А. (2005) Карбонатиты и кимберлиты (взаимоотношения, минерагения, прогноз). М.: НИА-Природа, 540 с.
  9. Awonusi A., Morris M.D., Tecklenburg M.M.J. (2007) Carbonate Assignment and Calibration in the Raman Spectrum of Apatite. Calcified Tissue Int., 81(1), 46-52.
  10. Chakhmouradian A.R., Reguir E.P., Mitchell R.H. (2002) Strontium-apatite: New occurrences, and the extent of Sr-for-Ca substitution in apatite-group minerals. Can. Mineral, 40, 121-136.
  11. Chakhmouradian A.R., Reguir E.P., Zaitsev A.N., Couëslan C., Xue C., Kynicky J., Mumin H., Yang P. (2017) Apatite in carbonatitic rocks: Compositional variation, zoning, element partitioning and petrogenetic significance. Lithos, 274-275, 188-213.
  12. Comodi P., Liu Yu, Frezzotti M.L. (2001) Structural and vibrational behavior of fluorapatite with pressure. Part II: in situ micro-Raman spectroscopic investigation. Phys. Chem. Minerals, 28, 225-231.
  13. Dalton H.B., Giuliani A., O’Brien H., Phillips D., Hergt J. (2019) Petrogenesis of a hybrid cluster of evolved kimberlites and ultramafic lamprophyres in the Kuusamo area, Finland. J. Petrol., 60(10), 2025-2050. https://doi.org/10.1093/petrology/egz062
  14. Doroshkevich A.G., Veksler I.V., Izbrodin I.A., Ripp G.S., Khromova E.A., Posokhov V.F., Travin A.V., Vladykin N.V. (2016) Stable isotope composition of minerals in the Belaya Zima plutonic complex, Russia: Implications for the sources of the parental magma and metasomatizing fluids. J. Asian Earth Sci., 26, 81-96.
  15. Egorov K.N., Kiselev A.I., Men'Shagin Y.V., Minaeva Y.A. (2010) Lamproite and Kimberlite of the Sayany Area: Composition, Sources, and Diamond Potential. Dokl. Earth Sci., 435(2), 1670-1675. https://doi.org/10.1134/S1028334X10120251
  16. Foley S., Andronikov A., Melzer S. (2002) Petrology of ultramafic lamprophyres from the Beaver Lake area of Eastern Antarctica and their relation to the breakup of Gondwanaland. Mineral. Petrol., 74, 361-384. https://doi.org/10.1007/s007100200011
  17. Ishimaru Y., Oshima Y., Imai Y., Iimura T., Takanezawa S., Hino K., Miura H. (2018) Raman Spectroscopic Analysis to Detect Reduced Bone Quality after Sciatic Neurectomy in Mice. Molecules, 23(12), 3081.
  18. Jones A.P., Wyllie P.J. (1984) Minor elements in perovskite from kimberlite and the distribution of rare earth elements: An electron probe study. Earth Planet. Sci. Lett., 69, 128-140.
  19. Jones R.H., McCubbin F.M., Guan Y. (2016) Phosphate minerals in the H group of ordinary chondrites, and fluid activity recorded by apatite heterogeneity in the Zag H3-6 regolith breccia. Amer. Mineralogist, 101(11), 2452-2467.
  20. Khan A.F., Awais M., Khan A.S., Tabassum S., Chaudhry A.A., Rehman I.U. (2013) Raman Spectroscopy of Natural Bone and Synthetic Apatites. appl. Spectroscopy Rev., 48, 329-355.
  21. Kjarsgaard B.A., Pearson D.G., Tappe S., Nowell G.M., Dowall D.P. (2009) Geochemistry of hypabyssal kimberlites from Lac de Gras, Canada: comparisons to a global database and applications to the parent magma problem. Lithos, 112, 236-248. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2009.06.001
  22. Milligan R., Fedortchouk Y., Normandeau P.X., Fulop A., Robertson M. (2017) Features of apatite in kimberlites from Ekati Diamond Mine and Snap Lake, Northwest Territories, Canada: modelling of kimberlite composition. 11th international Kimberlite Conference Extended. Abstract. No. 11IKC-4519.
  23. Mitchel R.H. (1997) Preliminary studies of the solubility and stability of perovskite group compounds in the synthetic carbonatite system calcite-portlandite. J. Afr. Earth Sci., 25, 147-158.
  24. Mitchel R.H. (2008) Petrology of hypabyssal kimberlites: Relevance to primary magma compositions. J. Volcanol. Geotherm. Res., 174, 1-8.
  25. Mitchel R.H., Tappe S. (2008) Discussion of “Kimberlites and aillikites as probes of the continental lithospheric mantle”, by D. Francis and M. Patterson (Lithos, 109, 72-80). Lithos, 115(1), 288-292.
  26. Mitchell R.H. (1986) Kimberlites: mineralogy, geochemistry, and petrology. New York, Springer Science & Business Media, 442 р.
  27. Mitchell R.H. (1995) Kimberlites, Orangeites, and Related Rocks. New York, Springer Science & Business Media, 410 p.
  28. Nosova A.A., Sazonova L.V., Kargin A.V., Smirnova M.D., Lapin A.V., Shcherbakov V.D. (2018) Olivine in ultra-mafic lamprophyres: chemistry, crystallisation, and melt sources of Siberian Pre- and post-trap aillikites. Contrib. Mineral. Petrol., 173, 55. https://doi.org/10.1007/s00410-018-1480-3
  29. Pan Y., Fleet M.E. (2002) Compositions of the Apatite-Group Minerals: Substitution Mechanisms and Controlling Factors. Rev. Mineral. Geochem., 48(1), 13-49.
  30. Pasero M., Kampf A.R., Ferraris C., Pekov I.V., Rakovan J., White T.J. (2010) Nomenclature of the apatite super-group minerals. Europ. J. Miner., 22, 163-179.
  31. Piccoli P.M., Candela P.A. (2002) Apatite in igneous systems. in “Phosphates - geochemical, geobiological, and materials importance”. (Eds M.J. Kohn, J. Rakovan, J.M. Hughes). Rev. Mineral. Geochem., 48, 255-292.
  32. Savelyeva V.B., Danilova Yu.V., Letnikov F.A., Demonterova E.I., Yudin D.S., Bazarova E.P., Danilov B.S., Sharygin I.S. (2022) Age and Melt Sources of Ultramafic Dykes and Rocks of the Bolshetagninskii Alkaline Carbonatite Massif (Urik-Iya Graben, SW Margin of the Siberian Craton). Dokl. Earth Sci., 505, 452-458.
  33. Soltys A., Giuliani А., Phillips D. (2020) Apatite compositions and groundmass mineralogy record divergent melt/fluid evolution trajectories in coherent kimberlites caused by differing emplacement mechanisms. Contrib. Mineral. Petrol., 175(49). https://doi.org/10.1007/s00410-020-01686-0
  34. Tappe S., Foley S., Jenner G., Heaman L., Kjarsgaard B., Romer R., Stracke A., Joyce N., Hoefs J. (2006) Genesis of Ultramafic Lamprophyres and Carbonatites at Aillik Bay, Labrador: A Consequence of Incipient Lithospheric Thinning beneath the North Atlantic Craton. J. Petrol., 47(7), 1261-1315.
  35. Tappe S., Foley S.F., Jenner G.A., Kjarsgaard B.A. (2005) Integrating Ultramafic Lamprophyres into the IUGS Classification of Igneous Rocks: Rationale and Implications. J. Petrol., 46(9), 1893-1900. https://doi.org/10.1093/petrology/egi039
  36. Tappe S., Jenner G.A., Foley S.F., Heaman L., Besserer D., Kjarsgaard B.A., Ryan B. (2004) Torngat Ultramafic Lamprophyres and Their Relation to the North Atlantic Alkaline Province. Lithos, 76(1-4), 491-518. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2004.03.040
  37. Webster J.D., Piccoli P.M. (2015) Magmatic apatite: A powerful, yet deceptive, mineral. Elements, 11, 177-182.
  38. Wopenka B., Pasteris J.D. (2005) A mineralogical perspective on the apatite in bone. Materials Science and Engineering, C, 25(2), 131-143.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Nugumanova Y.N., Kalugina A.D., Starikova A.E., Doroshkevich A.G., Prokopyev I.R.

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».