Нодулярный монацит из россыпей куларского кряжа (<i>арктическая сибирь, россия</i>) - состав, оценки возраста

Лазарева Е.В; Жмодик С.М.; Прокопьев А.В; Карманов Н.С.; Сергеенко А.И.

doi:10.15372/GiG20181010

Инд. авторы:	Лазарева Е.В, Жмодик С.М., Прокопьев А.В, Карманов Н.С., Сергеенко А.И.
Заглавие:	Нодулярный монацит из россыпей куларского кряжа (арктическая сибирь, россия) - состав, оценки возраста
Библ. ссылка:	Лазарева Е.В, Жмодик С.М., Прокопьев А.В, Карманов Н.С., Сергеенко А.И. Нодулярный монацит из россыпей куларского кряжа (арктическая сибирь, россия) - состав, оценки возраста // Геология и геофизика. - 2018. - Т.59. - № 10. - С.1658-1679. - ISSN 0016-7886.
Внешние системы:	DOI: 10.15372/GiG20181010; РИНЦ: 36313352;
Реферат:	eng: Nodular monazite occurs in metamorphic rocks worldwide and has zonal REE patterns. This paper focuses on the composition of nodular monazite hosted by Permian black shales of the Kular Ridge in the Kular-Nera terrane. This monazite variety (called kularite in the Russian literature) reaches commercial amounts in placers of the area. The contents of Ce, Nd, and La in the analyzed monazite nodules show correlations at Ce/Nd = 14.39La ± 0.0919 (in apfu) and Ce/Nd = 0.2318La ± 0.1135 (in wt.%) and vary regularly from core to rim. All monazite compositions fall on this trend, but specific grains may plot in its different parts. Thermodynamic calculations indicate that monazite forms via an intermediate precursor (LnPO4 · 2H2O). The Ce:La:Nd changes in different grains record Eh-pH variations during nucleation and a gradual temperature increase during subsequent growth. The Ce:La:Nd ratio changes partly in grain rims as a result of oxidative dissolution. Judging by the tectonic setting, REE came to the Kular-Nera rocks from the weathered Tomtor Nb-REE deposit, being transported by the Paleo-Khatanga River with monazite nanoparticles bound to the surface of clay minerals. rus: Нодулярный монацит характеризуется зональным распределением редкоземельных элементов (РЗЭ) и известен в метаморфических породах различных регионов мира. Рассмотрены особенности состава кулар-нерского нодулярного монацита, называемого в русской традиции «куларитом». Черные сланцы Кулар-Нерского террейна, датированные пермским возрастом, значительно обогащены куларитом. Промышленные концентрации куларита известны в россыпях Куларского кряжа. Установлена линейная зависимость содержаний основных лантаноидов, которая описывается формулами Ce/Nd = = 14.39La + 0.0919 (ф. ед.) и Ce/Nd = 0.2318La + 0.1135 (мас. %). Тренд изменения содержания Ce, La, Nd от центра нодулей к краю закономерен и на него попадают все составы монацитов, но составы из отдельных зерен расположены в различных частях тренда. На основании термодинамического моделирования предполагается, что монацит формируется через промежуточное соединение LnPO₄‧ 2H₂O. Изменения в соотношении Ce-La-Nd в разных зернах отражает разницу Eh-pH условий на начальных этапах формирования центра нодули и постепенное увеличение температуры в ходе дальнейшего роста. Окислительное преобразование в зоне гипергенеза приводит к частичному изменению соотношения Ce, La, Nd в краевых частях. На основании анализа геологической обстановки авторы выдвигают предположение о том, что источником РЗЭ в породах Кулар-Нерского террейна были богатые руды массива Томтор. РЗЭ переносились водами р. Палео-Хатанга в виде наноразмерных частиц монацита, прикрепленных к поверхности глинистых минералов.
Ключевые слова:	rare-earth elements; Nodular monazite (kularite); Куларский кряж; редкоземельные элементы; Нодулярный монацит (куларит); Kular Ridge;
Издано:	2018
Физ. характеристика:	с.1658-1679
Цитирование:	1. Добрецов Н.Л., Лазарева Е.В., Жмодик С.М., Брянская А.В., Морозова В.В., Тикунова Н.В., Пельтек С.Е., Карпов Г.А., Таран О.В., Огородникова О.Л., Кириченко И.С., Розанов А.С., Бабкин И.В., Шуваева О.В., Чебыкин Е.П. Гидрогеохимические и микробиологические особенности «нефтяной площадки» кальдеры Узон (Камчатка) // Геология и геофизика, 2015, т. 56 (1-2), с. 56-88. 2. Земель В.К. Анализ монацитов из золотоносных россыпей Алдана и Ю. Енисея // Журнал прикладной химии, 1936, т. IX, №11, с. 1969-1971. 3. Клец А.Г. Верхний палеозой окраинных морей Ангариды. Новосибирск, Академ. изд-во «Гео», 2005, 239 с. 4. Колонин Г.Р., Широносова Г.П. Термодинамическая модель выщелачивания РЗЭ из монацита гидротермальными флюидами // ДАН, 2008, т. 423, № 3, с. 375-378. 5. Колонин Г.Р., Широносова Г.П. Влияние кислотности-щелочности растворов на распределение РЗЭ в процессах рудообразования (термодинамическое моделирование) // ДАН, 2012, т. 443, № 5, с. 613-616. 6. Колонин Г.Р., Широносова Г.П., Швецова И.В. О зональном распределении РЗЭ в темных монацитах (куларитах) Тиманского кряжа // ДАН, 2010, т. 432, № 4, с. 524-527. 7. Кременецкий А.А. Новый геолого-промышленный тип редкоземельных россыпей // Разведка и охрана недр, 1993, № 3, с. 15-19. 8. Лазарева Е.В., Жмодик С.М., Добрецов Н.Л., Толстов А.В., Щербов Б.Л., Карманов Н.С., Герасимов Е.Ю., Брянская А.В. Главные рудообразующие минералы аномально богатых руд месторождения Томтор (Арктическая Сибирь)// Геология и геофизика, 2015, т. 56 (6), с. 1080-1115. 9. Методические рекомендации по применению запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых. Ниобиевые, танталовые руды и редкоземельные элементы. М., ФГУ ГКЗ, 2007, 42 с. 10. Некрасов И.Я., Некрасова Р.А. Куларит - аутигенная разновидность монацита // Докл. АН СССР, 1983, т. 268, № 3, с. 688-693. 11. Некрасов И.Я., Некрасова Р.А. Генетические особенности куларита // ДАН, 1995, т. 344, № 1, с. 87-90. 12. Некрасова Р.А. Новые данные о минерале из группы монацита-черчита-куттонита // Докл. АН СССР, 1972, т. 204, № 4, с. 941-943. 13. Некрасова Р.А. Новые данные о составе фосфатной матрицы куларита // Докл. АН СССР, 1990, т. 312, № 2, с. 464-467. 14. Осовецкий Б.М., Меньшикова И.А. Куларит Вятско-Камской впадины // Вестник Пермского университета. Геология, 2011, № 4, с. 8-19. 15. Россыпные месторождения России и других стран СНГ: минерагения, промышленные типы, стратегия развития минерально-сырьевой базы / Н.Г. Патык-Кара, Б.И. Беневольский, Л.З. Быховский, Л.В. Зубков. М., Научный мир, 1997, 479 с. 16. Сергеенко А.И. Минералого-геохимическая характеристика кайнозойских кор выветривания Яно-Омолойского междуречья и их золотоносность // Древние коры выветривания Якутии. Якутск, 1975, с. 128-153. 17. Столяров А.С., Ивлева Е.И. Верхнеолигоценовые отложения Предкавказья, Волго-Дона и Мангышлака (центральная часть Восточного Паратетиса). Сообщение 3. Металлоносность и условия формирования залежей костного детрита рыб и сульфидов железа // Литология и полезные ископаемые, 2004, № 5, с. 504-522. 18. Тян О.А., Самусиков В.П., Сергеенко А.И. Россыпные проявления минералов редкоземельных элементов Северного Верхоянья // Россыпи, источники, их генезис и перспективы. Якутск, Изд-во ЯНЦ СО РАН, 2000, с. 128-134. 19. Хаин В.Е. Тектоника континентов и океанов. М., Научный мир, 2001, 606 с. 20. Юшкин Н.П., Котов А.А. Черный монацит («куларит») Тимана // Минералогия рудоносных территорий европейского северо-востока СССР. Сыктывкар, 1987, с. 58-68. 21. Alipour-Asll M., Mirnejad H., Milodowski A.E. Occurrence and paragenesis of diagenetic monazite in the upper Triassic black shales of the Marvast region, South Yazd, Iran // Miner. Petrol. 2012, v. 104, № 3-4, p. 197-210. 22. Brookins D.G. Eh-pH diagrams for the rare earth elements at 25. DEG. C and one bar pressure // Geochem. J., 1983, v. 17, № 5, p. 223-229. 23. Burnotte E., Pirard E., Michel G. Genesis of gray monazites; evidence from the Paleozoic of Belgium // Econ. Geol., 1989, v. 84, № 5, p. 1417-1429. 24. Cabella R., Lucchetti G., Marescotti P. Authigenic monazite and xenotime from pelitic metacherts in pumpellyite-actinolite-facies conditions, Sestri-Voltaggio Zone, central Liguria, Italy // Canad. Miner., 2001, v. 39, № 3, p. 717-727. 25. Castor S.B., Hedrick J.B. Rare earth elements // Industrial Minerals volume, 7th ed., Society for Mining, Metallurgy, and Exploration, Littleton, Colorado, 2006, p. 769-792. 26. Catlos E.J. Generalizations about monazite: Implications for geochronologic studies // Amer. Miner., 2013, v. 98, p. 819-832. 27. Chakhmouradian A.R., Mitchell R.H. Lueshite, pyrochlore and monazite-(Ce) from apatite-dolomite carbonatite, Lesnaya Varaka complex, Kola Peninsula, Russia // Miner. Mag. 1998, v. 62, № 6, p. 769-782. 28. Chakhmouradian A.R., Wall F. Rare earth elements: minerals, mines, magnets (and more) // Elements, 2012, v. 8, № 5, p. 333-340. 29. Chenery S., Cook J.M. Determination of rare earth elements in single mineral grains by laser ablation microprobe-inductively coupled plasma mass spectrometry - preliminary study* // J. Anal. At. Spectr., 1993, v. 8, p. 299-303. 30. Cooper D.C., Basham I.R., Smith T.K. On the occurrence of an unusual form of monazite in panned stream sediments in Wales // Geol. J., 1983, v. 18, № 2, p. 121-127. 31. Čopjaková R., Novák M., Franců E. Formation of authigenic monazite-(Ce) to monazite-(Nd) from Upper Carboniferous graywackes of the Drahany Upland: Roles of the chemical composition of host rock and burial temperature // Lithos, 2011, v. 127, № 1, p. 373-385. 32. de Toledo M.C.M., de Oliveira S.M.B., Fontan F., Ferrari V.C., de Parseval P. Mineralogia, morfologia e cristaloquímica da monazita de Catalão I (GO, Brasil) // Brazil. J. Geol., 2004, v. 34, № 1, p. 135-146. 33. Dill H.G., Weber B., Klosa D. Morphology and mineral chemistry of monazite-zircon-bearing stream sediments of continental placer deposits (SE Germany): Ore guide and provenance marker // J. Geochem. Explor., 2012, v. 112, p. 322-346. 34. Ershova V.B., Khudoley A.K., Prokopiev A.V., Tuchkova M.I., Fedorov P.V., Kazakova G.G., Shishlov S.B., O’Sullivan P. Trans-Siberian Permian rivers: A key to understanding Arctic sedimentary provenance // Tectonophysics, 2016, v. 691, p. 220-233. 35. Evans J., Zalasiewicz J. U/Pb, Pb/Pb and Sm/Nd dating of authigenic monazite: implications for the diagenetic evolution of the Welsh Basin // Earth Planet. Sci. Lett., 1996, v. 144, № 3, p. 421-433. 36. Halpin J.A., Jensen T., McGoldrick P., Meffre S., Berry R.F., Everard J.L., Calverb C.R., Thompsona J., Goemannc K., Whittakerd J.M. Authigenic monazite and detrital zircon dating from the Proterozoic Rocky Cape Group, Tasmania: Links to the Belt-Purcell Supergroup, North America // Precambrian Res., 2014, v. 250, p. 50-67. 37. Harlov D.E., Hetherington C.J. Partial high-grade alteration of monazite using alkali-bearing fluids: Experiment and nature // Amer. Miner., 2010, v. 95, № 7, p. 1105-1108. 38. Harris D.B., Toro J., Prokopiev A.V. Detrital zircon U-Pb geochronology of Mesozoic sandstones from the Lower Yana River, northern Russia // Lithosphere, 2013, v. 5, № 1, p. 98-108. 39. Harrison T.M., Catlos E.J., Montel J.M. U-Th-Pb dating of phosphate minerals // Rev. Miner. Geochem., 2002, v. 48, № 1, p. 524-558. 40. HSC Chemistry 5.0, Chemical Reaction and Equilibrium Software with Extensive hermochemical Database. ver.5.11, Outokumpu Research Oy, Piori, Finland. 2002. 41. Janots E., Engi M., Berger A., Allaz J., Schwarz J.O., Spandler C. Prograde metamorphic sequence of REE minerals in pelitic rocks of the Central Alps: implications for allanite-monazite-xenotime phase relations from 250 to 610 °C // J. Metamorph. Geol., 2008, v. 26, № 5, p. 509-526. 42. Johannesson K.H., Tang J., Daniels J.M., Bounds W.J., Burdige D.J. Rare earth element concentrations and speciation in organic-rich blackwaters of the Great Dismal Swamp, Virginia, USA // Chem. Geol., 2004, v. 209, № 3, p. 271-294. 43. Kim E., Osseo-Asare K. Aqueous stability of thorium and rare earth metals in monazite hydrometallurgy: Eh-pH diagrams for the systems Th-, Ce-, La-, Nd-(PO4)-(SO4)-H2O at 25 °C // Hydrometallurgy, 2012, v. 113, p. 67-78. 44. Lev S.M., McLennan S.M., Meyers W.J., and Hanson G.N. A petrographic approach for evaluating trace-element mobility in a black shale // J. Sedim. Res., 1998, v. 68, № 5, p. 970-980. 45. Lev S.M., McLennan S.M., Hanson G.N. Mineralogic controls on REE mobility during black-shale diagenesis // J. Sedim. Res., 1999, v. 69, № 5, p. 1071-1082. 46. Lev S.M., McLennan S.M., Hanson G.N. Late diagenetic redistribution of uranium and disturbance of the U-Pb whole rock isotope system in a black shale // J. Sedim. Res., 2000, v. 70, № 5, p. 1234-1245. 47. Lewis A.J., Palmer M.R., Sturchio N.C., Kemp A.J. The rare earth element geochemistry of acid-sulphate and acid-sulphate-chloride geothermal systems from Yellowstone National Park, Wyoming, USA // Geochim. Cosmochim. Acta, 1997, v. 61, № 4, p. 695-706. 48. Lottermoser B.G. Supergene, secondary monazite from the Mt Weld carbonatite laterite, Western Australia // Neues Jahrbuch fur Mineralogie-Monatshefte, 1988, № 2, p. 67-70. 49. Mariano A.N. Economic geology of rare earth elements // Rev. Miner. Geochem., 1989, v. 21, № 1, p. 309-337. 50. Matzko J.J., Overstreet W.C. Black monazite from Taiwan. United States, Department of the Interior // Geol. Surv., 1976, http://pubs.er.usgs.gov/publication/70042821. 51. Matzko J.J., Overstreet W.C. Black monazite from Taiwan // Proc. Geol. Soc. China, 1977, v. 20, p. 16-35. 52. McKie D. Goyazite and florencite from two African carbonatites // Miner. Mag., 1962, v. 33, № 259, p. 281-297. 53. Meffre S., Large R.R., Scott R., Woodhead J., Chang Z., Gilbert S.E., Danyushevsky L.V., MasLennikov V., Hergt J.M. Age and pyrite Pb-isotopic composition of the giant Sukhoi Log sediment-hosted gold deposit, Russia // Geochim. Cosmochim. Acta, 2008, v. 72, № 9, p. 2377-2391. 54. Metelkin D.V., Vernikovsky V.A., Kazansky A.Yu., Bogolepova O.K., Gubanov A.P. Paleozoic history of the Kara microcontinent and its relation to Siberia and Baltica: Paleomagnetism, paleogeography and tectonics // Tectonophysics, 2005, v. 398, p. 225-243. 55. Milodowski A.E., Zalasiewicz J.A. Redistribution of rare earth elements during diagenesis of turbidite/hemipelagite mudrock sequences of Llandovery age from central Wales // Geol. Soc. London, Spec. Publ., 1991, v. 57, № 1, p. 101-124. 56. Montel J.-M., Foret S., Veschambre M., Nicollet C., Provost A. Electron microprobe dating of monazite // Chem. Geol., 1996, v. 131, № 1, p. 37-53. 57. Montel J.M., Devidal J.L., Avignant D. X-ray diffraction study of brabantite-monazite solid solutions // Chem. Geol., 2002, v. 191, № 1, p. 89-104. 58. Muhling J.R., Fletcher I.R., Rasmussen B. Dating ﬂuid ﬂow and Mississippi Valley type base-metal mineralization in the Paleoproterozoic Earaheedy Basin,Western Australia // Precambrian Res., 2012, v. 212-213, p. 75-90. 59. Myagkaya I.N., Lazareva E.V., Gustaytis M.A., Zhmodik S.M. Gold and silver in a system of sulfide tailings. Part 1: Migration in water flow // J. Geochem. Expl., 2016, v. 160, p. 16-30. 60. Overstreet W.C. The geologic occurrence of monazite. US Government Printing Office, 1967, v. 530, 327 p. 61. Parrish R.R. U-Pb dating of monazite and its application to geological problems // Can. J. Earth Sci., 1990, v. 27, № 11, p. 1431-1450. 62. Prokopiev A.V., Toro J., Miller E.L., Gehrels G.E. The paleo-Lena River - 200 m.y. of transcontinental zircon transport in Siberia // Geology, 2008, v. 36, p. 699-702. 63. Pyle J.M., Spear F.S., Rudnick R.L., and McDonough W.F. Monazite-xenotime-garnet equilibrium in metapelites and a new monazite-garnet thermometer // J. Petrol., 2001, v. 42, № 11, p. 2083-2107. 64. Rasmussen B., Muhling J.R. Reactions destroying detrital monazite in greenschist-facies sandstones from the Witwatersrand basin, South Africa // Chem. Geol., 2009, v. 264, № 1, p. 311-327. 65. Rasmussen B., Fletcher I.R., Muhling J.R. In situ U-Pb dating and element mapping of three generations of monazite: unravelling cryptic tectonothermal events in low-grade terranes // Geochim. Cosmochim. Acta, 2007, v. 71, № 3, p. 670-690. 66. Read D., Cooper D.C., McArthur J.M. The composition and distribution of nodular monazite in the Lower Palaeozoic rocks of Great Britain // Miner. Mag., 1987, v. 51, № 2, p. 271-280. 67. Rosenblum S., Mosier E.L. Mineralogy and occurrence of europium-rich dark monazite. U.S. Geological Survey Professional Paper 1181. Washington, 1983, 67 p. 68. Sonke J.E., Salters V.J.M. Lanthanide-humic substances complexation. I. Experimental evidence for a lanthanide contraction effect // Geochim. Cosmochim. Acta, 2006, v. 70, № 6, p. 1495-1506. 69. Spear F.S., Pyle J.M. Apatite, monazite, and xenotime in metamorphic rocks // Rev. Miner. Geochem., 2002, v. 48, № 1, p. 293-335. 70. Spear F.S., Pyle J.M. Theoretical modeling of monazite growth in a low-Ca metapelite // Chem. Geol., 2010, v. 273, № 1, p. 111-119. 71. Suzuki K., Kato T. CHIME dsting of monazite, xenotime, zircon and polycrase, protocol, pitfalls and chemical criterion of possibly discordant age data // Gondwana Res., 2008, v. 14, № 4, p. 569-586. 72. Tang J., Johannesson K.H. Speciation of rare earth elements in natural terrestrial waters: assessing the role of dissolved organic matter from the modeling approach // Geochim. Cosmochim. Acta, 2003, v. 67, № 13, p. 2321-2339. 73. Waber N. The supergene thorium and rare-earth element deposit at Morro do Ferro, Poços de Caldas, Minas Gerais, Brazil // J. Geochem. Explor., 1992, v. 45, № 1, p. 113-157. 74. Wang X. Geochemistry of Late Triassic coals in the Changhe Mine, Sichuan Basin, southwestern China: evidence for authigenic lanthanide enrichment // Int. J. Coal Geol., 2009, v. 80, № 3, p. 167-174. 75. Williams M.L., Jercinovic M.J., Hetherington C.J. Microprobe monazite geochronology: understanding geologic processes by integrating composition and chronology // Annu. Rev. Earth Planet. Sci., 2007, v. 35, p. 137-175.