georesГеоресурсыGeoresources1608-50431608-5078Georesursy LLC10.18599/grs.2023.1.10geores-88Research ArticleГЕОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ И ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯGEOLOGICAL, GEOCHEMICAL AND GEOPHYSICAL RESEARCHПервые данные о Th–REE минерализации в магматических породах основного-ультраосновного состава западного склона Южного УралаFirst data on Th–REE mineralization in mafic-ultramafic igneous rocks of the western slope of the Southern UralsКовалевС. Г.KovalevS. G.

Сергей Григорьевич Ковалев – доктор геол.-мин. наук, заведующий лабораторией

450077, Уфа, ул. Карла Маркса, д. 16/2

Sergei Grigorevich Kovalev – Dr. Sci. (Geology and Mineralogy), Chief of the Laboratory

16/2 Karl Marx st., Ufa, 450077

КовалевС. С.KovalevS. S.

Сергей Сергеевич Ковалев – кандидат геол.-мин. наук, научный сотрудник лаборатории магматизма и метаморфизма

450077, Уфа, ул. Карла Маркса, д. 16/2

Sergei Sergeevich Kovalev – Cand. Sci. (Geology and Mineralogy), Researcher

16/2 Karl Marx st., Ufa, 450077

kovalev@ufaras.ruИнститут геологии УФИЦ РАНРоссияInstitute of Geology – Subdivision of the Ufa Federal Research Centre of the Russian Academy of SciencesRussian Federation20231304202425195107Copyright © Ковалев С.Г., Ковалев С.С., 20242024Ковалев С.Г., Ковалев С.С.Kovalev S.G., Kovalev S.S.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.geors.ru/jour/article/view/88

В статье приводятся первые данные о редкоземельной минерализации в дифференцированных интрузиях западного склона Южного Урала. При изучении минералогии пород шуйдинского, мисаелгинского, ишлинского и лысогорского комплексов были обнаружены минералы редкоземельных элементов (РЗЭ) (монацит-(Ce) и алланит- (Ce), торит (ауэрлит, чералит)) и РЗЭ-содержащие минералы (цирконолит-(Y) и эпидот). Детальный анализ химического состава минералов показал, что магматический монацит-(Се) и алланит-(Се) в значительной степени отличаются от метаморфогенных аналогов, описанных ранее в различных структурно-вещественных комплексах региона. Делается вывод о том, что редкоземельное минералообразование в породах основного/ультраосновного состава обусловлено дифференциацией расплава в магматической камере. Близкие температуры образования минералов из различных комплексов (ишлинский комплекс – 958°C , шуйдинский комплекс – 950–954°C, мисаелгинский комплекс – 947–952°C) свидетельствуют о тождественности процессов формирования монацита-(Се) и алланита-(Се). Сравнительный анализ магматических минералов РЗЭ и метаморфогенных аналогов выявил их различие, обусловленное, по нашему мнению, химизмом среды минералообразования.

The article presents the first data on rare earth mineralization in differentiated intrusions on the western slope of the Southern Urals. When studying the mineralogy of the rocks of the Shuida, Misaelga, Ishliy and Lysogorsk complexes, minerals of rare earth elements (monazite-(Ce) and allanite-(Ce), thorite (auerlite, cheralite)) and REEbearing minerals (zirconolite-(Y) and epidote). A detailed analysis showed that igneous monazite-(Ce) and allanite- (Ce) are significantly different from the metamorphogenic analogues previously described in various structural-material complexes of the region. It is concluded that rare-earth mineral formation in rocks of basic/ultrabasic composition is due to differentiation of the melt in the magma chamber. Close temperatures of formation of minerals from different complexes (Ishliy complex – 958°C, Shuida complex – 950–954°C, Misaelga complex – 947–952°C) testify to the identity of the processes of formation of monazite-(Ce) and allanite-(Ce). opinion, the chemistry of the environment of mineral formation.

Южный Уралдифференцированные комплексымонацит-(Се)алланит-(Се)торитауэрлитчералитцирконолит-(Y)Southern Uralsdifferentiated complexesmonazite-(Ce)allanite-(Ce)thoriteauerlitecheralitezirconolite-(Y)Исследования выполнены при финансовой поддержке гранта РНФ 23-27-00023.The research was carried out within the framework of the State Assignment (subject No. FMRS-2022-0012).ReferencesАлексеев А.А., Алексеева Г.В., Ковалев С.Г. (2000). Расслоенные интрузии западного склона Урала. Уфа: Гилем, 188 с.Alekseev A.A., Alekseeva G.V., Kovalev S.G. (2000). Layered intrusions of the western slope of the Urals. Ufa: Gilem, 188 p. (In Russ.)Алексеев А.А., Алексеева Г.В., Ковалев С.Г. (2003). Дифференцированные интрузии западного склона Урала. Уфа: Гилем, 171 с.Alekseev A.A., Alekseeva G.V., Kovalev S.G. (2003). Differentiated intrusions of the western slope of the Urals. Ufa: Gilem, 171 p. (In Russ.)Григорьев Н.А. (2009). Распределение химических элементов в верхней части континентальной коры. Екатеринбург: УрО РАН, 383 с.Anenburg M., Katzir Y., Rhede D., Jöns N., Bach W. (2015). Rare earth element evolution and migration in plagiogranites: a record preserved in epidote and allanite of the Troodos ophiolite. Contrib Mineral Petrol, 169(25). https://doi.org/10.1007/s00410-015-1114-yЖариков В. А. (2005). Основы физической геохимии. М: МГУ, 654 с.Boswell A. Wing J.M., Ferry T., Harrison M. (2003). Prograde destruction and formation of monazite and allanite during contact and regional metamorphism of pelites: petrology and geochronology. Contrib Mineral Petrol, 145, рр. 228–250. https://doi.org/10.1007/s00410-003-0446-1Ковалев С.Г., Ковалев С.С. (2021). К вопросу о дифференциации расплава в промежуточной камере (на примере дифференцированных интрузивов западного склона Южного Урала). Георесурсы, 23(4), с. 70–75. https://doi.org/10.18599/grs.2021.4.10Bowles J.F.W., Jobbins E.A. and Young B.R. (1980) A re-examination of cheralite. Mineral. Mag., 43, рр. 885–897. https://rruff.info/doclib/mm/vol43/MM43_885.pdfКовалев С.Г., Маслов А.В., Ковалев С.С. (2020). Минералогогеохимические аспекты поведения редкоземельных элементов при метаморфизме (на примере верхнедокембрийских структурно-вещественных комплексов Башкирского мегантиклинория, Южный Урал). Георесурсы, 22(2), с. 56–66. https://doi.org/10.18599/grs.2020.2.56-66Broska I., Petrík I., Williams C.T. (2000) Coexisting monazite and allanite in peraluminous granitoids of the Tribec Mountains, Western Carpathians. Am. Mineral, 85(1), рр. 22–32. https://doi.org/10.2138/am-2000-0104Кулешевич Л.В., Дмитриева А.В. (2012). Минералы и источники редкоземельных элементов в Карелии. Ученые записки Петрозаводского государственного университета. Науки о Земле, 4, с. 62–66. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=17774393Fersman A.E. (1931). Pegmatites their scientific significance and practical significance. T. 1. Granite pegmatites. Leningrad: Academy of Sciences of the USSR, 648 p. (In Russ.)Носова А.А., Сазонова Л.В., Каргин А.В., Ларионова Ю.О., Горожанин В.М., Ковалев С.Г. (2012). Мезопротерозойская внутриплитная магматическая провинция Западного Урала: основные петрогенетические типы пород и их происхождение. Петрология, 20(4), с. 392–428. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=17745959Gibson D.H., Carr S.D., Brown R.L., Hamilton M.A. (2004). Correlations between chemical and age domains in monazite, and metamorphic reactions involving major pelitic phases: an integration of ID-TIMS and SHRIMP geochronology with Y-Th-U X-ray mapping. Chem. Geol. 211, pp. 237–260. https://doi.org/10.1016/J.CHEMGEO.2004.06.028Савко К.А., Кориш Е.Х., Пилюгин С.М., Полякова Т.Н. (2010). Фазовые равновесия редкоземельных минералов при метаморфизме углеродистых сланцев Тим-Ястребовской структуры, Воронежский кристаллический массив. Петрология, 18(4), с. 402–433. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=15142589Gieré R., Sorensen S.S. (2004). Allanite and Other REE-Rich EpidoteGroup Minerals. Geochemistry, 56(1), pp. 431–493. http://dx.doi.org/10.2138/gsrmg.56.1.431Сазонова Л.В., Носова А.А., Ларионова Ю.О., Каргин А.В., Ковалев С.Г. (2011). Мезопротерозойские пикриты восточной окраины ВосточноЕвропейской платформы и Башкирского мегантиклинория: петрогенезис и особенности составов оливина и клинопироксена. Литосфера, 3, с. 64–83. https://www.lithosphere.ru/jour/article/view/840/839?locale=ru_RUGordon R. W. (1995). High-thorium monazite-(Ce) formed during disequilibrium melting of metapelites under granulite-facies conditions. Mineralogical Magazine, December, 59(397), pp. 735–743. https://doi.org/10.1180/minmag.1995.059.397.14Спиридонов Э.М., Филимонов С.В., Семиколенных Е.С., Коротаева Н.Н., Кривицкая Н.Н. (2018). Цирконолит, бадделеит и торит островодужных кварцевых габбро-долеритов интрузива Аю-Даг (Горный Крым). Вестник Московского университета. Серия 4. Геология, 5, с. 70–78. https://doi.org/10.33623/0579-9406-2018-5-70-78Gramaccioli C.M. and Segalstad T.M. (1978). A uranium and thoriumrich monazite from a south Alpine pegmatite at Piona, Italy. Geology Amer. Mineral., 63, рр. 757–761. https://rruff.info/doclib/am/vol63/AM63_757.pdfФерсман А.Е. (1931). Пегматиты их научное значение и практическое значение. Т. 1. Гранитные пегматиты. Ленинград: Издательство Академии наук СССР, 648 с.Gromet L.P., Silver L.T. (1983). Rare earth element distributions among minerals in a grandiorite and their petrogenetic implications. Geochim Cosmochim Acta, 47(5), рр. 925–939. https://doi.org/10.1016/0016-7037%2883%2990158-8Anenburg M., Katzir Y., Rhede D., Jöns N., Bach W. (2015). Rare earth element evolution and migration in plagiogranites: a record preserved in epidote and allanite of the Troodos ophiolite. Contrib Mineral Petrol, 169(25). https://doi.org/10.1007/s00410-015-1114-yKovalev S.G., Kovalev S.S. (2021). On the issue of melt differentiation in the intermediate chamber (on the example of differentiated intrusions of the western slope of the Southern Urals). Georesursy = Georesources, 23(4), pp. 70–75. (In Russ.) https://doi.org/10.18599/grs.2021.4.10Boswell A. Wing J.M., Ferry T., Harrison M. (2003). Prograde destruction and formation of monazite and allanite during contact and regional metamorphism of pelites: petrology and geochronology. Contrib Mineral Petrol, 145, рр. 228–250. https://doi.org/10.1007/s00410-003-0446-1Kovalev S.G., Maslov A.V., Kovalev S.S. (2020). Mineralogical and geochemical aspects of the behavior of rare earth elements during metamorphism (on the example of the Upper Precambrian structural-material complexes of the Bashkir meganticlinorium, Southern Urals). Georesursy = Georesources, 22(2), pp. 56–66. (In Russ.) https://doi.org/10.18599/grs.2020.2.56-66Bowles J.F.W., Jobbins E.A. and Young B.R. (1980) A re-examination of cheralite. Mineral. Mag., 43, рр. 885–897. https://rruff.info/doclib/mm/vol43/MM43_885.pdfKuleshevich L.V., Dmitrieva A.V. (2012). Minerals and sources of rare earth elements in Karelia. Scientific notes of Petrozavodsk State University. Earth Sciences, 4, pp. 62–66. (In Russ.) https://www.elibrary.ru/item.asp?id=17774393Broska I., Petrík I., Williams C.T. (2000) Coexisting monazite and allanite in peraluminous granitoids of the Tribec Mountains, Western Carpathians. Am. Mineral, 85(1), рр. 22–32. https://doi.org/10.2138/am-2000-0104McDonough W.F., Sun S.S. (1995).Composition of the Earth. Chem. Geol. 120(3–4), рр. 223–253. https://doi.org/10.1016/0009-2541%2894%2900140-4Gibson D.H., Carr S.D., Brown R.L., Hamilton M.A. (2004). Correlations between chemical and age domains in monazite, and metamorphic reactions involving major pelitic phases: an integration of ID-TIMS and SHRIMP geochronology with Y-Th-U X-ray mapping. Chem. Geol. 211, pp. 237–260. https://doi.org/10.1016/J.CHEMGEO.2004.06.028Montel J.M. (1993). A model for monazite/melt equilibrium and application to the generation of granitic magmas. Chem. Geol., 110, рр. 127–146. https://doi.org/10.1016/0009-2541(93)90250-MGieré R., Sorensen S.S. (2004). Allanite and Other REE-Rich EpidoteGroup Minerals. Geochemistry, 56(1), pp. 431–493. http://dx.doi.org/10.2138/gsrmg.56.1.431Nosova A.A., Sazonova L.V., Kargin A.V., Larionova Yu.O., Gorozhanin V.M., Kovalev S.G. (2012). Mesoproterozoic within-plate igneous province of the Western Urals: main petrogenetic rock types and their origin. Petrology, 20(4), pp. 356–390. https://doi.org/10.1134/S086959111204008XGordon R. W. (1995). High-thorium monazite-(Ce) formed during disequilibrium melting of metapelites under granulite-facies conditions. Mineralogical Magazine, December, 59(397), pp. 735–743. https://doi.org/10.1180/minmag.1995.059.397.14Oberli F., Meier M., Berger A., Rosenberg C., Gieré R. (2004). U-Th-Pb and 230Th/238U disequilibrium isotope systematics: precise accessory mineral chronology and melt evolution tracing in the Alpine Bergell intrusion. Geochim Cosmochim Acta, 68(11), рр. 2543–2560. https://doi.org/10.1016/J.GCA.2003.10.017Gramaccioli C.M. and Segalstad T.M. (1978). A uranium and thoriumrich monazite from a south Alpine pegmatite at Piona, Italy. Geology Amer. Mineral., 63, рр. 757–761. https://rruff.info/doclib/am/vol63/AM63_757.pdfPetrik I., Broska I., Lipka J., Siman P. (1995). Granitoid allanite-(Ce) substitution relations, redox conditions and REE distributions (on an example of I-type granitoids, Western Carpathians, Slovakia). Geol Carpath, 46(2), рр. 79–94. http://www.geologicacarpathica.com/browse-journal/archive-1950-1996/46-2/Gromet L.P., Silver L.T. (1983). Rare earth element distributions among minerals in a grandiorite and their petrogenetic implications. Geochim Cosmochim Acta, 47(5), рр. 925–939. https://doi.org/10.1016/0016-7037%2883%2990158-8Savko K.A., Korish E.Kh., Pilyugin S.M., Polyakova T.N. (2010). Phase relations of REE-bearing minerals during the metamorphism of carbonaceous shales in the Tim-Yastrebovskaya structure, Voronezh Crystalline Massif, Russia. Petrology, 18, pp. 384–415. https://doi.org/10.1134/S0869591110040053McDonough W.F., Sun S.S. (1995).Composition of the Earth. Chem. Geol. 120(3–4), рр. 223–253. https://doi.org/10.1016/0009-2541%2894%2900140-4Sawka W.N., Chappell B.W., Norrish K. (1984). Light-rare-earth-element zoning in sphene and allanite during granitoid fractionation. Geology, 12, рр. 131–134. https://doi.org/10.1130/0091-7613(1984)12<131:LZISAA>2.0.CO;2Montel J.M. (1993). A model for monazite/melt equilibrium and application to the generation of granitic magmas. Chem. Geol., 110, рр. 127–146. https://doi.org/10.1016/0009-2541(93)90250-MSazonova L.V., Nosova A.A., Larionova Yu.O., Kargin A.V., Kovalev S.G. (2011). Mesoproterozoic picrites of the eastern margin of the East European Platform and the Bashkir meganticlinorium: petrogenesis and compositional features of olivine and clinopyroxene. Litosfera = Lithosphere, 3, pp. 64–83. (In Russ.) https://www.lithosphere.ru/jour/article/view/840/839?locale=ru_RUOberli F., Meier M., Berger A., Rosenberg C., Gieré R. (2004). U-Th-Pb and 230Th/238U disequilibrium isotope systematics: precise accessory mineral chronology and melt evolution tracing in the Alpine Bergell intrusion. Geochim Cosmochim Acta, 68(11), рр. 2543–2560. https://doi.org/10.1016/J.GCA.2003.10.017Spiridonov E.M., Filimonov S.V., Semikolennyh E.S., Korotaeva N.N., Krivitskaya N.N. (2018). Zirconolite, baddeleyite, and thorite of island-arc quartz gabbro-dolerites of the Ayu-Dag intrusive (Mountain Crimea). Bulletin of Moscow University. Series 4. Geology, 5, pp. 70–78. (In Russ.) https://doi.org/10.33623/0579-9406-2018-5-70-78Petrik I., Broska I., Lipka J., Siman P. (1995). Granitoid allanite-(Ce) substitution relations, redox conditions and REE distributions (on an example of I-type granitoids, Western Carpathians, Slovakia). Geol Carpath, 46(2), рр. 79–94. http://www.geologicacarpathica.com/browse-journal/archive-1950-1996/46-2/Spurgin S., Selbekk R. & Lundmark M. (2009). Mineralogy and geological setting of allanite-(Ce)- pegmatites in western Hurrungane, Jotun Nappe Complex, Norway: an EMP and ID-TIMS study. Norwegian Journal of Geology, 89, pp. 341–356.Sawka W.N., Chappell B.W., Norrish K. (1984). Light-rare-earth-element zoning in sphene and allanite during granitoid fractionation. Geology, 12, рр. 131–134. https://doi.org/10.1130/0091-7613(1984)12<131:LZISAA>2.0.CO;2Tomkins H.S., Pattison D.R.M. (2007). Accessory phase petrogenesis in relation to major phase assemblages in pelites from the Nelson contact aureole, southern British Columbia. J. Metam. Geol., 25(4), pp. 401–421. https://doi.org/10.1111/j.1525-1314.2007.00702.xSpurgin S., Selbekk R. & Lundmark M. (2009). Mineralogy and geological setting of allanite-(Ce)- pegmatites in western Hurrungane, Jotun Nappe Complex, Norway: an EMP and ID-TIMS study. Norwegian Journal of Geology, 89, pp. 341–356.Wing B.A., Ferry J.M., Harrison T.M. (2003). Prograde destruction and formation of monazite and allanite during contact and regional metamorphism of pelites: petrology and geochronology. Contrib. Mineral. Petrol., 145, pp. 228–250. https://doi.org/10.1007/S00410-003-0446-1Tomkins H.S., Pattison D.R.M. (2007). Accessory phase petrogenesis in relation to major phase assemblages in pelites from the Nelson contact aureole, southern British Columbia. J. Metam. Geol., 25(4), pp. 401–421. https://doi.org/10.1111/j.1525-1314.2007.00702.xZharikov V.A. (2005). Fundamentals of physical geochemistry. Moscow: Moscow State University, 654 p. (In Russ.)Wing B.A., Ferry J.M., Harrison T.M. (2003). Prograde destruction and formation of monazite and allanite during contact and regional metamorphism of pelites: petrology and geochronology. Contrib. Mineral. Petrol., 145, pp. 228–250. https://doi.org/10.1007/S00410-003-0446-1Wing B.A., Ferry J.M., Harrison T.M. (2003). Prograde destruction and formation of monazite and allanite during contact and regional metamorphism of pelites: petrology and geochronology. Contrib. Mineral. Petrol., 145, pp. 228–250. https://doi.org/10.1007/S00410-003-0446-1

The authors declare that there are no conflicts of interest present.