Условия кристаллизации и пределы устойчивости рудных минералов редких металлов в карбонатитах

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 19-17-00013

НазваниеУсловия кристаллизации и пределы устойчивости рудных минералов редких металлов в карбонатитах

Руководитель Векслер Илья Владимирович, Кандидат геолого-минералогических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геологии и минералогии им. В.С.Соболева Сибирского отделения Российской академии наук , Новосибирская обл

Конкурс №35 - Конкурс 2019 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-113 - Геология и генезис рудных месторождений

Ключевые слова карбонатиты, редкоземельные элементы, пирохлор, бастнезит, луешит, экспериментальная петрология

Код ГРНТИ38.39.15

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Карбонатиты - уникальная группа редких магматических пород, выделяющихся рекордно высокими концентрациями и крупнейшими в мире запасами редкоземельных элементов (РЗЭ), ниобия и ряда других редких металлов. Степени концентрирования редких металлов в карбонатитах уникальны для природных магматических систем и с трудом достигаются даже в тщательно спланированных технологических процессах. Масштаб накопления редких металлов в карбонатитах из разных интрузивных комплексов значительно различается и удовлетворительного объяснения причинам этих различий в настоящее время не существует. Ключевую роль в концентрировании редких металлов играет образование ими собственных рудных минералов. Большой научный и практический интерес к рудоносным карбонатитам привел к накоплению детальной информации о геологическом строении и вещественном составе этих пород и включающих их интрузивных комплексов. Однако, интерпретации этой эмпирической информации и построению моделей образования редкометальных руд препятствует недостаточность физико-химических данных о фазовых равновесиях и пределах устойчивости рудных минералов редких металлов в нефелинит-карбонатитовых магмах. Образование рудных минералов на магматической стадии эволюции карбонатитовых комплексов ограничено растворимостью рудных компонентов в карбонатитовом расплаве, а на постмагматической стадии - устойчивостью минералов к гидротермальным изменениям. Предлагаемый проект направлен на заполнение важнейших пробелов в информации о физико-химических условиях кристаллизации рудных минералов в ходе дифференциации нефелинит-карбонатитовых магм, а также устойчивости рудных минералов в реакциях с гидротермальными флюидами на постмагматической стадии. Результаты экспериментов планируется интерпретировать в сопоставлении с геохимическими и минералогическими наблюдениями в природных образцах. В качестве эталонных объектов мы планируем, прежде всего, использовать важнейшие рудоносные карбонатитовые комплексы на территории России: Ковдор, Томтор, Белая Зима, массивы Карасугской группы в Туве и Западно-Забайкальские карбонатитовые комплексы. Новизна нашего подхода состоит в тесном сочетании экспериментальных исследований с изучением природных образцов новейшими аналитическими методами. Как правило, эксперименты в модельных системах и изучение природных объектов проводятся разными группами. Наш коллектив объединяет специалистов в обоих направлениях. Результаты изучения расплавных и флюидных включений будут учитываться при составлении исходных смесей для опытов. В результате, эксперименты по кристаллизации ключевых рудных минералов РЗЭ и Nb будут проведены в более реалистичных и сложных, близких к природным, составах карбонатитового расплава, по сравнению с теми, что использовались другими исследователями ранее. Мы планируем впервые синтезировать главный рудный минерал РЗЭ бастнезит путем кристаллизации из карбонатитового расплава и оценить пределы устойчивости этого минерала и других фтор-карбонатов РЗЭ в карбонатитовых системах. Опыты по кристаллизации минералов Nb будут проводиться в смесях, содержащих РЗЭ и Ti. По нашим предварительным данным, это может иметь большое влияние на устойчивость минералов группы перовскита и растворимость Nb в карбонатитовом расплаве. В ходе выполнения проекта планируется развитие экспериментальной базы ИГМ СО РАН, создание новой установки для проведения синтеза редкометальных минералов при высоком давлении, обучение аспирантов и студентов методам экспериментальной петрологии, исследование расплавных и флюидных включений, а также использование наиболее современных приборов локального микроанализа природных и синтетических образцов. Молодые участники проекта будут иметь возможность работать в ведущих экспериментальных и аналитических лабораториях Геологического исследовательского центра в г. Потсдам. Соответствие результатов мировому уровню научных исследований будет гарантировано тесным сотрудничеством с коллегами в Германии, публикациями на главных тематических международных конференциях и в ведущих журналах. Научные результаты проекта могут быть использованы для разработки критериев рудоносности карбонатитовых интрузий.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Векслер И.В. Experimental constraints on the formation of rare metal ore deposits in carbonatite derivatives of nephelinitic magma Magmatism of the Earth and related strategic metal deposits, Том 36, стр. 317-319 (год публикации - 2019)

2. Николенко А.М., Дорошкевич А.Г., Редина А.А., Прокопьев И.Р., Чеботарев Д.А. Geochemical and isotopic data of Mushgai-Khudag complex (South Mongolia) Magmatism of the Earth and related strategic metal deposits, Том 36, стр. 204-207 (год публикации - 2019)

3. Рипп Г.С.,Прокопьев И.Р., Избродин И.А., Ласточкин Е.И., Рампилов М.О., Дорошкевич А.Г., Редина А.А.,Посохов В.Ф., Савченко А.А., Хромова Е.А. Бастнезит-флюоритовые породы Улан-Удэнского проявления (минеральный состав, геохимические особенности, проблемы генезиса) Russian Geology and Geophysics (год публикации - 2019)
10.15372/GiG2019122

4. Редина А.А., Николенко А.М.,Дорошкевич А.Г., Прокопьев И.Р. Formation conditions and composition of the fluorite mineralization of the Mushugai-Khuduk complex (Southern Mongolia) Magmatism of the Earth and related strategic metal deposits, V. 36, p. 256-257 (год публикации - 2019)

Публикации

1. Баранов Л., Толстов А., Прокопьев И. Hydrothermal fluids of apatite-magnetite ores of the Tomtor carbonatite massif (NE, Russia) EGU General Assembly 2020, Online, 4–8 May 2020, EGU2020-7414 (год публикации - 2020)
10.5194/egusphere-egu2020-7414

2. Прокопьев И, Козлов Е., Фомина Е., Дорошкевич А., Демкин М. Mineralogy and Fluid Regime of Formation of the REE-Late-Stage Hydrothermal Mineralization of Petyayan-Vara Carbonatites (Vuoriyarvi, Kola Region, NW Russia) Minerals, V. 10(5), 405 (год публикации - 2020)
10.3390/min10050405

3. Редина А.А., Николенко А.М.,Дорошкевич А.Г., Прокопьев И.Р., Вольгемут-Убервассер К., Владыкин Н.В. Conditions for the crystallization of ﬂuorite in the Mushgai-Khudag complex (Southern Mongolia): Evidence from trace element geochemistry and ﬂuid inclusions Geochemistry (Chemie der Erde) (год публикации - 2020)
10.1016/j.chemer.2020.125666

4. Редина А., Вольгемут-Убервассер К., Михайлова Ю., Иванюк Г. Melt inclusions in olivines from phoscorites and olivinites of the Kovdor massif EGU General Assembly 2020, Online, 4-8 May 2020 (год публикации - 2020)
10.5194/egusphere-egu2020-12611

5. Николенко А., Харлов Д., Векслер И. An experimental study of apatite metasomatized by S-bearing fluid: the element redistribution and the formation of monazite and anhydrite EGU General Assembly 2020, Online, 4–8 May 2020, EGU2020-12442 (год публикации - 2020)
10.5194/egusphere-egu2020-12442

Публикации

1. Редина А.А., Дорошкевич А.Г., Векслер И.В., Вольгемут-Убервассер К.К. Fluorite Mineralization Related to Carbonatitic Magmatism in the Western Transbaikalia: Insights from Fluid Inclusions and Trace Element Composition Minerals, Minerals 2021, 11, 1183 (год публикации - 2021)
10.3390/min11111183

2. А.Борисов, И.В. Векслер Immiscible silicate liquids: K and Fe distribution as a test for chemical equilibrium and insight into the kinetics of magma unmixing Contributions to Mineralogy and Petrology, volume 176, issue 6, publication 47 (год публикации - 2021)
10.1007/s00410-021-01798-1

3. А.М. Николенко, К. Степанов, И.В. Векслер First experimental evidence for magmatic crystallization of bastnaesite and burbankite Goldschmidt Conference 4-9 July 2021, Goldschmidt 2021 Virtual 4-9 July, abstract No. 5933 (год публикации - 2021)
10.7185/gold2021.5933

4. А.А. Редина, А.Г. Дорошкевич Fluorite mineralization specificities related with carbonatites in Western Transbaikalia (Arshan and Yuzhnoe ore occurrences) Goldschmidt Conference 4-9 July 2021, Goldschmidt 2021 Virtual 4-9 July 2021 abstract No. 6544 (год публикации - 2021)

5. Д.А. Чеботарев, И.В. Векслер, К. Вольгемут-Убервассер Dissolution reactions of loparite and eudyalite and the solubility of Nb and Zr in carbonatitic melt EMPG – XVII 17th International Symposium on Experimental Mineralogy, Petrology and Geochemistry: Abstract volume, EMPG-XVII - Conference Abstracts page 50 (год публикации - 2021)

6. Николенко А.М., Степанов К.М., Роддатис В., Векслер И.В. Crystallization of bastnäsite and burbankite from carbonatite melt in the system La(CO3)F – CaCO3 – Na2CO3 at 100 MPa American Mineralogist (год публикации - 2021)
10.2138/am-2022-8064

7. Чеботарев Д.А., Вольгемут-Убервассер К. Partitioning of REE between calcite and carbonatitic melt containing P, S, Si at 900-650 °C and 100 MPa Scientific Reports (год публикации - 2021)