Развитие методов U-Th-He датирования рудообразующих процессов

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 22-77-10088

НазваниеРазвитие методов U-Th-He датирования рудообразующих процессов

Руководитель Якубович Ольга Валентиновна, Кандидат геолого-минералогических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геологии и геохронологии докембрия Российской академии наук , г Санкт-Петербург

Конкурс №71 - Конкурс 2022 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-107 - Геохронология и геохронометрия

Ключевые слова U-Th-He, гелий, геохронология, пирит,окислы железа

Код ГРНТИ38.29.15

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект направлен на развитие U-Th-He метода геохронологии для прямого датирования рудообразующих процессов, которые сложно поддаются датировке традиционными подходами. В рамках реализации этого проекта будут продолжены работы по развитию U-Th-He метода для датирования пирита, распространенного рудного минерала также входящего в состав большинства золоторудных ассоциаций. Ранее нам удалось показать, что пирит является минералом U-Th-He геохронометром (Yakubovich et al., 2019, 2020, 2021) и сформулировать общие требования к зернам для анализа. Также стало ясно, что для успешного датирования этого минерала, которое проводится по единичным зернам, требуется их тщательное минералогическое изучение. В ходе реализации этого проекта мы планируем поставить полную методику U-Th-He датирования пирита, которая будет включать себя предварительное минералогическое исследование, по аналогии как это делается при U-Pb датировании циркона, и Pt-He датировании минералов платиновой группы. Для определения возраста гипергенных процессов мы планируем поставить в ИГГД РАН методику по U-Th-He датированию оксидов железа (гематит, гетит). Работы в этом направлении ведутся в мире многими группами (e.g. Shuster et al., 2005; Danisik et al., 2013; Vasconselous et al., 2013, Well et al., 2019; Wu et al. 2019). Однако в России это направление никак не представлено, не смотря на большой объем континентальных отложений, занимающих значительную площадь Российской Федерации. Также мы хотим применить U-Th-He метод для датирования оксидов железа глубоководных железомарганцевых образований (ЖМО), информация о возрасте которых, крайне важна для понимания процессов рудообразования на дне океана. Стоит отметить, что ввиду специфики конструкции масс-спектрометрического комплекса в ИГГД РАН, предлагаемая нами методика U-Th-He датирования оксидов железа имеет ряд преимуществ, относительно распространенных в мире схем (Wu et al., 2019; Hoffman et al., 2020). А именно мы имеем возможность измерять U, Th и He в одной навеске, с параллельным ступенчатым отжигом, анализируемого образца, что должно нам позволить повысить точность определения возраста. В качестве основного полигона для апробации этих методов и подходов нами был выбран Уральский регион, так как это хорошо изученная территория, с множеством месторождений различного типа, в том числе и связанных с корами выветривания, расположенных в относительно простой доступности (Пучков, 2010). Нами будет определен возраст пирит-арсенопиритовых руд Манитанырдского района, а также ряда объектов в Войкарской зоне Полярного Урала. В проекте будут задействованы образцы ЖМО, отобранные в ходе российских и зарубежных экспедиций в Амеразийском бассейне Северного-Ледовитого океана и в рудной провинции северо-западной приэкваториальной зоны Тихого океана.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Васильева Н.А., Якубович О. В., Васильева К.Ю., Подольская М.М. Первые результаты U-Th-He датирования пирита из карбонатных пород баженовской свиты, Западная Сибирь «Новое в познании процессов рудообразования», ИГЕМ РАН, Москва, 2022 г., стр. 47-49 (год публикации - 2022)

2. Иванова Е.C., Якубович О.В., Соболев И.Д., Тюкова Е.Э. Первые результаты U-Th-He датирования пирита из островодужных вулканогенных пород рудопроявления Карьерное (Полярный Урал) «Новое в познании процессов рудообразования», ИГЕМ РАН, Москва, 2022 г., стр 108-109 (год публикации - 2022)

3. Якубович О.В., Каменецкий В.С., Саватенков В.М., Фокина Е.Л., Королева А.В. Признаки вклада экзогенных процессов в образование рудной минерализации Cu-U-Au-Ag месторождения Олимпик Дам XХVIII Всероссийская научная конференция «Уральская минералогиче- ская школа – 2022»., стр 192-193 (год публикации - 2022)

4. Якубович О.В., Стюарт Ф., Иванова Е.С., Гервилла Ф. Constant 4He concentration and 190Pt-4He age of detrital Pt-alloy grains from the Santiago River, Ecuador: Potential as a 4He mineral reference material Geostandards and Geoanalytical Research (год публикации - 2023)

5. Иванова Е.С., Соболев И.Д., Викентьев И.В., Аносова М.О., Подольская М.М., Тюкова Е.Р., Гороховский Б.М. , Якубович О.В. Возможности U-Th/He датирования пирита из островодужных вулканогенных пород на примере рудопроявления Карьерное, Полярный Урал Вестник Санкт-Петербургского университета. Науки о Земле (год публикации - 2023)

6. Майорова Т.П., Кузнецов С.К., Ефанова Л.И., Сокерина Н.В. A MINERALOGICAL AND GEOCHEMICAL STUDY OF GOLD MINERALIZATION IN THE 2 MANITANYRD REGION, POLAR URALS, RUSSIA Minerals (год публикации - 2023)

7. Якубович О.В., Васильева Н.А., Васильева К.Ю. , Аносова М.О., Котов А.Б., Подольская М.М., Гороховский Б.М. ПЕРВЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ U–Th/He-ДАТИРОВАНИЯ ЭПИГЕНЕТИЧЕСКОГО ПИРИТА ИЗ ПОРОД БАЖЕНОВСКОЙ СВИТЫ, ЗАПАДНАЯ СИБИРЬ ДОКЛАДЫ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК. НАУКИ О ЗЕМЛЕ, 2023, том 513, № 1, с. 77–82 (год публикации - 2023)
10.31857/S2686739723601047

8. Иванова Е.С., Якубович О.В., Аносова М.О., Тюкова Е.Р., Соболев И.Д. Mineralization age of the Kar’ernoe ore occurrence, Polar Urals revealed by the U-Th/He dating of pyrite Proceedings of the 17th SGA Biennial Meeting, Proceedings of the 17th SGA Biennial Meeting, 28 August-1 September 2023, 3:271–274 (год публикации - 2023)

9. Якубович О.В., Константинова Н.П., Аносова М.О., Подольская М.М., Адамская Е.В. Short communication: New analytical approach on (U-Th)/He dating of Fe-hydroxide with an example using goethite from the Amerasian Basin, Arctic Ocean Geochronology, EGUsphere [preprint], https://doi.org/10.5194/egusphere-2024-992, 2024. (год публикации - 2024)
10.5194/egusphere-2024-992

10. Черных А.И., Лейгбам П. Н., Соколова Л.А., Якубович О.В., Аносова М.О., Наумов Е.А. The Devonian Kalarskoe epithermal ore-occurrence of the Kaburchak Au-Ag ore cluster, Altai-Sayan Folded Belt, Russia: geological setting, mineralogical, geochemical, and geochronological features Minerals (год публикации - 2024)

11. Якубович О.В. Direct Dating of the Mineralization by the Single Grain (U,Th)-He Pyrite Geochronology Sustainable mineral exploration and development. SEG 2024. September 27-30, 2024. Namibia, https://www.segweb.org/SEG/Events/SEG-Conference-Archive/SEG/Events/SEG-Conference-Archive.aspx?hkey=08c6e6a9-ecbe-4307-b6de-2689e44d83ab (год публикации - 2024)

12. Васильева Н.А., Якубович О.В., Васильева К.Ю., Аносова М.О. Определение возраста эпигенетического пирита из нефтематеринских пород (U,Th)-He методом материалы IX Российская конференция по изотопной геохронологии «СООТНОШЕНИЕ ВРЕМЕНИ ОБРАЗОВАНИЯ МАГМАТИЧЕСКИХ ФОРМАЦИЙ И РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ В МЕТАЛЛОГЕНИЧЕСКИХ ПРОВИНЦИЯХ ЕВРАЗИИ» 3-5 июня 2025 г Москва, ИГЕМ РАН, материалы IX Российская конференция по изотопной геохронологии «СООТНОШЕНИЕ ВРЕМЕНИ ОБРАЗОВАНИЯ МАГМАТИЧЕСКИХ ФОРМАЦИЙ И РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ В МЕТАЛЛОГЕНИЧЕСКИХ ПРОВИНЦИЯХ ЕВРАЗИИ» 3-5 июня 2025 г Москва, ИГЕМ РАН (год публикации - 2025)

13. Саватенков В.М., Якубович О.В., Павлова М.А., Сергеева Н.А., Елфимова Е.Д., Шпакович Л.В. Изотопная систематика Pb в россыпном золоте Охотско-Чукотского вулканоплутонического пояса материалы IX Российская конференция по изотопной геохронологии «СООТНОШЕНИЕ ВРЕМЕНИ ОБРАЗОВАНИЯ МАГМАТИЧЕСКИХ ФОРМАЦИЙ И РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ В МЕТАЛЛОГЕНИЧЕСКИХ ПРОВИНЦИЯХ ЕВРАЗИИ» 3-5 июня 2025 г Москва, ИГЕМ РАН, материалы IX Российская конференция по изотопной геохронологии «СООТНОШЕНИЕ ВРЕМЕНИ ОБРАЗОВАНИЯ МАГМАТИЧЕСКИХ ФОРМАЦИЙ И РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ В МЕТАЛЛОГЕНИЧЕСКИХ ПРОВИНЦИЯХ ЕВРАЗИИ» 3-5 июня 2025 г Москва, ИГЕМ РАН (год публикации - 2025)

14. Якубович О.В., Иванова Е.С., Гороховский Б.М., Котов А.Б., Аносова М.О., Подольская М.М., Адамская Е.В., Васильева Н.А., Соколова Л.А. (U,Th)-He датирование пирита: текущее состояние материалы IX Российская конференция по изотопной геохронологии «СООТНОШЕНИЕ ВРЕМЕНИ ОБРАЗОВАНИЯ МАГМАТИЧЕСКИХ ФОРМАЦИЙ И РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ В МЕТАЛЛОГЕНИЧЕСКИХ ПРОВИНЦИЯХ ЕВРАЗИИ» 3-5 июня 2025 г Москва, ИГЕМ РАН, материалы IX Российская конференция по изотопной геохронологии «СООТНОШЕНИЕ ВРЕМЕНИ ОБРАЗОВАНИЯ МАГМАТИЧЕСКИХ ФОРМАЦИЙ И РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ В МЕТАЛЛОГЕНИЧЕСКИХ ПРОВИНЦИЯХ ЕВРАЗИИ» 3-5 июня 2025 г Москва, ИГЕМ РАН (год публикации - 2025)

15. Павлова М.А., Шатов В.В., Петров С.В., Зархидзе Д.В. Оценка рудоносности гранитоидов юго-западной оконечности Охотского террейна на примере Ульбейского массива и Шахского штока Вестник Санкт-Петербургского Университета. Науки о Земле (год публикации - 2025)

16. Якубович О.В., Гороховский Б.М., Гаврилов С.В., Галль Н.Р., Адамская Е.В., Котов А.Б., Иванова Е.С., Соколова Л.А., Васильева Н.А., Аносова М.О. Высоковакуумная экстракция гелия и других газов из милиграммовых навесок минералов и горных пород на базе иттербиевого оптоволоконного лазера в сканирующем режиме Приборы и техника эксперимента (год публикации - 2025)

17. Якубович О.В., Сычев С.Н., Аносова М.О. (U,Th)-He dating of pyrite as a tool for determining the age of tectonothermal activity Goldschmidt conference abstracts, https://conf.goldschmidt.info/goldschmidt/2025/meetingapp.cgi/Paper/32194 (год публикации - 2025)

18. Иванова Е.С., Якубович О.В., Соболев И.Д., Аносова М.О. Возрастные этапы сульфидного рудообразования в пределах Тоупугол-Ханмейшорского района Полярного Урала по результатам (U,Th)-He датирования пирита Мат. конф-ции. XI Сибирская конференция молодых ученых по наукам о Земле. Новосибирск: ИПЦ НГУ, Иванова Е.С., Якубович О.В., Соболев И.Д., Аносова М.О. Возрастные этапы сульфидного рудообразования в пределах Тоупугол-Ханмейшорского района Полярного Урала по результатам (U,Th)-He датирования пирита // XI Сибирская конференция молодых ученых по наукам о Земле. Мат. конф-ции. Новосибирск: ИПЦ НГУ, 2024. С. 60–63. (год публикации - 2024)

19. Якубович О.В., Сычев С.Н.,. Саломатин А.А., Котов А.Б., Аносова М.О., Трифонов И.В. Первые геохронологические свидетельства раннепалеогеновых тектоно-термальных событий в зоне Арга-Тасского надвига (Северо-Восточная Якутия): результаты (U,Th)-He датированияе пирита Доклады Академии Наук. Науки о Земле, Доклады Академии Наук. Науки о Земле. (год публикации - 2025)

20. Кутырев А., Бундсен Т., Якубович О. Platinum-group minerals of the Boob Creek placer, west-central Alaska: Source, age, and regional exploration potential Mineralium Deposita (год публикации - 2025)

21. Гороховский Б.М., Якубович О.В., Гаврилов С.В., Котов А.Б. Высоковакуумная ячейка для экстракции радиогенного гелия на базе оптоволоконного иттербиевого лазера: технические характеристики материалы IX Российская конференция по изотопной геохронологии «СООТНОШЕНИЕ ВРЕМЕНИ ОБРАЗОВАНИЯ МАГМАТИЧЕСКИХ ФОРМАЦИЙ И РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ В МЕТАЛЛОГЕНИЧЕСКИХ ПРОВИНЦИЯХ ЕВРАЗИИ» 3-5 июня 2025 г Москва, ИГЕМ РАН, материалы IX Российская конференция по изотопной геохронологии «СООТНОШЕНИЕ ВРЕМЕНИ ОБРАЗОВАНИЯ МАГМАТИЧЕСКИХ ФОРМАЦИЙ И РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ В МЕТАЛЛОГЕНИЧЕСКИХ ПРОВИНЦИЯХ ЕВРАЗИИ» 3-5 июня 2025 г Москва, ИГЕМ РАН (год публикации - 2025)

22. Иванова Е.С., Якубович О.В. , Адамская Е.В., Соколова Л.А., Васильева Н.А., Аносова М.О. Высоковакуумная ячейка для экстракции радиогенного гелия на базе оптоволоконного иттербиевого лазера: методические аспекты материалы IX Российская конференция по изотопной геохронологии «СООТНОШЕНИЕ ВРЕМЕНИ ОБРАЗОВАНИЯ МАГМАТИЧЕСКИХ ФОРМАЦИЙ И РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ В МЕТАЛЛОГЕНИЧЕСКИХ ПРОВИНЦИЯХ ЕВРАЗИИ» 3-5 июня 2025 г Москва, ИГЕМ РАН, материалы IX Российская конференция по изотопной геохронологии «СООТНОШЕНИЕ ВРЕМЕНИ ОБРАЗОВАНИЯ МАГМАТИЧЕСКИХ ФОРМАЦИЙ И РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ В МЕТАЛЛОГЕНИЧЕСКИХ ПРОВИНЦИЯХ ЕВРАЗИИ» 3-5 июня 2025 г Москва, ИГЕМ РАН (год публикации - 2025)

23. Соколова Л.А., Якубович О.В., Лейгбам П.Н., Саватенков В.М. «Локальное» (U,Th)-He датирование пирита материалы IX Российская конференция по изотопной геохронологии «СООТНОШЕНИЕ ВРЕМЕНИ ОБРАЗОВАНИЯ МАГМАТИЧЕСКИХ ФОРМАЦИЙ И РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ В МЕТАЛЛОГЕНИЧЕСКИХ ПРОВИНЦИЯХ ЕВРАЗИИ» 3-5 июня 2025 г Москва, ИГЕМ РАН, материалы IX Российская конференция по изотопной геохронологии «СООТНОШЕНИЕ ВРЕМЕНИ ОБРАЗОВАНИЯ МАГМАТИЧЕСКИХ ФОРМАЦИЙ И РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ В МЕТАЛЛОГЕНИЧЕСКИХ ПРОВИНЦИЯХ ЕВРАЗИИ» 3-5 июня 2025 г Москва, ИГЕМ РАН (год публикации - 2025)

24. Константинова Н., Хайн Дж. Р., Лян И., Лю Ю., Мацудзаки Х., Чанг Ц., Макабе А., Брекке Х., Сколотнев С., Черкашов Г., Судзуки К. Refined Os isotope stratigraphy of ferromanganese crusts from the Arctic Ocean and implications for polar environmental change since the late Miocene Sedimentary Geology (год публикации - 2025)

25. Васильева Н.А., Якубович О.В., Васильева К.Ю., Карамов Т.И., Хайруллина А.И. Определение времени формирования эпигенетического пирита из нефтематеринских пород (U, Th)-He методом Сборник трудов «Тезисы VIII Балтийской научно-практической конференции «BalticPetroModel-2024. Петрофизическое моделирование осадочных пород» г. Тверь: ООО «ПолиПРЕСС», Сборник трудов «Тезисы VIII Балтийской научно-практической конференции «BalticPetroModel-2024. Петрофизическое моделирование осадочных пород» г. Тверь: ООО «ПолиПРЕСС»,2024. с. 165–167 (год публикации - 2024)

Публикации

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В ходе выполнения проекта в ИГГД РАН поставлена методика (U,Th)-He датирования пирита с использованием оригинальной высоковакуумной экстракционной ячейки на основе оптоволоконного иттербиевого лазера в сканирующем режиме. В данной модификации скорость получения (U,Th)-He данных увеличивается в 5–7 раз, относительно стандартной методики нагрева в высоковакуумной печи. Новая методика апробирована на стандартном апатите Дуранго, а также на пирите с Кизасской рудной площади (Хакасия) и на месторождениях Южного Урала. На базе ИГГД РАН поставлена методика полулокального (U,Th)-He датирования пирита – разработан подход, который позволяет извлекать из аншлифов, полированных пластин, крупных кристаллов пирита небольшие (до 250 мкм) фрагменты путем механического выбуривания. При этом не происходит растрескивания пирита. Применение такого подхода совместно с ранее апробированным структурным травлением в растворе аммиака позволяет наиболее оптимально выбирать и извлекать зерна для геохронологических исследований. Данный подход был апробирован на пирите с Кизасской рудной площади (Хакасия) и на примере пиритовой конкреции из мстинской свиты (Новогородская обл). В результате проведенных исследований по датированию пирита из ряда объектов показано, что в имеющейся модификации метод может быть успешно применен для определения возраста рудообразующих процессов. Однако, (а) (U,Th)-He система в пирите чувствительна к наложенный процессам (выветривание). Наиболее ярко этот эффект проявлен для зерен пирита с низкими содержаниями урана и тория. Окисление приводит к невоспроизводимым значениям (U,Th)-He возраста и к появлению очень низких Th/U отношений ( < 0.1); (б) на примере пирита из Маукского месторождения показано, что метаморфизм амфиболитовой фации может приводить к частичному перезапуск (U,Th)-He системы в пирите. При этом на данном этапе не ясно связано ли омоложение возраста с потерей гелия, или перекристаллизацией рудных минералов.

Публикации

Возможность практического использования результатов
Результаты проекта имеют большой потенциал для внедрения в экономику Российской Федерации, способствуя развитию минерально-сырьевой базы за счет повышению эффективности геологоразведочных работ, и укрепления научно-технологического суверенитета. Применение усовершенствованной методики (U,Th)-He датирования пирита позволяет уточнять геолого-генетические модели формирования месторождений, вносить корректировки в стратегию поиска и разведки новых рудных залежей, сокращая затраты на проведение геологоразведочных работ. Разработанные методы пробоподготовки пирита, созданная высоковакуумная экстракционная ячейка на основе иттербиевого лазера, новый стандарт для калибровки гелиевых приборов создают основу для развития отечественных технологий в области изотопной геохронологии. Это позволяет снизить зависимость от зарубежных аналогов и повысить конкурентоспособность российских научных разработок на международном уровне. Результаты проекта обеспечивают переход от фундаментальных исследований к прикладным решениям, влияющим на развитие минерально-сырьевого комплекса РФ. Внедрение разработанных методик и стандартов способствует импортозамещению в научном приборостроении, создает условия для открытия новых месторождений и укрепляет позиции России на глобальном рынке геологоразведочных услуг.