Lidites of the North Onegian Synclinorium of Karelia, Their Trace Element Composition and Possible Genesis

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

We studied of Paleoproterozoic siliceous rocks (lidites) geochemistry from the North-Onegian synclinorium (Karelia). The objects of research are represented by 16 samples of lidites selected from one stratigraphic level in geological sections of two sites – Tetyugino and Shunga. Their structural characteristics and mineral composition features were studied using a scanning electron microscope with an energy-dispersion microanalyzer. The trace elements were determined by the inductively coupled plasma mass spectrometric method (ICP MS). Tetyugino lidites contain biophilic elements (P, Co, Cu, Mo, V, Ba) predominantly, while Shunga lidites ‒ lithophilic elements (Li, Rb, Cs). The trace element composition of lidites indicates that their formation took place on the periphery of the hydrothermal system, while the Tetyugino site was closer to the place of hydrothermal discharge than Shunga. The peculiarities of the lidites chemical composition allow us to consider them as raw materials for very pure quartz.

About the authors

N. I. Kondrashova

Institute of Geology, Karelian Research Centre of RAS; Petrozavodsk State University

Author for correspondence.
Email: kondr@krc.karelia.ru
Russia, 185910, Petrozavodsk, Pushkinskaya str., 11; Russia, 185910, Petrozavodsk, Lenina prosp., 33

P. V. Medvedev

Institute of Geology, Karelian Research Centre of RAS; Petrozavodsk State University

Author for correspondence.
Email: pmedved@krc.karelia.ru
Russia, 185910, Petrozavodsk, Pushkinskaya str., 11; Russia, 185910, Petrozavodsk, Lenina prosp., 33

References

  1. Атлас текстур и структур шунгитоносных пород Онежского синклинория / Ред. М.М. Филиппов, В.А. Мележик. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2006. 80 с.
  2. Беус А.А., Григорян С.В. Геохимические методы поисков и разведки месторождений твердых полезных ископаемых. М.: Недра, 1975. 280 с.
  3. Васильев В.И., Жатнуев Н.С., Рычагов С.Н., Васильева Е.В., Санжиев Г.Д. Массоперенос и минералообразование в магматогенно-гидротермальных системах по результатам численного физико-химического моделирования // Литосфера. 2010. № 3. С. 145‒152.
  4. Волохин Ю.Г., Иванов В.В. Геохимия и металлоносность углеродистых силицитов триаса Сихоте-Алиня // Литология и полез. ископаемые. 2007. № 4. С. 406‒425.
  5. Волохин Ю.Г., Карабцов А.А. Благородные металлы в углеродистых кремнях триаса Сихоте-Алиня // ДАН. 2009. Т. 426. № 1. С. 84‒89.
  6. Габлина И.Ф., Добрецова И.Г., Попова Е.А. и др. Минеральный состав и геохимическая зональность донных осадков гидротермального узла Победа 17°07.45′ с.ш.‒ 17°08.7′ с.ш. Срединно-Атлантического хребта // Литология и полез. ископаемые. 2021. № 2. С. 101‒121.
  7. Галдобина Л.П., Шидловски М., Соколов В.А. и др. Исследование шунгитов нижнего протерозоя Карелии методом углеродных изотопов // 27 Международный Геол. конгресс. Тезисы докладов. Т. 2. М., 1984. С. 292.
  8. Геология шунгитоносных вулканогенно-осадочных образований протерозоя Карелии. Петрозаводск: Карелия, 1982. 208 с.
  9. Геологический словарь / В трех томах / Издание третье, перераб. и доп. / Гл. ред. О.В. Петров. Т. 2. К–П. СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 2011. 480 с.
  10. Геологический словарь / В трех томах / Издание третье, перераб. и доп. / Гл. ред. О.В. Петров. Т. 3. Р–Я. СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 2012. 440 с.
  11. Геологический словарь / В 2-х томах / Под ред. К.Н. Паффенгольца и др. М.: Недра, 1978.
  12. Гордеев В.В. Геохимия системы река–море. М.: Матушкина И.И., 2012. 452 с.
  13. Гордеев В.В., Лисицын А.П. Геохимическое взаимодействие пресноводной и морской гидросфер // Геология и геофизика. 2014. Т. 55. № 5‒6. С. 721‒744.
  14. Горлов В.И. Онежские шунгиты (геология, генезис, прогнозная оценка) / Дисс. канд. геол.-мин. наук. Петрозаводск, 1984. 226 с.
  15. Григорьев Н.А. Распределение химических элементов в верхней части континентальной коры. Екатеринбург: УрО РАН, 2009. 383 с.
  16. Гурский Ю.Н. Особенности химического состава иловых вод Белого моря // Океанология. 2005. Т. 45(2). С. 224‒239.
  17. Камбалина М.Г. Определение общей концентрации и форм нахождения кремния в природных водах методами атомно-абсорбционной спектрометрии с электротермической атомизацией и спектрофотометрии / Автореф. дисс. … канд. хим. наук. Томск, 2015. 25 с.
  18. Кузнецов В.Г. Эволюция кремненакопления в истории земли и ее соотношение с развитием биоты // Докл. АН. 2011. Т. 441. № 6. С. 775‒779.
  19. Курносов В.Б., Коновалов Ю.И. Изменение минерального и химического состава силлов при внедрении в осадочный покров, впадина Гуаймас, Калифорнийский залив (скважины DSDP 477, 477А, 478, 481/481А) // Тихоокеанская геология. 2022. Т. 41. № 3. С. 76–91. https://doi.org/10.30911/0207-4028-2022-41-3-76-91
  20. Маслов А.В., Крупенин М.Т., Гареев Э.З., Петров Г.А. К оценке редокс-обстановок рифейских и вендских бассейнов осадконакопления западного склона Урала // Литосфера. 2003. № 2. С. 75–93.
  21. Медведев П.В. Ископаемая нефть, органическое вещество и фоссилии в отложениях нижнего протерозоя Онежского синклинория // Ученые записки ПетрГУ. 2009. № 5. С. 54‒60.
  22. Медведев П.В., Ромашкин А.Е., Филиппов М.М. Природа исходного органического вещества и особенности микроструктуры кремнистых шунгитовых пород // Геология и полезные ископаемые Карелии. Институт геологии Карельского научного центра РАН. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 1998. С. 120‒128.
  23. Новиковa Г.В., Шульга Н.А., Лобус Н.В., Богданова О.Ю. Адсорбция катионов тяжелых металлов полиметаллическими сульфидами гидротермальных полей Брокен Спур и Таг Атлантического океана // Литология и полез. ископаемые. 2020. № 1. С. 65‒74.
  24. Общая стратиграфическая шкала нижнего докембрия России. Объяснительная записка. Апатиты: КНЦ РАН, 2002. 13 с.
  25. Овчинникова Г.В., Кузнецов А.Б., Мележик В.А., Горохов И.М., Васильева И.М., Гороховский Б.М. Pb-Pb возраст ятулийских карбонатных пород: туломозерская свита юго-восточной Карелии // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2007. Т. 15. № 4. С. 20‒33.
  26. Онежская палеопротерозойская структура (геология, тектоника, глубинное строение и минерагения) / Отв. ред. Л.В. Глушанин, Н.В. Шаров, В.В. Щипцов. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2011. 431 с.
  27. Ромашкин А.Е., Рычанчик Д.В., Голубев А.И. Геохимия РЗЭ углеродсодержащих пород Онежской структуры // Геология и полезные ископаемые Карелии. Вып. 17. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2014. С. 74‒85.
  28. Русаков В.Ю. Механизмы формирования морских гидротермально-осадочных отложений (на примере четвертичных гидротермальных полей Срединно-Атлантического хребта и гидротермально-осадочных отложений среднего палеозоя Южного Урала) / Автореф. дисс. … доктора геол.-мин. наук. М.: ГЕОХИ, 2014. 56 с.
  29. Савельева О.Л., Савельев Д.П., Палесский С.В. Углеродистые породы в меловых отложениях п-ова Камчатский Мыс: геохимия, металлоносность и условия накопления // Тихоокеанская геология. 2021. Т. 40. № 3. С. 41‒53.
  30. Светов С.А., Степанова А.В., Чаженгина С.Ю. и др. Прецизионный (ICP-MS, LA-ICP-MS) анализ состава горных пород и минералов: методика и оценка точности результатов на примере раннедокембрийских мафитовых комплексов // Труды КарНЦ РАН. 2015. № 7. С. 54–73. https://doi.org/10.17076/geo140
  31. Степанова А.В., Самсонов А.В., Ларионов А.Н. Заключительный эпизод магматизма среднего палеопротерозоя в Онежской структуре: данные по долеритам Заонежья // Труды КарНЦ РАН. 2014. № 1. С. 3–6.
  32. Степанова А.В., Сальникова Е.Б., Самсонов А.В. и др. Основной магматизм 2.0 млрд лет в Онежской структуре Фенноскандинавского щита: первые результаты U-Pb (ID-TIMS) датирования бадделеита // Возраст и корреляция магматических, метаморфических, осадочных и рудообразующих процессов. Материалы VIII Российской конференции по изотопной геохронологии. СПб., 2022. С. 148–149.
  33. Филиппов М.М., Дейнес Ю.Е. Субпластовый тип месторождений шунгитов Карелии. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2018. 261 с.
  34. Филиппов М.М., Медведев П.В., Ромашкин А.Е. О природе шунгитов Южной Карелии // Литология и полез. ископаемые. 1998. № 3. С. 323‒332.
  35. Филиппов М.М. Шунгитоносные породы Онежской структуры. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2002. 280 с.
  36. Шатров В.А., Войцеховский Г.В. Применение лантаноидов для реконструкций обстановок осадкообразования в фанерозое и протерозое (на примере разрезов чехла и фундамента Восточно-Европейской платформы) // Геохимия. 2009. № 8. С. 805–824.
  37. Холодов В.Н., Недумов Р.И. О геохимических критериях появления сероводородного заражения в водах древних водоемах // Изв. АН. СССР. Сер. геол. 1991. № 12. С. 74–82.
  38. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. Геохимия черных сланцев. М., Берлин: Директ-Медиа, 2015. 272 с.
  39. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. Основные закономерности геохимии марганца. Сыктывкар: Коми НЦ УрО РАН, 2013. 40 с.
  40. Buseck P.R., Galdobina L.P., Kovalevski V.V., Roshkova N.N. et al. Shungites: The C-rich rocks of Karelia, Russia // Canadian Mineralogist. 1997. V. 35. P. 1363‒1378.
  41. Calvert S.E., Pedersen T.F. Elemental Proxies for Palaeoclimatic and Palaeoceanographic Variability in Marine Sediments: Interpretation and Application / Eds C. Hillaire-Marcel, A. de Vernal // Paleoceanography of the Late Cenozoic. Part 1. Methods. N. Y.: Elsevier, 2007. P. 567‒644. https://doi.org/10.1016/S1572-5480(07)01019-6
  42. Ge L., Jiang S.-Y., Swennen R. et al. Chemical environment of cold seep carbonate formation on the northern continental slope of South China Sea: evidence from trace and rare earth element geochemistry // Marine Geology. 2010. V. 277. P. 21‒30.
  43. Gromet P., Dymek R., Hoskin L., Krotev R. The North American shale composite. Its compilation, major and trace element characteristics // Geochim. Cosmochim. Acta. 1984. V. 48. P. 2469–2482.
  44. Hannah J.L., Stein H.J., Zimmerman A. et al. Re-Os geochronology of shungite: A 2.05 Ga fossil oil field in Karelia // The 33rd International Geological Congress // Abstracts. Oslo, 2008.
  45. Črne A.E., Melezhik V.A., Prave A.R. et al. Zaonega Formation: FAR-DEEP Holes 12A and 12B, and neighbouring quarries / Eds V.A. Melezhik, A.E. Fallick, L.R. Kump, A. Lepland, A.R. Prave, H. Strauss // Reading the Archive of Earth’s Oxygenation. V. 2. Heidelberg: Springer, 2013a. P. 946–1007. https://doi.org/10.1007/978-3-642-29659-8_4
  46. Črne A.E., Melezhik V.A., Prave A.R. et al. Zaonega Formation: FAR-DEEP Hole 13A / Eds V.A. Melezhik, A.E. Fallick, L.R. Kump, A. Lepland, A.R. Prave, H. Strauss // Reading the Archive of Earth’s Oxygenation. V. 2. Heidelberg: Springer, 2013b. P. 1008–1046. https://doi.org/10.1007/978-3-642-29659-8_4
  47. Johannessen K.C., Vander Roost J., Dahle H. et al. Environmental controls on biomineralization and Fe-mound formation in a low-temperature hydrothermal system at the Jan Mayen Vent Fields // Geochim. Cosmochim. Acta. 2017. V. 202. P. 101–123. https://doi.org/10.1016/j.gca.2016.12.016
  48. Joosu L., Lepland A., Kirsimäe K. et al. The REE-composition and petrography of apatite in 2 Ga Zaonega Formation, Russia: The environmental setting for phosphogenesis // Chemical Geology. V. 2015. 395. P. 88–107. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2014.11.013
  49. Kontinen A., Peltonen P., Huhma H. Description and genetic modelling of the Outokumpu-type rock assemblage and associated sulphide deposits // Final technical report for GEOMEX // Geol. Survey of Finland. 2006. 378 p.
  50. Ling H.F., Chen X., Li D. et al. Cerium anomaly variations in Ediacaran-earliest Cambrian carbonates from the Yangtze Gorges area, South China: implications for oxygenation of coeval shallow seawater // Precambr. Res. 2013. V. 225. P. 110‒127.
  51. Louis P., Messaoudene A., Jrada H. et al. Understanding Rare Earth Elements concentrations, anomalies and fluxes at the river basin scale: The Moselle River (France) as a case study // Science of the Total Environment. 2020. V. 742. P. 1‒12. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.140619
  52. Martin A.P., Prave A.R., Condon D.J. et al. Multiple Palaeo-proterozoic carbon burial episodes and excursions // Earth Planet Sci. Lett. 2015. V. 424. P. 226–236.
  53. Medvedev P.V., Philippov M.M., Romashkin A.E., Vavra N. Primary organic matter and lithofacies of siliceous shungite rocks from Karelia // Neues Jahrbuch fur Geologie and Palaontologie. 2001. V. 11. P. 641‒658.
  54. Melezhik V.A., Črne A.E., Prave A.R. et al. The Onega Basin. Reading the Archive of Earth’s Oxygenation. V. 2. The Core Archive of the Fennoscandian Arctic Russia – Drilling Early Earth Project. Series: Frontiers in Earth Sciences / Eds V.A. Melezhik et al. Heidelberg: Springer, 2013. P. 769–1046. https://doi.org/10.1007/978-3-642-29659-8_4
  55. Melezhik V.A., Fallick A.E., Filippov M.M. et al. Giant Palaeoproterozoic Petrified Oil Field in the Onega Basin // Reading the Archive of Earth’s Oxygenation: V. 3: Global Events and the Fennoscandian Arctic Russia ‒ Drilling Early Earth Project. Frontiers in Earth Sciences. Springer, 2013. P. 1202–1212.
  56. Melezhik V.A., Fallick A.E., Filippov M.M. et al. Karelian shungite – an indication of 2.0-Ga-old metamorphosed oil-shale and generation of petroleum: geology, lithology and geochemistry // Earth–Science Reviews. 1999. V. 47. P. 1‒40.
  57. Outokumpu Deep Drilling Project 2003–2010 / Ed. I.T. Kukkonen // Geol. Survey of Finland. Sp. Pap. 2011. V. 51. 252 p.
  58. Priyatkina N., Khudoley A.K., Ustinov V.N., Kullerud K. 1.92 Ga kimberlitic rocks from Kimozero, NW Russia: Their geochemistry, tectonic setting and unusual field occurrence // Precambr. Res. 2014. V. 249. P. 162–179.
  59. Puchtel I.S., Arndt N.T., Hofmann A.W. et al. Petrology of mafic lavas within the Onega plateau, central Karelia: evidence for 2.0 Ga plumerelated continental crustal growth in the Baltic Shield // Contrib. Miner. Petrol. 1998. V. 130. P. 134–153.
  60. Puchtel I.S., Brugmann G.E., Hofmann A.W. Precise Re-Os mineral isochron and Pb-Nd-Os isotope systematics of a mafic-ultramafic sill in the 2.0 Ga Onega plateau (Baltic Shield) // Earth Planet. Sci. Lett. 1999. V. 170. P. 447–461.
  61. Rodler A.S., Frei R., Gaucher C., Germs G.J.B. Chromium isotope, REE and redox-sensitive trace element chemostratigraphy across the late Neoproterozoic Ghaub glaciation, Otavi Group. Namibia // Precambr. Res. 2016. V. 286. P. 234–249.
  62. Santos R.V., Dantas E.L., de Oliveira C.G. et al. Geochemical and thermal effects of basic sill on black shales and limestones of the Permian Irati Formation // Journal of South American Earth Scienses. 2009. V. 28(1). https://doi.org/10.1016/j.jsames.2008.12.002
  63. Scott C., Lyons T.W. Contrasting Molybdenum Cycling and Isotopic Properties in Euxinic versus Non-Euxinic Sediments and Sedimentary Rocks: Refining the Paleoproxies // Chem. Geol. 2012. Iss. 324‒325. P. 19‒27. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2012.05.012
  64. Takaya Y., Yasukawa K., Kawasaki T. et al. The tremendous potential of deep-sea mud as a source of rare-earth elements // Nature. Scientific Reports. 2018. Article № 5763. https://doi.org/10.1038/s41598-018-23948-5
  65. Tribovillard N., Algeo T.J., Lyons T., Riboulleau A. Trace metals as paleoredox and paleoproductivity proxies: An update // Chem. Geol. 2006. V. 232. Iss. 1–2. P. 12–32.
  66. Webb G.E., Kamber B.S. Rare earth elements in Holocene reefal microbialites: a new shallow seawater proxy // Geochim. Cosmochim Acta. 2000. V. 64. P. 1557‒1565.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (944KB)
Indexing metadata
3.

Download (467KB)
Indexing metadata
4.

Download (2MB)
Indexing metadata
5.

Download (188KB)
Indexing metadata
6.

Download (229KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies