(Fe-Ca-Al)-phosphate mineralization enriched with rare earth elements in the sediments of the middle Jurassic paleovalley (Shankinka Occurrence, Moscow Region, central part of the Russian Plate)

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

A new occurrence of phosphate mineralization – named Shankinka – has been explored in the mouth of the Fed’kovskaya river in the Ruza District of the Moscow region, of which, the most common mineral phases include delvauxite, mitridatite, fluorapatite and crandallite. It has been established that all the Fe-Ca-Al phosphates occurrences in the region are associated with the Bajocian-Bathonian paleovalleys embedded in the Carboniferous rocks and partially filled with Callovian sediments. The structural features of the phosphatization zone as well as its enrichment with Co, Ni, Zn, Cu, and REE indicate a possible link between the Oxfordian organic-rich sediment and phosphate mineralization. It can be assumed that epigenetic phosphate mineralization was a result of the seepage of phosphorus-rich pore waters released from the Oxfordian organic-rich sediment into the underlying Callovian permeable rocks rich in iron minerals.

Full Text

Restricted Access

About the authors

I. A. Novikov

Prokhorov General Physics Institute of the RAS

Author for correspondence.
Email: ivan.a.novikov@gmail.com
Russian Federation, Moscow

A. A. Razumovskiy

Geological Institute of the RAS

Email: ivan.a.novikov@gmail.com
Russian Federation, Moscow

Yu. V. Yashunskiy

Geological Institute of the RAS

Email: ivan.a.novikov@gmail.com
Russian Federation, Moscow

A. A. Alexandrov

Prokhorov General Physics Institute of the RAS

Email: ivan.a.novikov@gmail.com
Russian Federation, Moscow

E. A. Molkova

Prokhorov General Physics Institute of the RAS

Email: ivan.a.novikov@gmail.com
Russian Federation, Moscow

P. P. Fedorov

Prokhorov General Physics Institute of the RAS

Email: ivan.a.novikov@gmail.com
Russian Federation, Moscow

References

  1. Андреев М. В., Бродский А. А., Забелешинский Ю. А. и др. Технология фосфорных и комплексных удобрений / Под ред. С. Д. Эвенчика, А. А. Бродского. М.: Химия, 1987. 463 с.
  2. Атлас литолого-палеогеографических карт СССР. Масштаб: 1:7500000 / Главный редактор А. П. Виноградов // Т. III. Триасовый, юрский и меловой периоды / Ред. В. Н. Верещагин, А. Б. Ронов. М.: Министерство геологии СССР, АН СССР, Всесоюзный аэрогеологический трест Министерства геологии СССР, 1968.
  3. Белаковский Д. И., Никифоров А. Б. Минералогическое собрание Виктора Ивановича Степанова (1924–1988): музейное, научное и общественное значение // Новые данные о минералах. 2014. Вып. 49. С. 113–127.
  4. Волкова А. Н. Юрские континентальные отложения Подмосковья // Вестник МГУ. Сер. физ.-мат. и естеств. наук. 1952. Вып. 2. № 3. С. 83–99.
  5. Годовиков А. А., Дьячкова И. Б. Феррофосфат из Подмосковья // ЗВМО. 1961. Часть 90. Вып. 6. С. 735–739.
  6. Кармышов В. Ф. Химическая переработка фосфоритов. М.: Химия, 1983. 304 с.
  7. Колисниченко С. В., Попов В. А. “Русская Бразилия” на Южном Урале: Минералы рек Санарки, Каменки и Кабанки / Энциклопедия уральского камня. Челябинск: Изд-во “Санарка”, 2008. 528 с.
  8. Лачинова H. C., Гайнцев В. A., Васянина В. A. Отчет о проведении геолого-экологических исследований и гидрогеологического, инженерно-геологического и геоэкологического картографирования масштаба 1:200000 на территории листов N-37-I, II и O-37-ХХХII (Московская и Тверская области РФ). М.: Геоцентр-Москва, 1999.
  9. Лючкин В. А. Количественная оценка прогнозных ресурсов руд редкоземельных металлов (иттриевых лантаноидов) рудопроявления “Толстянка”. Курск: Курский филиал ФГУ “ТФГИ по ЦФО”, 2003. 3 с.
  10. Маленкина С. Ю. Состав и строение верхнеюрских черных сланцев Московского региона в свете новых данных // Изв. вузов. Геология и разведка. 2016. № 6. С. 75–79.
  11. Маслова М. Д., Белопухов С. Л., Тимохина Е. С., Шнее Т. В., Нефедьева Е. Э., Шайхиев И. Г. Термохимические характеристики глинистых минералов и слюд // Вестник Казанского технологического университета. 2014. № 21. С. 121–127.
  12. Методика количественного химического анализа. Рентгеноспектральное флуоресцентное определение фтора, натрия, магния, алюминия, кремния, фосфора, калия, кальция, скандия, ванадия, хрома, марганца, железа, кобальта, никеля, стронция, циркония, ниобия в горных породах, рудах и продуктов их переработки. Методика № 439-РС. М.: МПР РФ, Федеральный научно-методический центр лабораторных исследований и сертификации минерального сырья ВИМС, 2010. 26 с.
  13. Николаевский Ф. A. Материалы к минералогии окрестностей Москвы // Известия Императорской Академии Наук. 1912. Серия VI. Т. 6. Вып. 3. С. 291–300.
  14. Олферьев А. Г. Стратиграфические подразделения юрских отложений Подмосковья // Бюлл. МОИП. Отд. геол. 2012. Т. 87. Вып. 4. С. 32–55.
  15. Попов В. А., Спирин А. Н. Вавеллит, бирюза и крандаллит в черных сланцах близ с. Зауралово на Южном Урале // Уральский минералогический сборник. 1993. Ч. 2. С. 78–81.
  16. Сазонова И. Г., Сазонов Н. Т. Палеогеография Русской платформы в юрское и раннемеловое время. Л.: Недра, 1967. 324 с.
  17. Федченко О. Д. Балтская гидронимия центральной России // Теоретическая и прикладная лингвистика. 2020. Т. 6. № 4. С. 104–127.
  18. Холодов В. Н., Минеев Д. А. Редкие элементы в фосфоритах // Вещественный состав фосфоритов / Ред. Ю. Н. Занин. Новосибирск: Наука, 1979. С. 46–65.
  19. Холодов В. Н. Геохимические проблемы поведения фосфора – основа биогенной гипотезы фосфоритообразования // Литология и полез. ископаемые. 2014. № 3. С. 235–257.
  20. Шамрай И. А., Сорочинская В. И. Минералогия и условия формирования керченских железных руд // Докл. АН СССР. 1958. Т. 120. № 4. С. 875–878.
  21. Юдович Я. Э., Кетрис М. П., Рыбина Н. В. Геохимия фосфора. Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 2020. 512 с.
  22. Юрк Ю. Ю., Шнюков Е. Ф., Лебедев Ю. С., Кириченко О. Н. Минералогия железорудной формации Керченского бассейна. Симферополь: Крымиздат, 1960. 450 с.
  23. Яхонтова Л. К., Андреева Н. Я., Ципурский С. И., Науменко П. И. Новые данные по минералогии и условиям формирования Керченских железных руд // Минералогический журнал. 1985. Т. 7. № 2. С. 29–42.
  24. Яшунский Ю. В., Новикова С. А., Голубев В. К., Новиков И. А., Киселев А. А., Гришин С. В. Аутигенный санидин как минеральный индикатор гравитационно-рассольного катагенеза в отложениях карбона южного крыла Московской синеклизы // Литология и полез. ископаемые. 2020. № 3. С. 227–242.
  25. Blondieau M., Puccio S., Hatert F., Bruni Y., Philippo S. Mineralogie de la commune de Vise (Argenteau, Richelle et Vise), Province de Liege, Belgique // Ferrantia. 2019. V. 81. 82 p.
  26. Fedorov P. P., Novikov I. A., Voronov V. V., Bad'yanova L. V., Kuznetsov S. V., Chernova E. V. Transformation of siderite in the zone of hypergenesis // Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics. 2022. V. 13(5). P. 539–545.
  27. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2022-13-5-539-545
  28. Frost R. L., Palmer S. J. A Raman and infrared spectroscopic study of the mineral delvauxite CaFe3+4(PO4, SO4)2(OH)8·4–6H2O – a “colloidal” mineral // Spect-rochimica Acta. Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2011. V. 78. № 4. P. 1250–1254.
  29. Harrowfield I. R., Segnit E. R., Watts J. A. Aldermanite, a new magnesium aluminium phosphate // Mineralogical Magazine. 1981. V. 44. № 333. P. 59–62.
  30. Rudmin M., Reva I., Sokol E., Abdullayev E., Ruban A., Kudryavtsev A., Tolkachev O., Mazurov A. Mine-rals of rare earth elements in high-phosphorus ooidal ironstones of the Western Siberia and Turgai Depression // Minerals. 2020. V. 10. № 1. P. 11.
  31. Sahagian D., Pinous O., Olferiev A., Zakharov V. Eusta-tic curve for the Middle Jurassic-Cretaceous based on Russian platform and Siberian stratigraphy: zonal resolution // AAPG Bull. 1996 V. 80. P. 1433–1458.
  32. Soltanian M.R, Amooie M. A., Dai Z., Cole D., Moortgat J. Critical Dynamics of Gravito-Convective Mixing in Geological Carbon Sequestration // Scientific Reports. 2016. V. 6. № 35921. P. 13.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Paleogeographic scheme of the southwestern part of the East European Platform for the Baiosian-Batskian ages of the Jurassic (compiled from [Atlas, 1968] with modifications) (a) and the scheme of the geologic structure of the lower Ruza River (compiled from [Lachinova et al, 1999] with modifications) (b). 1-4 - paleogeographic settings: 1 - sea: coastal zone and shallow part of the shelf, 2 - plains: lowland accumulative, coastal, periodically flooded by the sea, 3 - hilly plains, 4 - upland plains, plateau; 5 - coal deposits of the Moscow Stage: limestones, dolomites, clays; 6 - Bajos-Kellovian deposits of paleodolines: ferruginous-terrigenous-carbonate weathering crusts; 7 - Kellovian-Kimeridge clays; 8 - Tithonian-Albian deposits: sands, clays, siltstones; 9, 10 - only on the profiles (see Fig. 3). Fig. 3): 9 - limonitized (goethitized) siderites, 10 - Quaternary sediments of different genesis, undivided; 11 - geological boundaries: a - reliable, b - assumed; 12 - Shankinka location

Download (859KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Out-of-scale scheme of the cross-sectional structure of the Grigorovo-Nesterovo paleodolin and its relationships with the host and overlying sedimentary complexes. For notation see Fig. 1

Download (290KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Scheme of relationships between different-age rocks in the western side of the Fedkovskaya River valley (left) and sketch of clearing in the zone of development of phosphatized rocks of the Shankinka ore occurrence (right, length of the scale bar 0.1 m). 1 - montmorillonite clays with carbonate rock gravels, rare ferruginous oolites and lenses of quartz sand; 2 - Carboniferous limestones and boulders of pelletized limestones; 3 - redeposited limonitized massive siderites; 4 - lens of oolitic sideritolites; 5 - overlying black (micaceous and bituminous) clays of the Oxfordian Stage; 6 - nodules of delvoxite; 7 - zones with newly formed mitridatite; 8 - zone of newly formed fluorapatite and crandallite; 9 - Quaternary fluvioglacial deposits

Download (302KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Montmorillonite from the phosphatization zone. a - stuft 11×10×4 cm; b - differential heating curve, asterisk marks the position of high-temperature endothermic effects; c - diffractogram of clay substance without additional preparation (Mtm - montmorillonite, Q - quartz)

Download (410KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Nodules of dark delvoxite in phosphatized sideritolites. a - 10×6×4 cm piece; b - typical structure of amorphous ferrophosphate nodules. The inner zone is composed of light brown delvoxite, thin dark brown outer zone is amorphous phosphate close to richelite, nodule size 2.5×1.5 cm; c - pseudomorphosis of yellow delvoxite and red-orange phosphatized siderogel by radial-radial aggregate of unidentified mineral; d - Raman spectrum, bands corresponding to the vibrations are marked: 1 - n1-4(PO4)3-, 2 - n1-4(SO4)2-, 3 - water; e - diffractogram of partially crystallized ferrophosphate powder showing superposition of amorphous halo and weakly pronounced reflexes corresponding to the main reflexes of mitridatite (Mt)

Download (681KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Mithridatite. a - banded aggregate with alternating zones of denser (darker) and friable (lighter) hidden crystalline dirty-green mithridatite, 10×9×9 cm; b - successive pseudomorphosis of mithridatite by goethite, which previously replaced coarse-crystalline siderite; c - microcrystalline crust of mitridatite lining the cavity in the nodule of delvoxite; d - typical diffractogram of hidden crystalline aggregate of mitridatite (Mt - mitridatite, Q - quartz)

Download (723KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Fluorapatite. a - complete pseudomorphosis of fluorapatite (Ap) and mithridatite (Mt) on cellular aggregate of goethite, hidden crystalline crandallite (Kr) develops along cracks, width of the field of view - 5 cm; b - pseudomorphosis of fluorapatite on carbonate relics of septa in quartzed coral; c - diffractogram of fluorapatite from the central part of the lens of phosphatized rocks (Ap - fluorapatite, Q - quartz)

Download (789KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Crandallite. a - white hidden crystalline crandallite cementing the breccia of phosphatized oolitic sideritolite, 6×6×4 cm; b - bunched aggregates of strontium-rich microcrystalline crandallite in the cavities of brecciated rocks; c - typical diffractogram of crandallite cement from the lower part of the lens of phosphatized sideritolites (Cr - crandallite, Q - quartz)

Download (497KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».