Geochemical Thermometry of Ore-Bearing Gabbronorites from the Apophisis of the Yoko-Dovyren Massif: Composition, Amount of Olivine, and Conditions of Sulphide Saturation in the Parental Magma

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The temperature and compositional parameters of the parental magma of the ore-bearing apophysis DV10 from the Yoko-Dovyren massif are estimated based on the results of thermodynamic modeling the equilibrium crystallization of melts of 24 samples, following the method of geochemical thermometry. Thermometric calculations were carried out using the COMAGMAT-5.3 program with a step of 0.5 mol. % to a maximum degree of crystallization 75–85% under oxygen fugacity controlled by the QFM buffer. The model order of mineral crystallization corresponds to the sequence: olivine (Ol) + + Cr-Al spinel (Spl) → plagioclase (Pl) → high-Ca pyroxene (Cpx) → orthopyroxene (Opx). Silicate-sulfide immiscibility was modeled to occur mostlybefore the onset of plagioclase crystallization, being consistent with sulfide saturation of the parental magma. The results of calculations demonstrate the convergence and intersection of the model liquid lines of descent at temperatures of about 1185°C. When applied to the average composition of the DV10 apophysis, this temperature indicates the existence of a suspension of the original crystals (52.1 wt. % cumulus olivine (Fo83.6), 2.3 wt. % plagioclase (An79.7), 0.24% clinopyroxene (Mg# 88.8), 1 wt. % aluminochromite (Cr# 0.62)) and about 0.2% sulfide liquid in a moderately magnesian melt (53.6 wt. % SiO2, 7.4 wt. % MgO). At that the solubility of sulfide sulfur (SCSS) was estimated to be 0.083 wt. %. This heterogeneous system had a viscosity of 4.71 log. units (Pa · s) and an integral density of 2929 kg/m3. Such rheological properties do not contradict the possibility of the migration and emplacement of the protocumulus mush from the main Dovyren chamber. However, a more probable scenario includes a localized accumulation of olivine in the trough-like part of the DV10 subchamber, which preceded or occurred in parallel to the accumulation of segregated sulfides.

Full Text

Restricted Access

About the authors

I. V. Pshenitsyn

Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: lotecsi@gmail.com
Russian Federation, Moscow

A. A. Ariskin

Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry, Russian Academy of Sciences; Faculty of Geology, Moscow State University

Email: lotecsi@gmail.com

геологический факультет

Russian Federation, Moscow; Moscow

S. N. Sobolev

Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: lotecsi@gmail.com
Russian Federation, Moscow

References

  1. Арискин А.А., Данюшевский Л.В., Фиорентини М.Л. и др. Петрология, геохимия и происхождение сульфидоносных и ЭПГ-минерализованных троктолитов из зоны Конникова в Йоко-Довыренском расслоенном интрузиве // Геология и геофизика. 2020. Т. 61. № 5–6. С. 748–773.
  2. Арискин А.А., Бармина Г.С. Моделирование фазовых равновесий при кристаллизации базальтовых магм. М.: Наука, 2000. 365 с.
  3. Арискин А.А., Бычков К.А., Николаев Г.С. Моделирование микроэлементного состава сульфидной жидкости в кристаллизующейся базальтовой магме: развитие концепции R-фактора // Геохимия. 2017. Т. 55. № 5. С. 453–462.
  4. Арискин А.А., Бычков К.А., Николаев Г.С., Бармина Г.С. Обновленный КОМАГМАТ-5: моделирование эффектов выделения сульфидов при кристаллизации алюмохромистой шпинели // Петрология. 2023. Т. 31. № 5. С. 552–569.
  5. Арискин А.А., Конников Э.Г., Данюшевский Л.В. и др. Довыренский интрузивный комплекс: проблемы петрологии и сульфидно-никелевой минерализации // Геохимия. 2009. Т. 47. № 5. С. 451–480.
  6. Арискин А.А., Николаев Г.С., Данюшевский Л.В. и др. Геохимические свидетельства фракционирования платиноидов иридиевой группы на ранних стадиях дифференциации довыренских магм // Геология и геофизика. 2018. Т. 59. № 5. С. 573–588.
  7. Арискин А.А., Пшеницын И.В., Дубинина Е.О. и др. Изотопный состав серы в плагиоперидотитах рудоносного апофиза Йоко-Довыренского интрузива в Северном Прибайкалье // Петрология. 2021. T. 29. № 6. С. 569–587.
  8. Бармина Г.С., Арискин А.А. Оценка химических и фазовых характеристик исходной магмы троктолитового интрузива Киглапейт (Лабрадор, Канада) // Геохимия. 2002. T. 2. № 10. С. 1071–1083.
  9. Кислов Е.В. Йоко-Довыренский расслоенный массив. Улан-Удэ: Изд. Бурятского НЦ, 1998. 265 с.
  10. Криволуцкая Н.А., Арискин А.А., Служеникин С.Ф., Туровцев Д.М. Геохимическая термометрия пород Талнахского интрузива: оценка состава расплава и степени раскристаллизованности исходной магмы // Петрология. 2001. Т. 9. № 5. С. 451–479.
  11. Лихачев А.П. Платино-медно-никелевые и платиновые месторождения. М.: Эслан, 2006. 496 с.
  12. Орсоев Д.А., Мехоношин А.С., Канакин С.В. и др. Габбро-перидотитовые силлы верхнерифейского Довыренского интрузивного комплекса (Северное Прибайкалье, Россия) // Геология и геофизика. 2018. Т. 59. № 5. С. 589–605.
  13. Пшеницын И.В., Арискин А.А., Николаев Г.С. и др. Морфология, минералогия и состав сульфидных капель в пикродолеритах из придонных апофиз Йоко-Довыренского расслоенного интрузива // Петрология. 2020. Т. 28. № 3. С. 280–297.
  14. Пшеницын И.В., Арискин А.А., Николаев Г.С. и др. Геохимия и петрология протосульфидных расплавов в рудоносном апофизе Йоко-Довыренского интрузива // Геохимия. 2022. Т. 67. № 3. С. 205–226.
  15. Радько В.А. Модель динамической дифференциации интрузивных траппов Сибирской платформы // Геология и геофизика. 1991. № 11. С. 19–27.
  16. Рябов В.В., Шевко А.Я., Гора М.П. Магматические образования Норильского района. Новосибирск: Нонпарель. Т. 1 (Петрология траппов, 2-е изд.). 2001. 407 с.
  17. Спиридонов Э.М. Рудно-магматические системы Норильского рудного поля // Геология и геофизика. 2010. Т. 51. С. 1356–1378.
  18. Френкель М.Я., Арискин А.А., Бармина Г.С. и др. Геохимическая термометрия магматических пород – принципы метода и примеры применения // Геохимия. 1987. № 11. С. 1546–1562.
  19. Ariskin A.A. Phase equilibria modeling in igneous petrology: use of COMAGMAT model for simulating fractionation of ferro-basaltic magmas and the genesis of high-alumina basalt // J. Volcanol. Geoth. Res. 1999. V. 90. № 1–2. P. 115–162.
  20. Ariskin A.A., Barmina G.S., Koptev-Dvornikov E.V. et al. Intrusive COMAGMAT: From Simple Magma Differentiation Models to Complex Algorithms Simulating the Structure of Layered Intrusions // Adv. in G., A. C., and Planet. Sci. 2023. V. 276. P. 101–119.
  21. Ariskin A.A., Bychkov K.A., Nikolaev G.S., Barmina G.S. The COMAGMAT-5: Modeling the effect of Fe-Ni sulfide immiscibility in crystallizing magmas and cumulates // J. Petrol. 2018a. V. 59. № 2. P. 283–298.
  22. Ariskin A.A., Danyushevsky L.V., Nikolaev G.S. et al. The Dovyren Intrusive Complex (Southern Siberia, Russia): Insights into dynamics of an open magma chamber with implications for parental magma origin, composition, and Cu-Ni-PGE fertility // Lithos. 2018b. V. 302–303. P. 242–262.
  23. Ariskin A.A, Nikolaev G.S., Danyushevsky L.V. et al. Genetic interpretation of the distribution of PGE and chalcogens in sulfide-mineralized rocks from the Yoko-Dovyren layered intrusion // Geochem. Int. 2018c. V. 56. № 13. P. 1322–1340.
  24. Ariskin A.A., Kislov E.V., Danyushevsky L.V. et al. Cu-Ni-PGE fertility of the Yoko-Dovyren layered massif (Northern Transbaikalia, Russia): thermodynamic modeling of sulfide compositions in low mineralized dunites based on quantitative sulfide mineralogy // Mineralium Deposita. 2016. V. 51. P. 993–1011.
  25. Barnes S.J., Le Vaillant M., Godel B., Lesher C.M. Droplets and bubbles: solidification of sulphide-rich vapour-saturated orthocumulates in the Norilsk–Talnakh Ni-Cu-PGE ore-bearing intrusions // J. Petrol. 2019. V. 60. P. 1–31.
  26. Barnes S.J., Mungall J.E., Le Vaillant M. et al. Sulfide-silicate textures in magmatic Ni-Cu-PGE sulfide ore deposits: Disseminated and net-textured ores // Amer. Mineral. 2017. V. 102. P. 473–506.
  27. Danyushevsky L.V., Plechov P.Y. Petrolog3: Integrated software for modeling crystallization processes // Geochem. Geophys. Geosyst. Geochem. Soc. 2011. V. 12. № 7. P. 1–32.
  28. Ghiorso M.S., Sack R.O. Chemical mass transfer in magmatic processes IV. A revised and internally consistent thermodynamic model for the interpolation and extrapolation of liquid-solid equilibria in magmatic systems at elevated temperatures and pressures // Contrib. Mineral. Petrol. 1995. V. 119. № 2–3. P. 197–212.
  29. Gongalsky B.I., Krivolutskaya N.A., Ariskin A.A., Nikolaev G.S. The Chineysky gabbronorite-anorthosite layered massif (Northern Transbaikalia, Russia): its structure, Fe-Ti-V and Cu-PGE deposits, and parental magma composition // Mineralium Deposita. 2016. V. 51. № 8. P. 1013–1034.
  30. Gualda G.A.R., Ghiorso M.S., Lemons R.V., Carley T.L. Rhyolite-MELTS: A modified calibration of MELTS optimized for silica-rich, fluid-bearing magmatic systems // J. Petrol. 2012. V. 53. № 5. P. 875–890.
  31. Haar L., Gallagher J.S., Kell G.S. NBS/NRC Steam Tables Thermodynamic and Transport Properties and Computer Programs for Vapor and Liquid States of Water in SI Units // Washington, [D.C.]: Hemisphere Pub. Corp. 1984. V. 57. № 9. P. 317–320.
  32. Kostitsyn Y.A., Krivolutskaya N.A., Somsikova A.V. et al. Geochemical Features of Potentially Ore-Bearing Mafic Intrusions at the Eastern Norilsk Region and Their Relationships with Lavas (NW Siberian Traps Province) // Minerals. 2023. V. 13. № 2. P. 213.
  33. Krivolutskaya N.A., Sobolev A.V. Siberian traps and Pt-Cu-Ni deposits in the Noril’sk area. 2016. Springer, 364 p.
  34. Maier W.D. Platinum-group element (PGE) deposits and occurrences: Mineralization styles, genetic concepts, and exploration criteria // J. African Earth Sci. 2005 V. 41. P. 165–191.
  35. Marsh B.D. On the crystallinity, probability of occurrence, and rheology of lava and magma // Contrib. Mineral. Petrol. 1981. V. 78. P. 85–98.
  36. Mastin L.G. Insights into volcanic conduit flow from an opensource numerical model // Geochem. Geophys. Geosyst. 2002. V. 3. № 7. P. 1–18.
  37. Naldrett A.J. Fundamentals of magmatic sulfide deposits // Magmatic Ni-Cu and PGE deposits: geology, geochemistry and genesis: reviews in economic geology. 2011. V. 17. P. 1–50.
  38. Naldrett A.J. Magmatic sulfide deposits: geology, geochemistry and exploration. Heidelberg, Berlin: Springer-Verlag, 2004. 727 p.
  39. Ripley E.M., Li C. Sulfide saturation in mafic magmas: is external sulfur required for magmatic Ni-Cu-(PGE) ore genesis // Econom. Geol. 2013. V. 108. P. 45–58.
  40. Shaw H.R. Viscosities of magmatic silicate liquids: An empirical method of prediction // Amer. J. Sci. 1972. V. 272. № 9. P. 870–893.
  41. Wager L.R., Brown G.M. Layered Igneous Rocks. Edinburgh: Oliver & Boyd, 1968. 588 p.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig.1

Download (1MB)
Indexing metadata
3. Fig.2

Download (576KB)
Indexing metadata
4. Fig.3

Download (151KB)
Indexing metadata
5. Fig.4

Download (608KB)
Indexing metadata
6. Fig.5

Download (450KB)
Indexing metadata
7. Fig.6

Download (742KB)
Indexing metadata
8. Fig.7

Download (229KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

This website uses cookies

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

About Cookies