Spinels of the Kontozero volcano-plutonic complex (Kola Peninsula, Russia)

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Six minerals belonging to the spinel supergroup were found in rocks of the Kontozero volcano-plutonic complex. In addition to previously known magnetite, chromite, ulvöspinel, magnesioferrite, maghemite, and titanomaghemite were studied. Gradual transitions between magnetite, chromite, ulvöspinel, and magnesioferrite connected with the substitutions Cr3+ + Al3+ + Mg2+ ↔ 2Fe3+ + Fe2+ and Ti4+ + Fe2+ ↔ 2Fe3+. Maghemite and titanomaghemite were formed as a result of the low-temperature oxidation of magnetite and ulvöspinel. These minerals in turn replaced by hematite or by the assemblage of hematite and anatase.

Full Text

Restricted Access

About the authors

J. A. Mikhailova

Geological Institute, Kola Science Centre RAS

Author for correspondence.
Email: j.mikhailova@ksc.ru
Russian Federation, Apatity

N. I. Zabavchik

Geological Institute, Kola Science Centre RAS

Email: j.mikhailova@ksc.ru
Russian Federation, Apatity

Yа. A. Pakhomovsky

Geological Institute, Kola Science Centre RAS

Email: j.mikhailova@ksc.ru
Russian Federation, Apatity

References

  1. Arzamastsev A.A., Arzamastseva L.V., Belyatsky B.V. Alkaline volcanism of the initial stage of Paleozoic tectono-magmatic activation of the northeast of Fennoscandia: geochemical features and petrological consequences. Petrology. 1998. Vol. 6. N 3. P. 316–336 (in Russian).
  2. Arzamastsev A.A., Bea F., Belyatsky B.V., Glaznev V.N., Arzamastseva L.V., Travin A.V., Montere P. Paleozoic processes of plume-lithosphere interaction in the northeastern part of the Baltic Shield: duration, volumes, conditions of magma generation. In: Geology and minerals of the Kola Peninsula. Apatity, 2002. P. 104–145 (in Russian).
  3. Arzamastsev A.A., Glaznev V.N., Arzamastseva L.V., Bea F., Montero P. Kola alkaline province in the Paleozoic: evaluation of primary mantle magma composition and magma generation conditions. Russian J. Earth Sci. 2001. Vol. 3. N 1. P. 1–32.
  4. Arzamastsev A.A., Petrovsky M.N. Alkaline volcanism in the Kola Peninsula, Russia: Paleozoic Khibiny, Lovozero and Kontozero calderas. Proc. MSTU. 2012. Vol. 15. N 2. Р. 277–299.
  5. Balaganskaya E.G., Timmerman M.Ya., Liferovich R.P., Kirnarsky Yu.M. 40Ar/39Ar dating of phlogopite from phoscorite of the Kontozersky complex, Kola alkaline carbonatite province, Baltic shield. In: Geochemistry of igneous rocks. Moscow: GEOKHI, 2002. P. 16–17 (in Russian).
  6. Barnes S.J., Roeder P.L. The range of spinel compositions in terrestrial mafic and ultramafic rocks. J. Petrol. 2001. Vol. 42. N 12. P. 2279–2302.
  7. Belonin M.D., Golubeva V.A., Skublov G.T. Factor analysis in geology. Moscow: Nedra, 1982. 270 p. (in Russian).
  8. Borodin L.S., Gladkikh V.S. New data on the petrography and geochemistry of volcanogenic alkaline rocks of the Kontozero Formation. In: New data on the geology, mineralogy and geochemistry of alkaline rocks. Moscow: Nauka, 1973. P. 48–55 (in Russian).
  9. Bosi F., Biagioni C., Pasero M. Nomenclature and classification of the spinel supergroup. Eur. J. Miner. 2019. Vol. 31. N 1. P. 183–192.
  10. Buddington A.F., Lindsley D.H. Iron-titanium oxide minerals and synthetic equivalents. J. Petrol. 1964. Vol. 5. N 2. P. 310–357.
  11. Bulakh A.G., Zolotarev A.A., Krivovichev V.G. Structure, isomorphism, formulas, classification of minerals. Saint Petersburg: Saint Petersburg State University Publishing House, 2014. 133 p. (in Russian).
  12. de Oliveira M.T.G., Formoso M.L., Da Costa M.I., Meunier A. The titanomagnetite to titanomaghemite conversion in a weathered basalt profile from southern Parana Basin, Brazil. Clays and Clay Minerals. 2002. Vol. 50. N 4. P. 478–493.
  13. Downes H., Balaganskaya E., Beard A., Liferovich R., Demaiffe D. Petrogenetic processes in the ultramafic, alkaline and carbonatitic magmatism in the Kola Alkaline Province: a review. Lithos. 2005. Vol. 85. N 1–4. Р. 48–75.
  14. Dunlop D.J., Ödemir Ö. Rock magnetism: Fundamentals and frontiers. Cambridge, U. K.: Cambridge University Press, 1997. 565 р.
  15. Dupuis C., Beaudoin G. Discriminant diagrams for iron oxide trace element fingerprinting of mineral deposit types. Miner. Deposita. 2011. Vol. 46. P. 319–335.
  16. Fabriès J. Spinel-olivine geothermometry in peridotites from ultramafic complexes. Contrib. Miner. Petrol. 1979. Vol. 69. N 4. P. 329–336.
  17. Ge K., Williams W., Liu Q., Yu Y. Effects of the core-shell structure on the magnetic properties of partially oxidized magnetite grains: Experimental and micromagnetic investigations. Geochem. Geophys. Geosystems. 2014. Vol. 5. N 5. P. 2021–2038.
  18. Guide to identification of ore minerals in reflected light. Chvileva T.N., Bezsmertnaya M.S., Spiridonov E.M.M. et al. Moscow: Nedra, 1988. 504 p. (in Russian).
  19. Housden J., O’Reilly W. On the intensity and stability of the natural remanent magnetization of ocean floor basalts. Physics Earth Planet. Interiors. 1990. Vol. 64. N 2–4. Р. 261–278.
  20. Huang W., Niu S., Dekkers M.J., Lippert P.C., Bilardello D., Solheid P., Zhang B., Dupont-Nivet G., van Hinsbergen D.J.J., Ding L. Remagnetization under hydrothermal alteration of South Tibetan Paleocene lavas: Maghemitization, hematization, and grain size reduction of (titano) magnetite. J. Geophys. Res.: Solid Earth. 2023. Vol. 128. N 3. P. 1–26.
  21. Kirichenko L.A. Kontozero series of carboniferous rocks on the Kola Peninsula. Leningrad: Nedra, 1970, 110 p. (in Russian).
  22. Kozlov E., Fomina E., Khvorov P. Factor analysis of XRF and XRPD data on the example of the rocks of the Kontozero carbonatite complex (NW Russia). Part II: Geological interpretation. Crystals. 2020. Vol. 10. N 10. P. 873.
  23. Kukharenko A.A., Bulakh A.G., Ilyinsky G.A., Shinkarev N.F., Orlova M.P. Metallogenic features of alkaline formations of the eastern part of the Baltic Shield. Proc. Leningrad Soc. Naturalists. 1971. Vol. LXXII. N 2. Р. 219–274 (in Russian).
  24. Kukharenko A.A., Orlova M.P., Bulakh A.G., Bagdasarov E.A., Rimskaya-Korsakova O.M., Nefedov E.I., Ilyinsky G.A., Sergeev A.S., Abakumova B.N. Caledonian complex of ultrabasic, alkaline rocks and carbonatites of the Kola Peninsula and North Karelia (geology, petrology, mineralogy and geochemistry). Moscow: Nedra, 1965. 772 р. (in Russian).
  25. O’Reilly W. The identification of titanomaghemites: model mechanisms for the maghemitization and inversion processes and their magnetic consequences. Physics Earth Planet. Interiors. 1983. Vol. 31. N 1. P. 65–76.
  26. Ozima M., Joshima M., Kinoshita H. Magnetic properties of submarine basalts and the implications on the structure of the oceanic crust. J. Geomagnetism Geoelectricity. 1974. Vol. 26. N 3. Р. 335–354.
  27. Petrovsky M.N. Ultra-alkaline eudialyte phonolites of the Kontozerо carbonatite paleovolcano (Kola Peninsula): Geology, mineralogy and geochemistry. Bull. Kola Sci. Center RAS. 2016. N 3(26). Р. 27–43 (in Russian).
  28. Petrovsky M.N., Savchenko Y.E. Xenogenic material in eudialyte phonolites of the Kontozero carbonatite paleovolcano. In: Proc. Fersman Sci. Session Geol. Inst. Kolsky Sci. Centre RAS. 2014. N 11. P. 164–168 (in Russian).
  29. Petrovsky M.N., Savchenko Y.E., Kalachev V.Yu. Problem of formation of eudialyte-containing phonolites of the Kontozero carbonatite paleovolcano (Kola Peninsula) // Zapiski RMO (Proc. Russian Miner. Soc.). 2011. Vol. 140. N 3. Р. 1–24 (in Russian).
  30. Pyatenko I.K., Osokin E.D. Geochemical features of the Kontozero carbonatite paleovolcano on the Kola Peninsula. Geochemistry. 1988. N 5. Р. 723–737 (in Russian).
  31. Pyatenko I.K., Saprykina L.G. On the discovery of carbonatite lavas and pyroclasts in the Paleozoic sedimentary-volcanic strata of the Kontozero region on the Kola Peninsula. Doklady USSR Acad. Sci. 1976. Vol. 229. N 4. P. 919–921.
  32. Pyatenko I.K., Saprykina L.G. Petrological features of alkaline basaltoids and volcanic carbonatites of the Russian Platform. In: Petrology and petrochemistry of ore-bearing igneous formations. Moscow: Nauka, 1981. P. 233–255 (in Russian).
  33. Ramdohr P. The ore minerals and their intergrowths. New York: Pergamon, 1980. 440 p.
  34. Readman P.W., O’Reilly W. The synthesis and inversion of non-stoichiometric titanomagnetites. Phys. Earth Planet. Interiors. 1971. Vol. 4. N 2. P. 121–128.
  35. Sauerzapf U., Lattard D., Burchard M., Engelmann R. The titanomagnetite–ilmenite equilibrium: new experimental data and thermo-oxybarometric application to the crystallization of basic to intermediate rocks. J. Petrol. 2008. Vol. 49. N 6. P. 1161–1185.
  36. Van Velzen A., Zijderveld J. Effects of weathering on single-domain magnetite in early Pliocene marine marls. Geophys. J. Int. 1995. Vol. 121. N 1. Р. 267–278.
  37. Vlodavets V.I. About two new deposits of alkaline rocks on the Kola Peninsula. Doklady USSR Acad. Sci. 1928. P. 361 (in Russian).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Geological scheme of the Kontozero complex after (Saprykina et al., 1978), simplified (a) and the cross section along A–B line (б). The cross section shows the position of wells No 6 (C-6) and No 7 (C-7), drilled by the Lovozero GRP in the period from 1970 to 1977.

Download (75KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Rocks of the Kontozero complex. a – augitite (sample KT-33/1). Phenocrysts are represented by olivine (gray in the photo) and diopside (green); б – carbonatite tuff (sample KT-1/2), consisting of fragments of carbonatite lavas and carbonate grains; в – silicate-carbonatite tuff (sample KT-25/3-1), composed of fragments of silicate and carbonate rocks and minerals; г – contact of carbonatite lava (top left) and siltstone (bottom right) (sample KNT-6/726.0). Photos of polished thin sections in transmitted light.

Download (107KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Maghemite rim around magnetite in silicate-carbonatite tuff (sample KNT-6/831.0). a – BSE image; aн. 1 and aн. 2 are points of analyses presented in Tables 1 and 2 respectively; б – photo in reflected light. Di – diopside; Phl – phlogopite.

Download (53KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Chemical composition of “unaltered” spinel supergroup minerals from rocks of the Kontozero complex. a – results of the factor analysis of data on the composition (apfu) of “unchanged” spinel supergroup minerals. Fields delineated by dotted lines unite points corresponding to chromite, ulvöspinel and magnesioferrite. For example, only two analyses (KT-6/6-1 and KT-25/3-1) correspond to magnesioferrite. The remaining points correspond to magnetite; б – two main substitution schemes revealed on the basis of the results of the factor analysis; в, г – correlations of elements in chemical composition of “unchanged” spinel supergroup minerals.

Download (44KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Morphology and mineral assemblages of magnetite from rocks of the Kontozero complex. a – zonal magnetite grain in augitite (sample KT-28/2). There are melt inclusions consisting of diopside and serpentine in the core; б – magnetite surrounded by perovskite and titanite in augitite (sample KT-33/1a); в – magnetite with ilmenite lamellae in alkali basalt (sample KT-22/1); г – magnetite in nepheline syenite (sample KT-27/5-1). Adr – andradite, Afs – К-Na feldspar, Di – diopside, Ilm – ilmenite, Mag – magnetite, Mag(Cr) – Cr-rich magnetite, Mag(Ti) – Ti-rich magnetite, Nph – nepheline, Phl – phlogopite, Prv – perovskite, Tmgh – titanomaghemite, Ttn – titanite. BSE images.

Download (77KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Morphology and mineral assemblages of magnetite from rocks of the Kontozero complex. a – magnetite surrounded by maghemite and calcite (bottom right) and chromite surrounded by magnetite and maghemite (top left) in carbonatite tuff (sample KT-6/5); б – detailed image of Fig. a; в – zonal skeletal magnetite crystal from silicate-carbonatite tuff (sample KNT-51a/07): the core is Cr-rich magnetite, and the rim does not contain chromium; г–e – images of a zonal skeletal magnetite crystal in the characteristic radiation of Fe, Ti and Cr. Ab – albite; Ant – anatase; Cal – calcite; Сhr – chromite; Dol – dolomite; Mag – magnetite; Mag(Ti) – Ti-rich magnetite; Mag(Cr) – Cr-rich magnetite; Mgh – maghemite. BSE images (a–c) and images in the characteristic radiation of the elements indicated in the upper right corner of each of the figures (d–e).

Download (87KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Morphology and mineral assemblages of maghemite and titanomaghemite from rocks of the Kontozero complex. a – maghemite in association with anatase in silicate-carbonatite tuff (sample KONT-2/07); б – titanomaghemite grain with inclusions of anatase, dolomite, siderite, and chalcopyrite in silicate-carbonatite tuff (sample KT-32/1); в – maghemite in association with anatase, calcite and albite in carbonatite tuff (sample KT-6/5); г – maghemite grain in silicate-carbonatite tuff (sample KNT-51a-07); д – hematite(?) rims around maghemite in carbonatite tuff (sample KT-6/5); e – titanomaghemite in augitite (sample KT-28/2). Ab – albite, Afs – К-Na feldspar, Ant – anatase, Brt – barite, Cal – calcite, Ccp – chalcopyrite, Di – diopside, Dol – dolomite, Fap – fluorapatite; Hem(?) – hematite(?), Mgh – maghemite, Phl – phlogopite, Qz – quartz, Tmgh – titanomaghemite, Sd – siderite. BSE images (a–g, e) and photo in reflected light (d).

Download (68KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Morphology and mineral assemblages of spinel supergroup minerals from rocks of the Kontozero complex. a – ulvöspinel grains in fine-grained groundmass of augitite (sample KT-30/1); б – ulvöspinel rim around Cr-rich magnetite in augitite (sample KT-30/1); в – chromite grains within forsterite phenocrysts in augitite (sample KT-30/1); г – detailed image of Fig. в; д – chromite surrounded by magnetite rim in silicate-carbonatite tuff (sample KNT-51a/07); e – Cr-rich magnetite surrounded by “Cr-maghemite” rim in silicate-carbonatite tuff (sample KT-6/1). Aeg – aegirine, Afs – K-Na feldspar, Ant – anatase, Cal – calcite, Chl – chlorite, Chr – chromite, Di – diopside, Dol – dolomite, Fap – fluorapatite, Fo – forsterite, Mag – magnetite (including Mag(Cr) – Cr-rich magnetite), Cr-Mgh – “Cr-maghemite”, Phl – phlogopite, Srp – serpentine, Uspl – ulvöspinel. BSE images.

Download (71KB)
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».