Optical-spectroscopic and isotope-geochemical characteristics of zircons from diamond-bearing placers in Yakutia as indicators of diamond ore bodies

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Research subject. Zircon grains from diamond placers of the Molodo and Ebelyakh rivers of the Yakut Arctic. Aim. To study the indicator characteristics of zircon to determine sources of diamonds and ways of their transfer to placers; to analyze optical-spectroscopic and isotope-geochemical parameters of zircon grains, their microelemental, U-Pb, and Lu-Hf isotope composition. Materials and methods. A LA-ICP-MS analysis of the U-Pb isotopic and trace element composition of zircon was carried out using a NexION 300S mass spectrometer with an NWR 213 attachment. An analysis of the Lu-Hf isotope system was carried out using a Neptune Plus mass spectrometer with an NWR 213 attachment, located in a room of cleanliness class 7 ISO at the Geoanalitik Center for Collective Use (IGG Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, Ekaterinburg). Raman spectra were obtained using a LabRAM HR800 Evolution confocal spectrometer. CL spectra were obtained using a Jeol JSM6390LV scanning electron microscope equipped with a Horiba H-CLUE iHR500 attachment. Results. The local optical spectroscopic characteristics (Raman spectra and catholuminescence) of zircon grains were established, which made it possible to substantiate the conclusion about their high crystallinity and homogeneity (monochrony), as well as to select international zircon standards with similar characteristics for use in LA-ICP-MS analysis to ensure similar conditions for evaporation of the substance and fractionation parameters of the U and Pb elements. LA-ICPMS data on the microimpurity, U-Pb and Lu-Hf isotopic composition of zircon grains from diamond placers, as well as the dose values of their self-irradiation, are presented. Conclusions. The obtained U-Pb dating contributes to reconstructing a more precise history, character, and sequence of manifestation of kimberlite magmatism, tectonic processes, and migration routes of kimberlite material and diamonds across the Siberian craton, within the Yakut kimberlite province.

About the authors

A. M. Agashev

V.S. Sobolev Institute of Geology and Mineralogy, SB RAS; AK ALROSA PJSC

M. V. Chervyakovskaya

A.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry, UB RAS

Email: zaitseva.mv1991@gmail.com

S. L. Votyakov

A.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry, UB RAS

R. Yu. Zhelonkin

JSC Almazy Anabara

V. S. Chervyakovskiy

A.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry, UB RAS

E. A. Pankrushina

A.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry, UB RAS

A. L. Zemnukhov

JSC Almazy Anabara

N. P. Pokhilenko

V.S. Sobolev Institute of Geology and Mineralogy, SB RAS

References

  1. Агашев А.М., Серов И.В., Орихаши Ю., Толстов А.В., Николенко Е.И., Похиленко Н.П. (2019) U-Pb датирование цирконов из аллювия рек и вторичных коллекторов Якутской алмазоносной провинции. Руды и металлы, (2), 67-73.
  2. Афанасьев В.П., Агашев А.М., Орихаши Ю., Похиленко Н.П., Соболев Н.В. (2009) Палеозойский U-Pbвозраст включения рутила в алмазе V-VII разновидности из россыпей северо-востока Сибирской платформы. Докл. АН, 428(2), 228-232.
  3. Брагхфогель Ф.Ф. (1984) Геологические аспекты кимберлитового магматизма Северо-Востока Сибирской платформы. Якутск: Изд-во ЯО АН СССР, 98 с.
  4. Вотяков С.Л., Червяковская М.В., Щапова Ю.В., Панкрушина Е.А., Михалевский Г.Б., Червяковский В.С. (2022) Катодолюминесценция и спектроскопия комбинационного рассеяния света как основа для выбора референсных образцов при ЛА-ИСП-МС-анализе циркона. Геодинамика и тектонофизика, 13(2s), 0603. https://doi.org/10.5800/GT-2022-13-2s-0603
  5. Граханов С.А., Зинчук Н.Н., Соболев Н.В. (2015) Возраст прогнозируемых коренных источников алмазов на северо-востоке сибирской платформы. Докл. АН, 465(6), 715-719.
  6. Дэвис Г.Л., Соболев Н.В., Харькив А.Д. (1980) Новые данные о возрасте кимберлитов Якутии, полученные U-Pb методом по цирконам. Докл. АН СССР, 254, 175-179.
  7. Зайцев А.И., Смелов А.П. (2010) Изотопная геохронология пород кимберлитовой формации Якутской провинции. Якутск: ИГАБМ СО РАН, 107 с.
  8. Краснобаев А.А. (1986) Циркон как индикатор геологических процессов. М.: Наука, 152 с.
  9. Краснобаев А.А., Вотяков С.Л., Крохалев В.Я. (1988) Спектроскопия цирконов. Свойства, геологические приложения. М.: Наука, 150 с.
  10. Краснобаев А.А., Вотяков С.Л., Левин В.Я., Анфилогов В.Н. (2003) Цирконы алмазоносных комплексов Урала и проблема их коренных источников. Литосфера, (3), 25-40.
  11. Соболев Н.В., Белик Ю.П., Похиленко Н.П., Лаврентьев Ю.Г., Кривонос В.Ф., Поляков В.Н., Соболев В.С. (1981) Хромсодержащие пиропы в нижнекаменноугольных отложениях кютюнгдинского прогиба. Геология и геофизика, 22(3), 153-157.
  12. Соболев Н.В., Соболев А.В., Томиленко А.А., Батанова В.Г., Толстов А.В., Логвинова А.М., Кузьмин Д.В. (2015) Уникальные особенности состава вкрапленников оливина посттрапповой алмазоносной кимберлитовой трубки Малокуонамская, Якутия. Докл. АН, 463(5), 587.
  13. Соболев Н.В., Шацкий В.С., Вавилов М.А., Горяйнова С.В. (1994) Циркон высокобарических метаморфических пород складчатых областей как уникальный контейнер включений алмаза, коэсита и сосуществующих минералов. Докл. РАН, 334(4), 488-492.
  14. Червяковская М.В., Вотяков С.Л., Червяковский В.С. (2021) Изучение Lu/Hf изотопного состава цирконов с помощью многоколлекторного масс-спектрометра с индуктивно связанной плазмой Neptune Plus и приставки для лазерной абляции NWR 213. Аналитика и контроль, 25(3), 212-221.
  15. Червяковская М.В., Червяковский В.С., Вотяков С.Л. (2022) Локальный анализ микроэлементного состава силикатных минералов на масс-спектрометре NexION 300S С ЛА приставкой NWR 213: методические аспекты. Геодинамика и тектонофизика, 13(2s), 0605. https://doi.org/10.5800/GT-2022-13-2s-0605
  16. Щапова Ю.В., Вотяков С.Л., Замятин Д.А., Червяковская М.В., Панкрушина Е.А. (2020) Минералыконцентраторы d- и f- элементов: локальные спектроскопические и ЛА-ИСП-МС исследования состава, структуры и свойств, геохронологические приложения. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 427 с.
  17. Agashev A.M., Chervyakovskaya M.V., Serov I.V., Tolstov A.V., Agasheva E.V., Votyakov S.L. (2020) Source rejuvenation vs. re-heating: Constraints on Siberian kimberlite origin from U/Pb and Lu/Hf isotope compositions and geochemistry of mantle zircons. Lithos, 364-365, 105508.
  18. Agashev A.M., Orihashi Y., Pokhilenko N.P. et al. (2016) Age of Mirny Field Kimberlites (Siberia) and application of Rutile and Titanite for U–Pb dating of kimberlite emplacement by LA-ICP-MS. Geochem. J., 50, 431-438.
  19. Belousova E., Griffin W., O’Reilly S.Y., Fisher N. (2002) Igneous zircon: Trace element composition as an indicator of source rock type. Contrib. Mineral. Petrol., 143, 602-622.
  20. Black L.P., Gulson B.L. (1978) The age of the Mud Tank carbonatite, Strangways Range, Northern Territory. J. Aust. Geol. Geophys., 3, 227-232.
  21. Black L.P., Kamo S.L., Allen Ch.L., Davis D.W., Aleinikoff J.N., Valley J.W., Mundif R., Campbell I.H., Korsch R.J., Williams I.S., Foudoulis Ch. (2004) Improved 206Pb/238U microprobe geochronology by the monitoring of a trace- element-related matrix effect; SHRIMP, ID–TIMS, ELA–ICP–MS and oxygen isotope documentation for a series of zircon standards. Chem. Geol., 205(1-2), 115-140.
  22. Dawson P., Hargreave M.M., Wilkinson G.R. (1971) The vibrational spectrum of zircon (ZrSiO4). J. Phys. C: Solid St. Phys., 4(2), 240-256.
  23. Griffin W.L., Pearson N.J., Belousova E.A., Jackson S.E., O’reilly S.Y., Achterberg E.Van, Hee S.R. (2000) The Hf isotope composition of cratonic mantle: LAM-MCICPMS analysis of zircon megacrysts in kimberlites. Geochim. Cosmochim. Acta, 64, 133-147.
  24. Jackson S.E., Norman J.P., William L.G., Belousova E.A. (2004) The application of laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry to in situ U-Pb zircon geochronology. Chem. Geol., 211, 47-69.
  25. Kolesov B.A., Geiger C.A., Armbruster T. (2001) The dynamic properties of zircon studied by single-crystal X-ray diffraction and Raman spectroscopy. Europ. J. Mineral., 13(5), 939-948.
  26. Lapin A.V., Tolstov A.V., Antonov A.V. (2007) Sr and Nd isotopic compositions of kimberlite and associated rocks of the Siberian craton. Dokl. Earth Sci., 414(1), 557-560.
  27. Lapin A.V., Tolstov A.V., Vasilenko V.B. (2007) Petrogeochemical characteristics of the kimberlites from the middle Markha region with application to the problem of the geochemical heterogeneity of kimberlites. Geochem. Int., 45(12), 1197-1209.
  28. Murakami T., Chakoumakos B.C., Ewing R.C., Lump-kin G.R., Weber W.J. (1991) Alpha-decay event damage in zircon. Amer. Miner., 76(9-10), 1510-1532.
  29. Nikolenko E.I., Agashev A.M., Tychkov N.S., Nikolenko A., Zhelonkin R.Y., Ragozin A.L., Afanasiev V.P., Pokhilenko N.P. (2023) In search for primary sources of placer diamonds of northeast Siberian craton: Evidence from the U–Pb ages and geochemistry of alluvial zircons. Resour. Geol., 73(1), e12317.
  30. Palenik C.S., Nasdala L., Ewing R.C. (2003) Radiation damage in zircon. Amer. Miner., 88, 770-781.
  31. Slama J., Košler J., Condon D., Crowley J., Gerdes A., Hanchar J., Horstwood M., Morris G., Nasdala L., Norberg N., Schaltegger U., Schoene B., Tubrett M., White-house M. (2008) Plesovice zircon – A new natural reference material for U–Pb and Hf isotopic microanalysis. Chem. Geol., 249, 1-35.
  32. Sobolev N.V., Tomilenko A.A., Kuz’min D.V., Logvinova A.M., Bul’bak T.A., Fedorova E.N., Nikolenko E.I., Reutskii V.N., Sobolev A.V., Batanova V.G., Grakhanov S.A., Kostrovitskii S.I., Yakovlev D.A., Anastasenko G.F., Tolstov A.V. (2018) Prospects of search for diamondiferous kimberlites in the northeastern Siberian platform. Russ. Geol. Geophys., 59(10), 1365-1379.
  33. Sun J., Tappe S., Kostrovitsky S.I., Liu Ch-Zh, Skuzovatov S.Yu., Wu F-Y. (2018) Mantle sources of kimberlites through time: A U-Pb and Lu-Hf isotope study of zircon megacrysts from the Siberian diamond fields. Chem. Geol., 479, 228-240.
  34. Syme R.W.G., Lockwood D.J., Kerr H.J. (1977) Raman spectrum of synthetic zircon (ZrSiO4) and thorite (ThSiO)4. J. Phys. C: Solid St. Phys., 10(8), 1335.
  35. Váczi T., Nasdala L. (2017) Electron-beam-induced annealing of natural zircon: a Raman spectroscopic study. Phys. Chem. Min., 44(6), 389-401.
  36. Wiedenbeck M., Hanchar J.M., Peck W.H., Sylvester P., Valley J., Whitehouse M., Franchi I. (2004) Further characterisation of the 91500 zircon crystal. Geostand. Geoanalyt. Res., 28(1), 9-39.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Agashev A.M., Chervyakovskaya M.V., Votyakov S.L., Zhelonkin R.Y., Chervyakovskiy V.S., Pankrushina E.A., Zemnukhov A.L., Pokhilenko N.P.

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».