CARBON ISOTOPE COMPOSITION AND RAMAN GEOTHERMOMETRY OF GRAPHITE FROM THE PESTPAKSHA DEPOSIT (KOLA REGION): CONDITIONS OF ORE MINERALIZATION

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

A comprehensive study of graphite from the Pestpaksha deposit (Lapland Granulite Belt, Kola Region) has been conducted, including Raman-based temperature determination and carbon isotopic characterization. C and O isotopic compositions of carbonates from rocks adjacent to graphite ores have also been studied. The structural control of the graphite mineralisation indicates that it was crystallised from the fluid phase. The crystallization of graphite was found to have taken place at a temperature of about 600°C at the retrograde stage of the metamorphic event. Large variations in carbon isotopic composition (δ13CV-PDB from –18.5‰ to –29.0‰) can be explained either by the mechanism of Rayleigh depletion of C-O-H fluid with a high CO2 fraction in a closed system relative to this fluid, or by mixing of carbon from two isotopically contrasting sources. These sources may be the 13C-poor methane-bearing fluids produced during degassing of metamorphic rocks and the anomalously enriched 13C carbonates (δ13CV-PDB ~ +14‰) observed in this study, which are similar in isotopic characteristics to carbonate rocks of the Lomagundi-Jatulian event. In the Rayleigh depletion model, these specific rocks are considered to be the product of crystallization of the residual fluid. Irrespective of the formation model adopted, the available evidence suggests that Pestpaksha graphite inherited its isotopic signature (δ13CV-PDB of about –25‰) from hydrocarbons and is most likely derived from a metamorphic event.

About the authors

E. N. Fomina

Geological Institute of Kola Science Centre of Russian Academy of Sciences

Email: fomina_e.n@mail.ru
Apatity, Russia

E. N. Kozlov

Geological Institute of Kola Science Centre of Russian Academy of Sciences

Apatity, Russia

V. N. Reutsky

Institute of Geology and Mineralogy, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences

Novosibirsk, Russia

M. Yu. Sidorov

Geological Institute of Kola Science Centre of Russian Academy of Sciences

Apatity, Russia

A. A. Kompanchenko

Geological Institute of Kola Science Centre of Russian Academy of Sciences

Apatity, Russia

References

  1. Simandl G.J., Paradis S., Akam C. Graphite deposit types, their origin, and economic significance / Symposium on Strategic and Critical Materials Proceedings (November 13–14, 2015). British Columbia Geological Survey Paper 2015-3. Eds. G.J. Simandl, M. Neetz. Victoria, British Columbia: British Columbia Ministry of Energy and Mines, 2015. P. 163–171.
  2. Landis C.A. Graphitization of dispersed carbonaceous material in metamorphic rocks // Contributions to Mineralogy and Petrology. 1971. V. 30. № 1. P. 34–45. https://doi.org/10.1007/bf00373366
  3. Pasteris J.D. Causes of the uniformly high crystallinity of graphite in large epigenetic deposits // Journal of Metamorphic Geology. 1999. V. 17. № 6. P. 779–787. https://doi.org/10.1046/j.1525-1314.1999.00231.x
  4. Luque F.J., Huizenga J.-M., Crespo-Feo E., Wada H., Ortega L., Barrenechea J.F. Vein graphite deposits: geo- logical settings, origin, and economic significance // Mineralium Deposita. 2013. V. 49. № 2. P. 261–277. https://doi.org/10.1007/s00126-013-0489-9
  5. Luque F.J., Crespo-Feo E., Barrenechea J.F., Ortega L. Carbon isotopes of graphite: Implications on fluid history // Geoscience Frontiers. 2012. V. 3. № 2. P. 197–207. https://doi.org/10.1016/j.gsf.2011.11.006
  6. Лохов К.И., Астафьев Б.Ю., Воинова О.А. Матуков Д.И., Антонов А.В., Прасолов Э.М., Прилепский Э.Б., Богомолов Е.С. Возраст и генезис раннедокембрийской графитовой минерализации Кольского полуострова // Региональная геология и металлогения. 2006. Т. 28. С. 89–99.
  7. Волкова С.А., Ильичёва О.М., Кузнецов О.Б. Рентгенографическое изучение графитсодержащих пород рудопроявления Пестпакша и структурные особенности графита // Литология и полезные ископаемые. 2011. Т. 4. С. 407–413.
  8. Korja A., Tuisku P., Pernu T., Karhu J.A. Field, petrophysical and carbon isotope studies on the Lapland Granulite Belt: implications for deep continental crust // Terra Nova. 1996. V. 8. № 1. P. 48–58. https://doi.org/10.1111/j.1365-3121.1996.tb00724.x
  9. Астафьев Б.Ю., Воинова О.А., Лохов К.И., Матуков Д.И., Прасолов Э.М., Прилепский Э.Б., Богомолов Е.С. Возраст и генезис раннедокембрийской графитовой минерализации Лапландского пояса (Кольский полуостров) // Отечественная геология. 2006. № 4. С. 75–82.
  10. Case G., Karl S.M., Regan S.P., Johnson C.A., Ellison E.T., Caine J.S., Holm-Denoma C.S., Pianowski L.S., Benowitz J. Insights into the metamorphic history and origin of flake graphite mineralization at the Graphite Creek graphite deposit, Seward Peninsula, Alaska, USA // Mineralium Deposita. 2023. V. 58. № 5. P. 939–962. https://doi.org/10.1007/s00126-023-01161-3
  11. Lünsdorf N.K., Dunkl I., Schmidt B., Rantitsch G., von Eynatten H. Towards a Higher Comparability of Geothermometric Data Obtained by Raman Spectroscopy of Carbonaceous Material. Part 2: A Revised Geothermometer // Geostandards and Geoanalytical Research. 2017. V. 41. № 4. P. 593–612. https://doi.org/10.1111/ggr.12178
  12. Henry D.G., Jarvis I., Gillmore G., Stephenson M.H. Raman spectroscopy as a tool to determine the thermal maturity of organic matter: Application to sedimentary, metamorphic and structural geology // Earth-Science Reviews. 2019. V. 198. Art. № 102936. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2019.102936
  13. Beyssac O., Goffé B., Chopin C., Rouzaud J.-N. Raman spectra of carbonaceous material in metasediments: a new geothermometer // Journal of Metamorphic Geology. 2002. V. 20. № 9. P. 859–871. https://doi.org/10.1046/j.1525-1314.2002.00408.x
  14. Sauerer B., Craddock P.R., Aljohani M.D., Alsamadony K., Abdallah W. Fast and accurate shale maturity determination by Raman spectroscopy measurement with minimal sample preparation // International Journal of Coal Geology. 2017. V. 173. P. 150–157. https://doi.org/10.1016/j.coal.2017.02.008
  15. Wopenka B., Pasteris J.D. Structural characterization of kerogens to granulite-facies graphite: applicability of Raman microprobe spectroscopy // American Mineralogist. 1993. V. 78. № 5–6. P. 533–557.
  16. Ray J.S. Carbon isotopic variations in fluid-deposited graphite: evidence for multicomponent Rayleigh isotopic fractionation // International Geology Review. 2009. V. 51. № 1. P. 45–57. https://doi.org/10.1080/00206810802625057
  17. Rumble D., Hoering T.C. Carbon isotope geochemistry of graphite vein deposits from New Hampshire, U.S.A // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1986. V. 50. № 6. P. 1239–1247. https://doi.org/10.1016/0016-7037(86)90407-2
  18. Hodgskiss M.S.W., Crockford P.W., Turchyn A.V. Deconstructing the Lomagundi-Jatuli Carbon Isotope Excursion // Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 2023. V. 51. № 1. P. 301–330. https://doi.org/10.1146/annurev-earth-031621-071250

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 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».