Rare metal concentration features at a caldera type deposit in the Miocene-Quaternary boron-lithium province of North America. Search for analogues

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

   The fact that lithium has a wide range of applications in many fields including the production of lithium-ion batteries determines an increased interest in lithium mining. The most common types of lithium raw material sources are underground brines, saline lakes (“salars”), and ore minerals. In 2021, the first and unique deposit of lithium clays was discovered in the McDermitt caldera (Nevada, USA). Its resources are estimated at 13.7 million tons of lithium carbonate with the lithium concentration of 2231 mg/l. The uniqueness of this deposit raises the interest in the formation of model ideas about lithiumclay genesis to search for analogous deposits and explore them.   The purpose of the article is to provide an overview of the geological structure and describe the main development periods of the McDermitt caldera.   The authors also characterize the potential sources of lithium (felsic igneous rocks and hydrothermal fluids), migration paths of lithium-bearing brines as well as the formation mechanism of clays with a high lithium content (hectorite, illite and smectite). A generalized formation model of this type of deposits is proposed. Particular attention is paid to the role of hydrothermal fluids as a potential additional source of lithium “supply” to the caldera basin. Key criteria characteristic of industrial accumulations of lithium of this type have been formed in order to explore and identify analogous deposits. In conclusion, the authors put forward a hypothesis about the presence of deposits that are analogous to the Thacker Pass in the McDermitt caldera in the lithium province on the Altiplano-Puna plateau in one of the calderas of the Altiplano-Puna volcanic complex, and in Eastern Kamchatka.

About the authors

D. A. Pogrebnaia

Institute of the Earth Crust SB RAS; LLC Energy Craft

Email: dapogrebnaya@energy-craft.com
ORCID iD: 0009-0008-6658-8923

A. G. Vakhromeev

Institute of the Earth Crust SB RAS; Irkutsk National Research Technical University

Email: andrey_igp@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0712-6568

References

  1. Боярко Г.Ю., Хатьков В.Ю., Ткачева Е.В. Сырьевой потенциал лития России // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2022. Т. 333. № 12. C. 7–16. doi: 10.18799/24131830/2022/12/3975. EDN: HORMRU.
  2. Kesler S.E., Gruber P.W., Medina P.A., Keoleian G.A., Everson M.P., Wallington T.J. Global lithium resources: relative importance of pegmatite, brine and other deposits // Ore Geology Reviews. 2012. Vol. 48. P. 55–69. doi: 10.1016/J.OREGEOREV.2012.05.006.
  3. Романюк Т.В., Ткачев А.В. Геодинамический сценарий формирования крупнейших мировых неоген-четвертичных бор-литиеносных провинций. М.: Светоч Плюс, 2010. 304 с.
  4. Вахромеев А.Г., Литвинова И.В., Мисюркеева Н.В., Алексеев С.В., Погребная Д.А. К минерагении лития гидроминеральной провинции Сибирской платформы // Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту) : материалы науч. конф. (г. Иркутск, 18–21 октября 2022 г.). Иркутск, 2022. Т. 20. С. 43–45. EDN: OECOKO.
  5. Вахромеев А.Г., Зелинская Е.В., Литвинова И.В., Погребная Д.А. Модель вторичного концентрирования литиеносных рассолов в кипящих флюидных системах магматогенноосадочных бассейнов гидроминеральной провинции Сибирской платформы // Геотермальная вулканология, гидрогеология, геология нефти и газа (Geothermal Volcanology Workshop 2023) : материалы Всерос. науч. конф. с междунар. участием (г. Петропавловск-Камчатский, 4–9 сентября 2023 г.). Петропавловск-Камчатский, 2023. С. 11–12.
  6. Tabelin C.B., Dallas J.A., Casanova S., Pelech T., Bournival G., Saydam S., et al. Towards a low-carbon society : a review of lithium resource availability, challenges and innovations in mining, extraction and recycling, and future perspectives // Minerals Engineering. 2021. Vol. 163. P. 106743. doi: 10.1016/j.mineng.2020.106743.
  7. Castor S.B., Henry C.D. Lithium-rich claystone in the McDermitt Caldera, Nevada, USA: geologic, mineralogical, and geochemical characteristics and possible origin // Minerals. 2020. Vol. 10. Iss. 1. P. 68. doi: 10.3390/min10010068.
  8. DiPietro J.A. Geology and landscape evolution. General principles applied to the United States. Elsevier, 2018. 580 p.
  9. Henry C.D., Castor S.B., Starkel W., Ellis B.S., Wolff J.A., Laravie J.A., et al. Geology and evolution of the McDermitt caldera, northern Nevada and southeastern Oregon, western USA // Geosphere. 2017. Vol. 13. Iss. 4. doi: 10.1130/GES01454.1.
  10. Benson T.R., Matthew A.C., Dilles J.H. Hydrothermal enrichment of lithium in intracaldera illite-bearing claystones // Science Advances. 2023. Vol. 9. Iss. 35. P. 1–10. doi: 10.1126/sciadv.adh8183.
  11. Benson T.R., Coble M.A., Rytuba J.J., Mahood G.A. Lithium enrichment in intracontinental rhyolite magmas leads to Li deposits in caldera basins // Nature Communications. 2017. Vol. 8. P. 270. doi: 10.1038/s41467-017-00234-y.
  12. Ingraffia J.T., Ressel M.W., Benson T.R. Thacker Pass lithium clay deposit, McDermitt caldera, north-central Nevada: Devitrification of McDermitt Tuff as the main lithium source // Geological Society of Nevada Special Publication. 2020. P. 395–410.
  13. Gallup D.L. Geochemistry of geothermal fluids and well scales, and potential for mineral recovery // Ore Geology Reviews. 1998. Vol. 12. Iss. 4. P. 225–236. doi: 10.1016/S0169-1368(98)00004-3.
  14. Топчиева О.М., Петровский В.А., Сухарев А.Е. Условия образования минеральных включений в гидротермальных метасоматитах г. Двугорбой, Южная Камчатка // Вестник Пермского университета. Геология. 2018. Т. 17. № 1. C. 1–10. doi: 10.17072/psu.geol.17.1.1. EDN: LAUVYD.
  15. Кирюхин А.В. Магматический фракинг и гидротермальные системы под активными вулканами // Геотермальная вулканология, гидрогеология, геология нефти и газа (Geothermal Volcanology Workshop 2020) : материалы Всерос. науч. конф. с междунар. участием (г. Петропавловск-Камчатский, 3–8 сентября 2020 г.). Петропавловск-Камчатский, 2020. C. 27–31. EDN: MWRRKH.
  16. Леднева В.П., Лурье М.Л. Некоторые особенности триасового магматизма Тунгусской синеклизы // Проблемы вулканогенно-осадочного литогенеза : сб. статей / под ред. Г.С. Дзоценидзе, И.В. Соколова, И.В. Хворовой. М.: Наука, 1974. С. 47–51.
  17. Рычагов С.Н. Гигантские газо-гидротермальные системы и их роль в формировании пародоминирующих геотермальных месторождений и рудной минерализации // Вулканология и сейсмология. 2014. № 2. C. 3–28. doi: 10.7868/S0203030614020060. EDN: SAIXYV.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).