Н.М. Лижаченко, ГЕНЕЗИС ГРАФІТУ МЕТАПЕЛІТІВ У ПІВНІЧНО-ЗАХІДНОМУ ОБРАМЛЕННІ ЛИПНЯЗЬКОГО МАСИВУ

https://doi.org/10.15407/mineraljournal.43.02.012

УДК 553.065.5 (477)

ГЕНЕЗИС ГРАФІТУ МЕТАПЕЛІТІВ У ПІВНІЧНО-ЗАХІДНОМУ ОБРАМЛЕННІ ЛИПНЯЗЬКОГО МАСИВУ (ІНГУЛЬСЬКИЙ МЕГАБЛОК УКРАЇНСЬКОГО ЩИТА)

Н.М. Лижаченко, канд. геол. наук, наук. співроб.

Державна установа "Інститут геохімії навколишнього середовища Національної академії наук України"

03142, м. Київ, Україна, пр-т Акад. Палладіна, 34-а

E-mail: lyzhachenko@gmail.com; https://orcid.org/0000-0001-8598-0551

С.І. Курило, канд. геол. наук, наук. співроб.,

Інститут наук про Землю, Словацька академія наук

974 01, м. Банська-Бистриця, Словаччина, Думбієрська, 1

E-mail: kurylo.sergiy@gmail.com; https://orcid.org/0000-0003-4466-6851

С.М. Бондаренко, канд. геол. наук, старш. наук. співроб.

Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України

03142, м. Київ, Україна, пр-т Акад. Палладіна, 34

E-mail: sbond.igmr@gmail.com; https://orcid.org/0000-0001-7948-3583

Р. Міловський, наук. співроб. Інститут наук про Землю, Словацька академія наук

974 01, м. Банська-Бистриця, Словаччина, Думбієрська, 1

Е-mail: milovskу@savbb.sk; https://orcid.org/0000-0003-1880-865X

С. Міловська, наук. співроб. Інститут наук про Землю, Словацька академія наук

974 01, м. Банська-Бистриця, Словаччина, Думбієрська, 1

Е-mail: milovska@savbb.sk; https://orcid.org/0000-0002-0260-5033

Мова: українська

Мінералогічний журнал 2021, 43 (2): 12-28

Анотація: Робота презентує результати дослідження взірців графіту та кальциту із палеопротерозойських метаморфічних порід інгуло-інгулецької серії у північно-західному обрамленні Липнязького граніт-мігматитового масиву (Інгульський мегаблок, Український щит) за допомогою петрографо-мінералогічних методів і методів ізотопної геохімії, раманівської спектроскопії та мікрозондового аналізу. Походження графіту розглянуто з позиції біогенного генезису. Об’єктом дослідження є метапеліти та окварцовані, часто сульфідизовані породи графіт-біотит-гранатового складу. Метапеліти представлені гнейсами біотитовими, графіт-біотитовими, амфіболвмісними графіт-біотитовими відмінами. Значення δС13 карбону графіту з гнейсів варіюються від (–39,4 до –33,6 ‰ (PDB)). Графіт-біотит-гранатові породи складені кварцом, біотитом, гранатом, графітом та є менш поширеними. В цих породах графіт має нерівномірний розподіл, часто формує скупчення, присутній у вигляді включень в кварці та у зростках з шаруватими силікатами. Значення δС13 карбону графіту від (–28,45 до –22,2 ‰ (PDB)). Методом раманівської спектроскопії визначено впорядковану структуру графіту в гнейсах, що характерна для умов амфіболітової фації метаморфізму. Температура метаморфізму визначена на рівні 554—630 ºС.

Ключові слова: карбон, графіт, ізотопна геохімія, раманівська спектроскопія, Овражний прояв, графітові гнейси, метаморфізм, епітаксія, Український щит.

Література:

  1. Арапов Ю.А., Бойцов В.Е., Кремчуков Г.А. Урановые месторождения Чехословакии. Москва: Недра, 1984. 445 с.
  2. Бондаренко С.М. Мінералізація Au-As типу в докембрійських комплексах Українського щита та головні чинники рудного контролю її локалізації. Мінерал. журн. 2014. 36, № 1. С. 59—73. https://doi.org/10.15407/mineraljournal
  3. Головачев А.Ф., Головачев И.А. К онтогении графита и мусковита в редкометальных пегматитах Бакенного месторождения в Калбинском хребте. Зап. Рос. минерал. об-ва. 2001. Ч. 130, вып. 3. С. 80—86.
  4. Загнитко В.Н. Изотопная геохимия карбонатных пород Украинского щита: автореф. дис. … д-ра геол.-мин. наук. Киев: Ин-т геохимии и физики минералов АН Украины, 1991. 42 с.
  5. Загнітко В.М., Лижаченко Н.М., Курило С.І. Нетипові прояви графіту Завалівського родовища Наук. вісник Нац. гірн. ун-ту. 2013. № 4. С. 10—17.
  6. Загнитко В.Н., Галий С.А., Мельников В.С., Хомяк Т.П. Генетические особенности графита в породах центральной части Украинского щита. Мінерал. зб. 1992. № 46. С. 85—96.
  7. Загнітко В.М., Монахов В.С., Веліканов Ю.Ф. Мінералогічні та ізотопно-геохімічні фактори формування Клинцівського золоторудного родовища. Мінерал. журн. 1999. 21. № 4. С. 45—56.
  8. Кочетов Р.В. Геологічна будова та механізми формування Липнязької гранітогнейсової структури: автореф. … дис. канд. геол. наук. Київ, 2007. 29 с.
  9. Летников Ф.А., Карпов И.К., Киселев А.И., Шкандрий Б.О. Флюидный режим земной коры и верхней мантии. Москва: Наука, 1977. 400 с.
  10. Лижаченко Н.М., Бондаренко С.М., Курило С.І., Сьомка В.О., Грінченко О.В. Золоторудна мінералізація в скарнах Бандурківського рудопрояву (Інгульський мегаблок, Український щит). Мінерал. журн. 2017. 39, № 2. C. 8—19. https://doi.org/10.15407/mineraljournal.39.02.008
  11. Лижаченко Н.М., Курило С.І. Ймовірна роль карбону у формуванні золоторудної мінералізації (Бандурківський прояв). Матеріали V Міжнар. геол. форуму "Геофорум-2018" (Одеса, 18—23 черв. 2018 р., УКРДГРІ). Одеса, 2018. С. 210—213.
  12. Лижаченко Н.М., Міловська С., Курило С.І., Бондаренко С.М., Юшин О.О. Досвід раманівської спектроскопії графіту Українського щита. Тези доп. наук. конф., присв. 100 ювілею Нац. акад. наук України та Держгеослужби України, 2—4 жовт. 2018 р., ІГМР ім. М.П. Семененка НАН України. Київ, 2018. С. 121—122.
  13. Нечаев С.В., Семка В.А. Скарны Украины. Киев: Наук. думка, 1989. 212 с.
  14. Фомин Ю.А., Демихов Ю.Н. Изотопный состав углерода и серы раннепротерозойских пород центральной части Украинского щита. Допов. Нац. акад. наук України. 2008, № 7. С. 123—129.
  15. Яценко В.Г., Заборовская Л.П., Покалюк В.В., Лашко С.П., Заборовский В.С., Лижаченко Н.Н. Новые данные о высокоуглеродистых шунгитоподобных породах Млынковского участка (Криворожско-Кременчугская зона, Украинский щит). Геохімія техногенезу. 2019. Вип. 2 (30). С. 33—45. https://doi.org/10.15407/geotech2019.30.033
  16. Aoya M., Kouketsu Y., Endo S., Shimizu H., Mizukami T., Nakamura D., Wallis S. Extending the applicability of the Raman carbonaceous-material geothermometer using data from contact metamorphic rocks. J. Metamorphic Geol. 2010. 28, № 9. P. 895—914.
  17. Beyssac O., Brunet F., Petitet P., Goffé B., Rouzaud J. Experimental study of the microtextural and structural transformations of carbonaceous materials under pressure and temperature. Eur. J. Mineral. 2003. 15, № 6. P. 937—951. https://doi.org/10.1127/0935-1221/2003/0015-0937
  18. Beyssac O., Goffé B., Chopin C., Rouzaud J. Raman spectra of carbonaceous material in metasediments: a new geothermometer. J. Metamorphic Geol. 2002. 20, № 9. P. 859—871. https://doi.org/10.1046/j.1525-1314.2002.00408.x
  19. Beyssac O., Goffé B., Petitet J., Froigneux E., Moreau M., Rouzaud J. On the characterization of disordered and heterogeneous carbonaceous materials by Raman spectroscopy. Spectrochimica Acta. 2003. 59, № 10. P. 2267—2276. https://doi.org/10.1016/S1386-1425(03)00070-2
  20. Beyssac O., Rouzaud J.N., Goffé B., Brunet F., Chopin C. Graphitization in a high-pressure, low-temperature metamorphic gradient: a Raman microspectroscopy and HRTEM study. Contribs Mineral. and Petrol. 2002. 143, № 1. P. 19—31. https://doi.org/10.1007/s00410-001-0324-7
  21. Bjerrum C.J., Canfield D.E. New insights into the burial history of organic carbon on the early Earth. Geochem., Geophys., Geosyst. 2004. 5, № 8. Р. 1—9. https://doi.org/10.1029/2004GC000713
  22. Bucher K., Grapes R. Petrogenesis of Metamorphic Rocks. Berlin: Springer, 2011. 428 p.
  23. Buseck P.R., Galdobina L.P., Kovalevski V.V., Rozhkova N.N., Valley J.W., Zaidenberg A.Z. Shungites: The C-rich rocks of Karelia, Russia. Canad. Mineral. 1997. 35(6). P. 1363—1378.
  24. Cody D., Alexander C., Tera F. Solid-state (1H and 13C) nuclear magnetic resonance spectroscopy of insoluble organic residue in the Murchison meteorite: a self-consistent quantitative analysis. Geochim. et Cosmochim. Acta. 2002. 66, № 10. P. 1851—1865. https://doi.org/10.1016/S0016-7037(01)00888-2
  25. Coleman D., Risatti B., Shoel M. Fractionation of carbon and hydrogen isotopes by methane-oxidizing bacteria. Geochim. et Cosmochim. Acta. 1981. 45. P. 1033—1037.
  26. De Vore G.W. Surface chemistry as a chemical control on mineral association. Geol. 1956. 64, № 1. Р. 31—35.
  27. Dissanayake C.B., Rupasinghe M.S. Gold-graphite association in granulite terrains for ore genesis. Chem. Geology. 1992. 97. P. 265—272.
  28. Ferrari A.C., Robertson J. Interpretation of Raman spectra of disordered and amorphous carbon. Phys. Rev. B. 2000. 61, № 20. P. 14095—14107.
  29. Galimov E.M. Isotope organic geochemistry. Organic Geochem. 2006. 37 (10). Р. 1200—1262. https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2006.04.009
  30. Нahn-Weinheimer P., Hirner A. Isotopic evidence for the origin of graphite. Geochem. Journ. 1981. 15. Р. 9—15.
  31. Hayes J.M. Global methanotrophy at the Archean-Proterozoic transition. Early Life on Earth. New York: Columbia Univ. press, 1994. 280 p.
  32. Hoefs J. Stable isotope geochemistry. New York: Springen-Verlag, 1997. 201 p.
  33. House C.H., Oehler D.Z., Sugitani K., Mimura K. Carbon isotopic analyses of ca. 3.0 Ga microstructures imply planktonic autotrophs inhabited Earth’s early oceans. Geology. 2013. 41, № 6. P. 651—654. https://doi.org/10.1130/G34055.1
  34. House С.Н., Schopf J.W., McKeegan K.D., Coath C.D., Harrison M., Stetter K.O. Carbon isotopic composition of individual Precambrian microfossils. Geology. 2000. 28 (8). P. 707—710. https://doi.org/10.1130/0091-7613(2000)28<707:cicoip>2.0.co;2
  35. Inagaki M., Kang F. Chapter 2 - Fundamental Science of Carbon Materials. 2014. P. 17—217. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-800858-4.00002-4
  36. Kietäväinen R., Purkamo L. The origin, source, and cycling of methane in deep crystalline rock biosphere. Front. Microbiol. 2015. https://doi.org/10.3389/fmicb.2015.00725
  37. Kouketsu Y., Mizukami T., Mori H., Endo S., Aoya M., Hara H., Nakamura D., Wallis S. A new approach to develop the Raman carbonaceous material geothermometer for low-grade metamorphism using peak width. Island Arc. 2014. 23, № 1. P. 33—50. https://doi.org/10.1111/iar.12057
  38. Luque F.J., Crespo-Feo E., Barrenechea J.F., Ortega L. Carbon isotopes of graphite: Implications on fluid history. Geosci. Frontiers. 2012. 3, Iss. 2. P. 197—207. https://doi.org/10.1016/j.gsf.2011.11.006
  39. Lyzhachenko N., Kurylо S., Hrinchenko O. REE-mineralization in host rocks of the Stankuvatske Li-deposit (Ingul megablock, Ukrainian Shield). Zb. Abstr. 9th mineral.-petrological Conf. (Bratislava, Univerzita Komenskeho, 29—30 May 2019). Bratislava, 2019. p. 35.
  40. Marais D.J. Des. Isotopic Evolution of the Biogeochemical Carbon Cycle During the Precambrian. Rews Mineral. and Geochem. 2001. 43 (1). P. 555—578. https://doi.org/10.2138/gsrmg.43.1.555
  41. Marais D.J. Des. Isotopic evolution of the biogeochemical carbon cycle during the Proterozoic Eon. Organic Geochemistry. 1997. 27. P. 185—193.
  42. Pasteris Dill J., Wopenka B. Raman spectra of graphite as indicators of dergree of metamorphysm. Canad. Mineral. 1991. 29. P. 1—9.
  43. Rahl J.M., Anderson K.M., Brandon M.T., Fassoulas C. Raman spectroscopic carbonaceous material thermometry of low-grade metamorphic rocks: Calibration and application to tectonic exhumation in Crete, Greece. Earth and Planet. Sci. Lett. 2005. 240, № 2. P. 339—354. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2005.09.055
  44. Ray J.S. Carbon isotopic variations in fluid-deposited graphite: evidence for multicomponent Rayleigh isotopic fractionation. Int. Geol. Rews. 2009. 51, № 1. P. 45—57. https://doi.org/10.1080/00206810802625057
  45. Santosh M., Wada H. Microscale isotopic zonation in graphite crystals: Evidence for channelled CO influx in granulites. Earth and Planet. Sci. Lett. 1993. 119. P. 19—26.
  46. Schidlowski M. A 3.800-million-year isotopic record of life from carbon in sedimentary-rocks. Nature. 1988. 333. P. 313—318.
  47. Thomazo C., Pinti D., Busigny V., Adera M., Hashizume K., Philippot P. Biological activity and the Earth’s surface evolution: Insights from carbon, sulfur, nitrogen and iron stable isotopes in the rock record. C.R. Palevol. 2009. 8. P. 665—678. https://doi.org/10.1016/j.crpv.2009.02.003
  48. Valley J.W., O’Neil J.R. 13C/12C exchange between calcite and graphite: A possible thermometer in Grenville marbles. Geochim. et Cosmochim. Acta. 1981. 45. P. 411—419.
  49. Valley J.W. Stable isotope geochemistry of metamorphic rocks. Eds. Valley J.W., Taylor H.P., O'Neil J.R. Stable Isotopes in High Temperature Geological Processes. Mineral. Soc. of Amer., Chelsea, 1986. P. 445—490.
  50. Wood S.A. The role of humic substances in the transport and fixation of metals of economic interest (Au, Pt, Pd, U, V). Ore Geol. Rews. 1996. 11. P. 1—31. https://doi.org/10.1016/0169-1368(95)00013-5

PDF

Українська