C.І. Курило, МІНЕРАЛОГІЯ ТА ТЕРМОМАГНІТНІ ВЛАСТИВОСТІ Fе-Cr ОКСИДІВ ІЗ СЕРПЕНТИНІЗОВАНИХ УЛЬТРАБАЗИТІВ КАРНАУХІВСЬКОГО МАСИВУ (СУРСЬКА ЗЕЛЕНОКАМ’ЯНА СТРУКТУРА, УКРАЇНСЬКИЙ ЩИТ)
https://doi.org/10.15407/mineraljournal.48.03.003
УДК 549.5 + 550.38 + 552.321.6(477)
МІНЕРАЛОГІЯ ТА ТЕРМОМАГНІТНІ ВЛАСТИВОСТІ Fе-Cr ОКСИДІВ
ІЗ СЕРПЕНТИНІЗОВАНИХ УЛЬТРАБАЗИТІВ КАРНАУХІВСЬКОГО МАСИВУ
(СУРСЬКА ЗЕЛЕНОКАМ’ЯНА СТРУКТУРА, УКРАЇНСЬКИЙ ЩИТ)
C.І. Курило 1, канд. геол. наук, наук. співроб.
E-mail: kurylo.sergiy@gmail.com; orcid: 0000-0003-4466-6851
В.В. Сукач 2, д-р геол. наук, старш. дослідник, зав. відділу
E-mail: svital@ukr.net; orcid: 0000-0002-4710-7230
C.М. Бондаренко 2, канд. геол. наук, старш. наук. співроб.
E-mail: sbond.igmr@gmail.com; orcid: 0000-0001-7948-3583
Н.М. Лижаченко 1, 3, канд. геол. наук, старш. наук. співроб.
E-mail: lyzhachenko@gmail.com; orcid: 0000-0001-8598-0551
А.М. Калініченко 1, канд. геол.-мін. наук, старш. наук. співроб., пров. наук. співроб.
E-mail: akalinichenko@gmail.com; orcid: 0000-0001-7597-4617
А.І. Агапов 4, мол. наук. співроб.
E-mail: ahanig1@gmail.com; orcid: 0009-0004-8402-7848
Ю.О. Литвиненко 2, мол. наук. співроб.
E-mail: lisick8@gmail.com; orcid: 0000-0001-6609-0000
1 Інститут наук про Землю, Словацька академія наук
97411, м. Банська Бистриця, Словацька Республіка, Дюмбієрська, 1
2 Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України
03142, м. Київ, Україна, просп. Акад. Палладіна, 34
3 Державна установа "Інститут геохімії навколишнього середовища Національної
академії наук України"
03142, м. Київ, Україна, просп. Акад. Палладіна, 34-а
4 Технічний центр НАН України
04070, м. Київ, Україна, вул. Покровська, 13
Мова: українська
Мінералогічний журнал 2026, 48 (3): 03-19
Анотація: Наведено результати дослідження Fe-Cr оксидів із серпентинізованих ультрабазитів Карнаухівського масиву Сурської зеленокам’яної структури Середньопридніпровського мегаблока Українського щита. Оксиди представлені серією твердих розчинів між Fe-хромітом і Cr-магнетитом (серія Fe-хроміт — Cr-магнетит), а також магнетитом. Охарактеризовано структурно-текстурні риси, хімічний склад та магнітні властивості досліджуваних мінералів та окреслено умови їх формування. Показано, що Fe-Cr оксиди сформувались унаслідок гідротермального перетворення під час серпентинізації гарцбургіту впродовж двох (раннього та пізнього) етапів. Ранній етап характеризується відновними умовами та заміщенням Mg, Mn, Zn на Fe²⁺. На пізньому етапі гідротермального перетворення в умовах високої фугітивності кисню відбувалось заміщення Cr³⁺ і Al³⁺ на Fe³⁺, утворення пізнього магнетиту з відносно високим вмістом Ni та ореолу хлориту. Термомагнітний аналіз виявив дві феромагнітні фази з температурами Кюрі 565 і 461 °C, що відповідають магнетиту та Cr-магнетиту. За властивостями ці фази узгоджуються з існуванням як нормальної, так і інверсної шпінелі, де Cr³⁺ та Fe²⁺/Fe³⁺ займають різні кристалографічні позиції. Це підтверджує стабільність серії Fe-хроміт — Cr-магнетит як проміжної фази серед Fe-Cr шпінелідів. Модельні розрахунки свідчать, що первинна шпінель відповідала Al-збагаченому хроміту з умістом Al2O3 не менше 7 мас. %. Отримані результати підтверджують інформативність Fe-Cr оксидів для реконструкції еволюції ультрабазитів.
Ключові слова: Fe-хроміт, Cr-магнетит, магнетит, термомагнітні властивості, серпентиніти, Український щит.
References / Література
Barnes, S.J. and Roeder, P.L. (2001), The Range of Spinel Compositions in Terrestrial Mafic and Ultramafic Rocks, J. Petrol., Vol. 42, pp. 2279-2302. https://doi.org/10.1093/petrology/42.12.2279
Bobrov, A.B., Monakhov, V.S. and Sukach, V.V. (2000), Paragenerations of Metakomatiitic-Toleitic Formation in Greenstone Belts of the Ukrainian Shield, Mineral. Journ. (Ukraine), Vol. 22, No. 4, Kyiv, pp. 103-113 [in Russian].
[Бобров, А.Б., Монахов, В.С., Сукач, В.В. (2000), Парагенерации метакоматиит-толеитовой формации зеленокаменных поясов Украинского щита. Мінерал. журн. 22, № 4. С. 103—113.]
Bosi, F., Biagioni, C. and Pasero, M. (2019), Nomenclature and classification of the spinel supergroup, Europ. J. Mineral., Vol. 31, No. 1, pp. 183-192. https://doi.org/10.1127/ejm/2019/0031-2788
Bowles, J.A., Lappe, S.-C. L.L., Jackson, M.J., Arenholz, E. and van der Laan, G. (2019), Curie Temperature Enhancement and Cation Ordering in Titanomagnetites: Evidence From Magnetic Properties, XMCD, and Mössbauer Spectroscopy, Geochem., Geophys., Geosyst., Vol. 20, pp. 2272-2289. https://doi.org/10.1029/2019GC008217
Burkhard, D.J.M. (1993), Accessory chromium spinels: Their coexistence and alteration in serpentinites, Geochim. et Cosmochim. Acta, Vol. 57, рр. 1297-1306. https://doi.org/10.1016/0016-7037(93)90066-6
Cutts, J.A., Steinthorsdottir, K., Turvey, C., Dipple, G.M., Enkin, R.J. and Peacock, S.M. (2021), Deducing Mineralogy of Serpentinized and Carbonated Ultramafic Rocks Using Physical Properties With Implications for Carbon Sequestration and Subduction Zone Dynamics, Geochem., Geophys., Geosyst., Vol. 22, Iss. 9. https://doi.org/10.1029/2021GC009989
Garuti, G., Proenza, J.A. and Zaccarini, F. (2007), Distribution and mineralogy of platinum-group elements in altered chromitites of the Campo Formoso layered intrusion (Bahia State, Brazil): control by magmatic and hydrothermal processes, Mineral. Petrol., Vol. 89, pp. 159-188. https://doi.org/10.1007/s00710-006-0141-9
González-Jiménez, J.M., Kerestedjian, T., Proenza, J.A. and Gervilla, F. (2009), Metamorphism on Chromite Ores from the Dobromirtsi Ultramafic Massif, Rhodope Mountains (SE Bulgaria), Geol. Acta., Vol. 7(4), pp. 413-429. https://doi.org/10.1344/104.000001447
Grinchenko, O.V., Kurylo, M.V., Mykhailov, V.A., Mykhailova, L.S., Ohar, V.V., Omelchuk, O.V., Shevchenko, V.I., Shunko, V.V. and Shcherbak, D.M. (2006), Metallic Mineral Resources of Ukraine, Publ. and print. center "Kyiv. Univ.", Kyiv, 219 p. [in Ukrainian].
[Грінченко, О.В., Курило, М.В., Михайлов, В.А., Михайлова, Л.С., Огар, В.В., Омельчук, О.В., Шевченко, В.І., Шунько, В.В., Щербак, Д.М. (2006), Металічні корисні копалини України. Підручн. ВПЦ "Київ. ун-т". Київ. 219 с.]
Hatert, F. and Burke, E.A.J. (2008), The IMA-CNMNC Dominant-Constituent Rule Revisited and Extended, Canad. Mineral., Vol. 46, pp. 717-728. https://doi.org/10.3749/canmin.46.3.717
Hodel, F., Macouin, M., Triantafyllou, A., Carlut, J., Berger, J., Rousse, S., Ennih, N. and Trindade, R.I.F. (2017), Unusual massive magnetite veins and highly altered Cr-spinels as relics of a Cl-rich acidic hydrothermal event in Neoproterozoic serpentinites (Bou Azzer ophiolite, Anti-Atlas, Morocco), Precambr. Res., Vol. 300, pp. 151-167. https://doi.org/10.1016/j.precamres.2017.08.005
Hodel, F., Macouin, M., Trindade, R.I.F., Araujo, J.F.D.F., Respaud, M., Meunier, J.F., Cassayre, L., Rousse, S., Drigo, L. and Schorne-Pinto, J. (2020), Magnetic Properties of Ferritchromite and Cr-Magnetite and Monitoring of Cr-Spinels Alteration in Ultramafic and Mafic Rocks, Geochem. Geophys. Geosyst., Vol. 21(11), https://doi.org/10.1029/2020GC009227
Kądziałko-Hofmokl, M., Delura, K., Bylina, P., Jeleńska, M. and Kruczyk, J. (2008), Mineralogy and magnetism of Fe-Cr spinel series minerals from podiform chromitites and dunites from Tapadla (Sudetic ophiolite, SW Poland) and their relationship to palaeomagnetic results of the dunites, Geophys. J. Int., Vol. 175, pр. 885-900. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2008.03933.x
Kapsiotis, A. (2014), Composition and alteration of Cr-spinels from Milia and Pefki serpentinized mantle peridotites (Pindos Ophiolite Complex, Greece), Geol. Carpathica, Vol. 65(1), pp. 83-95. https://doi.org/10.2478/geoca-2013-0006
Kimball, K.L. (1990), Effects of hydrothermal alteration on the compositions of chromian spinels, Contrib Mineral Petrol, Vol. 105, pp. 337-346. https://doi.org/10.1007/BF00306543
Klein, F., Bach, W., Jöns, N., McCollom, T., Moskowitz, B. and Berquó, T. (2009), Iron partitioning and hydrogen generation during serpentinization of abyssal peridotites from 15°N on the Mid-Atlantic Ridge, Geochim. et Cosmochim. Acta, Vol. 73(22), pp. 6868-6893. https://doi.org/10.1016/j.gca.2009.08.021
Mellini, M., Rumori, C. and Viti, C. (2005), Hydrothermally reset magmatic spinels in retrograde serpentinites: formation of "ferritchromit" rims and chlorite aureoles, Contrib. Mineral. Petrol., Vol. 149(3), pp. 266-275. https://doi.org/10.1007/s00410-005-0654-y
Merlini, A., Giovanni, G. and Valeria, D. (2009), Ferritchromite and chromian-chlorite formation in mélange-hosted Kalkan chromitite (Southern Urals, Russia), Amer. Mineral., Vol. 94(10), pр. 1459-1467. https://doi.org/10.2138/am.2009.3082
Proenza, J.A., Gervilla, F., Melgarejo, J.C. and Bodinier, J.L. (1999), Al- and Cr-rich chromitites from the Mayari-Baracoa ophiolitic belt (eastern Cuba); consequence of interaction between volatile-rich melts and peridotites in suprasubduction mantle, Econ. Geol., Vol. 94, pp. 547-566. https://doi.org/10.2113/gsecongeo.94.4.547
Roeder, P.L. and Reynolds, I. (1991), Crystallization of Chromite and Chromium Solubility in Basaltic Melts, J. Petrol., Vol. 32, pp. 909-934. https://doi.org/10.1093/petrology/32.5.909
Saumur, B.M. and Hattori, K. (2013), Zoned Cr-spinel and ferritchromite alteration in forearc mantle serpentinites of the Rio San Juan Complex, Dominican Republic, Mineral. Mag., Vol. 77(1), pр. 117-136. https://doi.org/10.1180/minmag.2013.077.1.11
Steinthorsdottir, K., Dipple, G.M., Cutts, J.A., Turvey, C.C., Milidragovic, D. and Peacock, S.M. (2022), Formation and Preservation of Brucite and Awaruite in Serpentinized and Tectonized Mantle in Central British Columbia: Implications for Carbon Mineralization and Nickel Mining, J. Petrol., Vol. 63(11), https://doi.org/10.1093/petrology/egac100
Stetsenko, M.E. and Stetsenko, N.S. (1992), Ultrabasic Rocks of the Ukrainian Shield: Massifs and Occurrences, Nauk. dumka, Kyiv, 256 p. [in Russian].
[Стеценко, М.Е., Стеценко, Н.С. (1992), Ультрабазиты Украинского щита. Массивы и проявления. Киев: Наук. думка. 256 с.]
Stevens, R.E. (1944), Composition of some chromites of the western hemisphere, Amer. Mineral., Vol. 29, pp. 1-34.
Sukach, V.V. and Ilvytskyi, M.M. (2005), Coll. Sci. Works UkrDGRI, No. 2, Kyiv, pp. 63-69 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.33573/ujoh2005.01.069
[Сукач, В.В., Ільвицький, М.М. (2005), Розшаровані коматіїтові потоки Сурської зеленокам’яної структури та їх потенційна металоносність. Зб. наук. пр. УкрДГРІ. № 2. С. 63—69.]
Sukach, V.V., Bondarenko, S.M., Kurylo, S.I., Kalinichenko, A.M., Syomka, V.O., Snisar, V.P. and Maslak-Hudima, N.P. (2025), Geological structure and useful minerals of Ukraine, Coll. Abstr. All-Ukr. Sci. Conf., Kyiv, 16-17 Septem., 2025, M.P. Semenenko IGMOF NAS Ukraine, Kyiv, pp. 105-108 [in Ukrainian].
[Сукач, В.В., Бондаренко, С.М., Курило, С.I., Каліниченко, А.М., Сьомка, В.О., Снісар, В.П., Маслак-Гудима, Н.П. (2025), Геологічна будова та корисні копалини України: Зб. тез Всеукр. наук. конф., Київ, 16—17 верес. 2025. ІГМР НАН України. Київ. С. 105—108.]
Sukach, V.V., Isakov, L.V., Hoholev, K.I., Kotenko, M.S. and Khomych, Yu.E. (2023), Pegmatites in Sura and Verkhivtseve greenstone belts of the Middle Dnipro region, Ukrainian Shield, Miner. Resour. Ukraine, No. 3, Kyiv, pp. 8-16 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.31996/mru.2023.3.8-16
[Сукач, В.В., Ісаков, Л.В., Гоголев, К.І., Котенко, М.С., Хомич, Ю.Є. (2023), Пегматити Сурської та Верхівцівської зеленокам’яних структур Середнього Придніпров’я, Український щит. Мінеральні ресурси України. № 3. С. 8—16.]
Sukach, V.V. (2014), Mezoarchean Greenstone Structures of the Middle Dnieper Area of the Ukrainian Shield: Stratigraphic Sections, Substance Composition and Age, Mineral. Journ. (Ukraine), Vol. 36, No. 2, Kyiv, pp. 77-91 [in Russian].
[Сукач, В.В. (2014), Мезоархейские зеленокаменные структуры Среднего Приднепровья Украинского щита: стратиграфические разрезы, вещественный состав и возрастная корреляция. Мінерал. журн. 36, № 2. С. 77—91.]
Teixeira, R.J., Neiva, A.M.R. and Gomes, M.E.P. (2012), Chromian spinels and magnetite of serpentinites, steatitic rocks, tremolite asbestos and chloritites from Bragança massif, northeastern Portugal, Periodico di Mineralogia, Vol. 81(2), pp. 237-256. https://doi.org/10.2451/2012PM00014
Yanyshpolsky, V.V., Alekseytsev, Yu.O., Dudchenko, N.O., Virko, S.V., Ponomarenko, O.M. and Brik, O.B. (2014), Device for Determination of Curie Temperature and Identification of Magnetic Minerals in Ores and Magnetic Materials, Patent UA 94514 U, Reported on 07/28/2014, Publ. on 11/10/2014, Bull. No. 21, Kyiv [in Ukrainian].
[Янишпольський, В.В., Алєксейцев, Ю.О., Дудченко, Н.О., Вірко, С.В., Пономаренко, О.М., Брик, О.Б. (2014), Пристрій для визначення температури Кюрі та ідентифікації магнітних мінералів в рудах та магнітних матеріалах. Опубл. 10.11.2014, Бюл. № 21. Патент UA 94514 U. Київ.]
Ziemniak, S.E. and Castelli, R.A. (2003), Immiscibility in the Fe3O4-FeCr2O4 spinel binary, J. Phys. Chem. Solids, Vol. 64, pp. 2081-2091. https://doi.org/10.1016/S0022-3697(03)00237-3