Petrogenesis, georesourses, and prospects for practical use of high-aluminous rocks of the North Yenisei Ridge (East Siberia)
The relevance of the research is due to fundamental and applied aspects. The polymorphic modifications of Al2SiO5, namely kyanite, andalusite, and sillimanite - minerals of sillimanite group (MSG), are among the most important indicators of metamorphism in pelitic lithologies. The “triple point” corresponding to the equilibrium coexistence of all polymorphs Al2SiO5 is one of the most important invariant point in metamorphic petrology, and mineral associations with the participation of “triple point” polymorphs are informative for calibration of geothermobarometers. On the other hand, the Al2SiO5 polymorphs (andalusite, kyanite, and sillimanite), which are dominant constituents in aluminous metamorphic rocks of the North Yenisei Ridge, are gaining increasing importance as industrial sources for aluminum oxide, silumin, and aluminum. The polymetamorphic history of a series of metamorphic complexes of Al-rich metapelites in the Yenisei Range, with rocks containing the Al silicate triple-point assemblage (all three Al2SiO5 polymorphs) is illustrated by geologica-structural, mineralogical-petrological, and isotope geochronological evidence. In the studied aureoles, the overprinting of earlier mineral assemblages with the later ones during various geodynamic events obviously follows from the reaction microtextures and chemical zoning in minerals, the Р-T trajectories of these rocks, as well as radiometric dating. These indicator features show that the Al2SiO5 polymorphs sequentially grew as a result of a complex polymetamorphic history due to the changes in the tectonic settings. In the Teya metamorphic complex, areas of development of metapelites of andalusite-sillimanite regional metamorphism have been established, within which the promising Panimba andalusite and Teya sillimanite deposits are concentrated. Products of the superimposed kyanite-sillimanite type of metamorphism in the thrust zone form a number of bimineral (andalusitekyanite) (Mayakon, Chirimba, etc.) and polymineral (andalusite-kyanite-sillimanite) (Vorogovo, Lower Veduga, Nerazgadannoe occurrences, etc.) Analysis of the resource base of alumina-containing minerals in the region shows that a number of promising for high-alumina schists (HAS) objects have been discovered in the North Yenisei Ridge, the formation of which is genetically related to tectonic-metamorphic processes of the Grenville and Baikal orogeny. Their constituent MSG, as well as HAS containing staurolite and chloritoid, have sufficient resources for their use in industry together with the explored deposits of bauxite, alumina iron ores, and nepheline syenites.
Download file
Counter downloads: 168
Keywords
P-T-t evolution of metamorphism, high-alumina metapelites, Al2SiO5 polymorphs, bauxites, alumina iron and nepheline ores, Yenisei RidgeAuthors
| Name | Organization | |
| Kozlov Pavel S. | A.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry UrB RAS | kozlov@igg.uran.ru |
| Likhanov Igor I. | V.S. Sobolev Institute of Geology and Mineralogy SB RAS | likh@igm.nsc.ru |
| Reverdatto Vladimir V. | V.S. Sobolev Institute of Geology and Mineralogy SB RAS | rever@igm.nsc.ru |
| Sukhorukov Vasiliy P. | V.S. Sobolev Institute of Geology and Mineralogy SB RAS | svp@igm.nsc.ru |
References
Бабичев А.В., Ревердатто В.В., Полянский О.П. Лиханов И.И., Семенов А.Н. Теплогенерация за счет трения в сдвиговых зонах коры как фактор метаморфизма и анатексиса: результаты численного моделирования // Доклады Академии наук. 2019. Т. 486, № 6. С. 704-708
Баймаков А.Ю., Глазатов А.Н., Русаков М.Р., Салтыков А.М. Электротермия в производстве алюминия и алюминиево-кремниевых сплавов // Цветные металлы. 2007. № 8. С. 68-73
Бандман Н.К. Избранные труды и продолжение начатого. Новосибирск : Изд-во ИЭОПП СО РАН, 2014. 447 с
Брусаков Ю.И., Глазатов А.Н., Запщинский И.С. Изучение условий шлакообразования при электротермическом производстве алюминиево-кремниевых сплавов // Труды ВАМИ. Интенсификация производства продукции из алюминия, кремния и их сплавов. Л. : Изд-во ВАМИ, 1987. Т. 111. С. 67-77
Веригин В.Н. Электротермический способ получения алюминия и его сплавов // Труды Восточно-Сибирского филиала АН СССР. 1958. Т. 2, № 13. С. 72-86
Жабин В.В. Перспективы укрепления и развития сырьевой базы алюминиевой промышленности Сибири за счет использования безотходного и экологически чистого железоалюминиевого сырья // Состояние и перспективы развития МСБ. 2012. № 4. С. 78-89
Калужский Н.А., Добаткин В.И., Гопиенко В.Г. Перспективы электротермического производства алюминиевых сплавов // Цветные металлы. 1980. № 1. С. 40-50
Калужский Н.А., Козлов В.М., Останин Ю.Д., Черняховский Л.В. Использование плазменного нагрева для восстановления глиноземсодержащих материалов при получении алюминиевых сплавов // Труды ВАМИ. Литье и обработка алюминия. Ленинград: Изд-во ВАМИ, 1978. Т. 102. С. 59-63
Козлов П.С. Проблемы петрологии и петрохимии андалузитовых сланцев Заангарья Енисейского кряжа (на примере Панимбинского месторождения) // Проблемы геологии и металлогении Красноярского края. Новосибирск : Наука, 1989. C. 89100
Козлов П.С., Лепезин Г.Г. Петрология, петрохимия и метаморфизм пород Заангарья Енисейского кряжа // Геология и геофизика. 1995. Т. 36. С. 3-22
Козлов П.С., Филиппов Ю.Ф., Лиханов И.И., Ножкин А.Д. Геодинамическая модель эволюции Приенисейской пале-осубдукционной зоны в неопротерозое (западная окраина Сибирского кратона, Россия) // Геотектоника. 2020. Т. 54, № 1. С. 6278
Коробейников С.Н., Полянский О.П., Лиханов И.И., Свердлова В.Г., Ревердатто В.В. Математическое моделирование надвига как причины формирования андалузит-кианитовой метаморфической зональности в Енисейском кряже // Доклады Академии наук. 2006. Т. 408, № 4. С. 512-516
Костюков А.А., Киль И.Г., Никифоров В.П. Справочник металлурга по цветным металлам. Производство алюминия. Разд. 5. М.: Металлургия, 1974. 560 с
Кузнецов С.И., Медведев ГЛ. Переработка высококремнистых продуктов обогащения чадобецких бокситов методом спекания // Цветная металлургия. 1978. № 4. С. 22-39
Лепезин Г.Г. Месторождения и рудопроявления минералов группы силлиманита России и перспективы создания на их базе промышленного производства концентратов // Огнеупоры и техническая керамика. 1997. № 8. C. 27-32
Лепезин Г.Г. Стратегия развития сырьевой базы алюминиевой прмышленности России // Химия в интересах устойчивого развития. 2004. № 12. С. 511-516
Лепезин Г.Г. Состояние сырьевой базы алюминиевой промышленности России и стратегия ее развития // Маркшейдерия и недропользование. 2005. № 2. С. 19-24
Лепезин Г.Г. Минералы группы силлиманита - перспективный вид сырья для импортозамещения в огнеупорной отрасли России // Новые огнеупоры. 2016. № 5. С. 6-13
Лепезин Г.Г., Горюнов В.А. Области применения минералов группы силлиманита. // Геология и геофизика. 1988. № 5. С. 80-87
Лепезин Г.Г., Семин В.Д. Перспективы развития сырьевой базы алюминиевой промышленности Сибири // Геология и геофизика. 1989. № 2. С. 85-95
Лепезин Г.Г., Шерман М.Л., Семин В.Д., Кравцов И.С. Перспективы использования метаморфических пород Алтае-Саянской складчатой области и Енисейского кряжа как источника высокоглиноземистого сырья // Геология и геофизика. 1979. № 12. С. 35-43
Лепезин Г.Г., Каргополов С.А., Жираковский В.А. Минералы группы силлиманита как новое перспективное сырье для алюминиевой промышленности России // Геология и геофизика. 2010. Т. 51, № 12. С. 1605-1617
Лепезин Г.Г., Аньшаков А.С., Фалеев В.А., Аввакумов Е.Г., Винокурова О.Б. Плазмохимический способ получения силумина из минералов группы силлиманит // Доклады Академии наук. 2014. Т. 456. С. 110-113
Лиханов И.И. Минеральные реакции в высокоглиноземистых и железистых роговиках в связи с проблемой устойчивости редких минеральных парагенезисов контактового метаморфизма // Геология и геофизика. 2003. Т. 44, № 4. С. 301-312
Лиханов И.И. Метаморфические индикаторы геодинамических обстановок коллизии, растяжения и сдвиговых зон земной коры // Петрология. 2020а. Т. 28, № 1. С. 4-22
Лиханов И.И. Неустойчивость парагенезисов «тройной точки» А128Ю5 как следствие полиметаморфизма высокоглиноземистых метапелитов // Петрология. 2020б. Т. 28, № 6. С. 610-627
Лиханов И.И., Ревердатто В.В. Нижнепротерозойские метапелиты Енисейского кряжа: природа и возраст протолита, поведение вещества при коллизионном метаморфизме // Геохимия. 2011. Т. 49, № 3. С. 239-267
Лиханов И.И., Ревердатто В.В. Геохимия, возраст и особенности петрогенезиса пород гаревского метаморфического комплекса Енисейского кряжа // Геохимия. 2014. Т. 52, № 1. С. 3-25
Лиханов И.И., Ревердатто В.В. Свидетельства полиметаморфической эволюции докембрийских геологических комплексов Заангарья Енисейского кряжа // Геосферные исследования. 2021. № 3. C. 19-41
Лиханов И.И., Ревердатто В.В. Геохимия, обстановки формирования, состав и возраст протолита железистоглиноземистых метапелитов Северо-Енисейского кряжа // Доклады Российской Академии наук. Науки о Земле. 2022. Т. 507, № 1. С. 46-55
Лиханов И.И., Полянский О.П., Ревердатто В.В., Козлов П.С., Вершинин А.Е., Кребс М., Мемми И. Метаморфическая эволюция высокоглиноземистых метапелитов вблизи Панимбинского надвига (Енисейский кряж): минеральные ассоциации, Р-Т параметры и тектоническая модель // Геология и геофизика. 2001. Т. 42, № 8. С. 1205-1220
Лиханов И.И., Ревердатто В.В., Селятицкий А.Ю. Минеральные равновесия и Р-Т диаграмма для железистоглиноземистых метапелитов в системе KFMASH [K2O-FeO-MgO-A12O3-SiO2-H2O) // Петрология. 2005. Т. 13, № 1. C. 81-92
Лиханов И.И., Козлов П.С., Попов Н.В., Ревердатто В.В., Вершинин А.Е. Коллизионный метаморфизм как результат надвигов в заангарской части Енисейского кряжа // Доклады Академии наук. 2006. Т. 411, № 2. С. 235-239
Лиханов И.И., Козлов П.С., Полянский О.П., Попов Н.В., Ревердатто В.В., Травин А.В., Вершинин А.Е. Неопротеро-зойский возраст коллизионного метаморфизма в Заангарье Енисейского кряжа (по 40Ar-39Ar данным) // Доклады Академии наук. 2007. Т. 412, № 6. С. 799-803
Лиханов И.И., Ревердатто В.В., Вершинин А.Е. Железисто-глиноземистые метапелиты тейской серии Енисейского кряжа: геохимия, природа протолита и особенности поведения вещества при метаморфизме // Геохимия. 2008. Т. 46, № 1. С. 20-41
Лиханов И.И., Ревердатто В.В., Козлов П.С. Коллизионные метаморфические комплексы Енисейского кряжа: особенности эволюции, возрастные рубежи и скорость эксгумации // Геология и геофизика. 2011а. Т. 52, № 10. С. 1593-1611
Лиханов И.И., Ревердатто В.В., Козлов П.С., Вершинин А.Е. Тейский полиметаморфический комплекс в Заангарье Енисейского кряжа - пример совмещенной зональности фациальных серий низких и умеренных давлений // Доклады Академии наук. 2011б. Т. 436. № 4. С. 509-514
Лиханов И.И., Ревердатто В.В., Козлов П.С. U-Pb и 40Ar-39Ar свидетельства гренвильских событий на Енисейском кряже при формировании Тейского полиметаморфического комплекса // Геохимия. 2012. Т. 50, № 6. С. 607-614
Лиханов И.И., Ревердатто В.В., Козлов П.С., Зиновьев С.В. Неопротерозойский дайковый пояс Заангарья Енисейского кряжа как индикатор процессов растяжения и распада Родинии // Доклады Академии наук. 2013a. Т. 450, № 6. С. 685-690
Лиханов И.И., Ревердатто В.В., Козлов П.С., Хиллер В.В. Реконструкция неопротерозойской метаморфической истории Заангарья Енисейского кряжа по данным Th-U-Pb датирования монацита и ксенотима в зональных гранатах // Доклады Академии наук. 2013б. Т. 450, № 3. С. 329-334
Лиханов И.И., Ножкин А.Д., Ревердатто В.В., Козлов П.С. Гренвильские тектонические события и эволюция Енисейского кряжа, западная окраина Сибирского кратона // Геотектоника. 2014. Т. 48, № 5. С. 32-53
Лиханов И.И., Ножкин А.Д., Ревердатто В.В., Крылов А.А., Козлов П.С., Хиллер В.В. Метаморфическая эволюция ультравысокотемпературных железисто-глиноземистых гранулитов Южно-Енисейского кряжа и тектонические следствия // Петрология. 2016. Т. 24, № 4. С. 423-440
Лиханов И.И., Ножкин А.Д., Савко К.А. Аккреционная тектоника западной окраины Сибирского кратона // Геотектоника. 2018. Т. 52, № 1. С. 28-51
Лиханов И.И., Зиновьев С.В., Козлов П.С. Бластомилонитовые комплексы западной части Енисейского кряжа (Восточная Сибирь, Россия): геологическая позиция, эволюция метаморфизма и геодинамические модели // Геотектоника. 2021. T. 55, № 1. C. 41-65
Ножкин А.Д., Туркина О.М., Лиханов И.И., Дмитриева Н.В. Позднепалеопротерозойские вулканические ассоциации на юго-западе Сибирского кратона (Ангаро-Канский блок) // Геология и геофизика. 2016. Т. 57, № 2. С. 312-332
Одокий Е.Н., Воропаева Н.П., Леоненко И.Н. Расширение минерально-сырьевой базы алюминиевой промышленности за счет комплексных железо-алюминиевых руд. Бокситы и другие руды алюминиевой промышленности. М. : Наука, 1988. С. 47-51
Попов Н.В., Лиханов И.И., Ножкин А.Д. Мезопротерозойский гранитоидный магматизм в заангарской части Енисейского кряжа: результаты U-Pb исследований // Доклады Академии наук. 2010. Т. 431, № 4. С. 509-515
Постельников Е.С. Вернепротерозойские структуры и формации восточного склона Енисейского кряжа // Бюллетень МОИП. 1990. Т. 65. С. 14-31
Ревердатто В.В., Лиханов И.И., Полянский О.П., Шеплев В.С., Колобов В.Ю. Природа и модели метаморфизма. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2017. 331 c
Салтыков А.М., Баймаков А.Ю. Становление и развитие электротермического производства алюминиево-кремниевых сплавов // Цветные металлы. 2003. № 7. С. 101-104
Семин В.Д., Пономаренко В.В., Крут Ю.М. Комплексное использование высококремнистых железных бокситов и глиноземистых железных концентратов. Известия вузов // Цветная металлургия. 1968. № 1. С. 45-49
Целыковский А.Ф. Геологическое доизучение масштаба 1 : 200 000 Горевского горнорудного района в пределах листов О-46-XV, VI (Усть-Ангарская площадь) (производственный отчет геологосъемочной группы за 1991-2000 гг.). Мотыгино, 2004. 303 с
Черкасов Г.Н. Бокситы: методы генетических реконструкций и бокситовый потенциал России. Новосибирск : Изд-во СНИИГГиМС, 2015. 347 с
Шибистов Б.В. Закономерности формирования и размещения континентальных бокситов : автореф. дис. ... д-ра геол.-минерал. наук. Томск : ТПИ, 2002. 45 с
Юдин Н.И. Литология железорудных месторождений Ангаро-Питского бассейна. М. : Недра, 1968. 152 с
Ague J.J. Evidence for major mass transfer and volume strain during regional metamorphism of pelites // Geology. 1991. V. 19. P. 855-858
Chatterjee N.D., Johannes W.S. Thermal stability and standard thermodynamic properties of synthetic 2M1-muscovite, KAl2Al3Si3O10[OH)2 // Contributions to Mineralogy and Petrology. 1974. V. 48. P. 89-114
Haas H., Holdaway M.J. Equilibria in the system Al2O3-SiO2-H2O involving the stability limits of pyrophyllite, and thermodynamic data of pyrophyllite // American Journal of Sciences. 1973. V. 273. P. 348-357
Hietanen A. On the facies series in various types of metamorphism // Journal of Geology. 1967. V. 75. P. 187-214
Holdaway M.J. Stability of andalusite and the aluminum silicate phase diagram // American Journal of Sciences. 1971. V. 271. P. 97-131
Kerrick D.M. The Al2SiO5 polymorphs / Mineralogical Society of America. Reviews in Mineralogy. 1990. V. 22. P. 406
Kozlov P.S. Metamorphism, P-T-t conditions of formation, and prospects for the practical use of Al2O5 polymorphs, chloritoid, and staurolite (Yenisei Ridge) // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2017. V. 110. Р. 012010
Le Breton N., Thompson A.B. Fluid-absent [dehydration) melting of biotite in metapelites in the early stages of crustal anatexis // Contributions to Mineralogy and Petrology. 1988. V. 99. P. 226-237
Likhanov I.I. Chloritoid, staurolite and gedrite of the high-alumina hornfelses of the Karatash pluton // International Geology Review. 1988. V. 30. P. 868-877
Likhanov I.I. Mass-transfer and differential element mobility in metapelites during multistage metamorphism of Yenisei Ridge, Siberia. In: Ferrero S., Lanari P., Gonsalves P. & Grosch E. G. (eds) Metamorphic Geology: Microscale to Mountain Belts // Geological Society, London, Special Publications. 2019. V. 478. P. 98-115
Likhanov I.I. Provenance, Age and Tectonic Settings of Rock Complexes (Transangarian Yenisei Ridge, East Siberia): Geochemical and Geochronological Evidence // Geosciences (Switzerland). 2022. V. 12 (11). Р. 402
Likhanov I.I., Reverdatto V.V. Provenance of Precambrian Feand Al-rich metapelites in the Yenisey Ridge and Kuznetsk Alatau, Siberia: geochemical signatures // Acta Geologica Sinica (English Edition). 2007. V. 81. P. 409-423
Likhanov I.I., Reverdatto V.V. Precambrian Feand Al-rich pelites from the Yenisey Ridge, Siberia: geochemical signatures for protolith origin and evolution during metamorphism // International Geology Review. 2008. V. 50. P. 597-623
Likhanov I.I., Reverdatto V.V. Neoproterozoic collisional metamorphism in overthrust terranes of the Transangarian Yenisey Ridge, Siberia // International Geology Review. 2011. V. 53. P. 802-845
Likhanov I.I., Santosh M. Neoproterozoic intraplate magmatism along the western margin of the Siberian Craton: implications for breakup of the Rodinia supercontinent // Precambrian Research. 2017. V. 300. P. 315-331
Likhanov I.I., Santosh M. A-type granites in the western margin of the Siberian Craton: implications for breakup of the Precambrian supercontinents Columbia/Nuna and Rodinia // Precambrian Research. 2019. V. 328. P. 128-145
Likhanov I.I., Santosh M. The “triple point” paradigm of aluminosilicates revisited // Geological Journal. 2020. V. 55(6). P. 47724789
Likhanov I.I., Reverdatto V.V., Memmi I. Short-range mobilization of elements in the biotite zone of contact aureole of the Khar-lovo gabbro massif (Russia) // European Journal of Mineralogy. 1994. V. 6 (1). P. 133-144
Likhanov I.I., Polyansky O.P., Reverdatto V.V., Memmi I. Evidence from Feand Al-rich metapelites for thrust loading in the Transangarian Region of the Yenisey Ridge, eastern Siberia // Journal of Metamorphic Geology. 2004. V. 22. P. 743-762
Likhanov I.I., Reverdatto V.V., Kozlov P.S., Khiller V.V., Sukhorukov V.P. P-T-t constraints on polymetamorphic complexes of the Yenisey Ridge, East Siberia: implications for Neoproterozoic paleocontinental reconstructions // Journal of Asian Earth Sciences. 2015. V. 113(1). P. 391-410
Likhanov I.I., Regnier J.-L., Santosh M. Blueschist facies fault tectonites from the western margin of the Siberian Craton: Implications for subduction and exhumation associated with early stages of the Paleo-Asian Ocean // Lithos. 2018. V. 304-307. P. 468-488
Pattison D.R.M. Stability of andalusite and sillimanite and the Al2SiO5 triple point: constraints from the Ballachulish aureole // Scottish Journal of Geology. 1992. V. 100. P. 423-446
Pattison D.R.M. Instability of Al2SiO5 “triple point” assemblages in muscovite+biotite+quartz-bearing metapelites, with implications // American Mineralogist. 2001. V. 86. P. 1414-1422
Reverdatto V.V., Likhanov I.I., Polyansky O.P., Sheplev V.S., Kolobov V.Y. The Nature and Models of Metamorphism. Cham: Springer, 2019. 330 p
Shaw D.M. Geochemistry of pelitic rocks. Part III: Major elements and general geochemistry // Geological Society of America Bulletin. 1956. V. 67. P. 913-934
Symmes G.H., Ferry J.M. The effect of whole-rock MnO content on the stability of garnet in pelitic schists during metamorphism // Journal of Metamorphic Geology. 1992. V. 10. P. 221-237
Thompson J.B., Jr. The graphical analysis of mineral assemblages in pelitic schists // American Mineralogist. 1957. V. 42. P. 842858
Whitney D.L., Evans B.W. Abbreviations for names of rock-forming minerals // American Mineralogist. 2010. V. 95. P. 185-187
Petrogenesis, georesourses, and prospects for practical use of high-aluminous rocks of the North Yenisei Ridge (East Siberia) | Geosphere Research. 2022. № 4. DOI: 10.17223/25421379/25/1
Download full-text version
Counter downloads: 213