Harta geologică schematică a zonei purtătoare de sulfuri masive vulcanogene Uchaly-Alexandrinka (VMS) din zona Magnitigorsk de Nord, Urali de Sud. Modificat după [44]. Poziția zonei Magnitogorsk în structura Uralilor de Sud este prezentată în stânga sus (modificată după [98]).

depozitul

Harta geologică a depozitului Uzelga și poziția cupolei vulcanice Uzelga, modificată după [33].

Secțiunea longitudinală a zăcământului Uzelga. Modificat după [87, 99] și cartografierea subterană a minei Uzelga.

Macrofotografii ale fragmentelor de minereu pirotită-pirită-sfalerită-calcopirită de la orizontul inferior (eșantion Uz-190-5, nivel -550 m) în partea de sud a corpului minereului Nr. 4 (Figura 2 și Figura 3). Există câteva porfiroblaste mari de pirită în partea din stânga jos a fotografiei (A) și porfiroblaste mari de pirită policristalină în minereu dominat de pirotită (B).

(A) Boabe de pirită în fiolă de cuarț înainte de extracția He; (B) produse de descompunere termică a boabelor de pirită după recoacere în fiolă de cuarț sigilată la temperatură

Imagini cu microscopie electronică de scanare (SEM) ale boabelor de pirită selectate din depozitul Uzelga. py - pirita (FeS2), ccp - calcopirita (CuFeS2), tiv - hematit (Fe2O3), sp - sfalerita (ZnS), alt - altaita (PbTe), urna - uraninita (UO2). (A) pirita cu hematit minor; (B) pirita cu incluziuni minuscule de altaită, sfalerită și calcopirită, precum și veinlet de sfalerită-calcopirită (cu uraninită asociată).

Rezultatele analizei termice cuprinzătoare a piritei din depozitul Uzelga într-un interval de temperatură de 25 la 1000 ° C în atmosferă. DTA (analiza termică diferențială) - linia albastră solidă; TG (termogravimetrie) - linie verde solidă; DTG (termogravimetrie derivată) - linie verde punctată. Rata de încălzire - 20K/min. Greutatea probei este

Diagramă liniarizată U-Th-He pentru pirită din zăcământul Uzelga. Conform ecuației vârstei liniare, vârsta U-Th-He este dată de panta liniei de regresie; vârsta „colectată” este o „vârstă sintetică multi-cereale” calculată din ratele de producție însumate și din abundența de heliu a tuturor măsurătorilor [104]. Incertitudinea reprezintă 2 σ. Cercurile solide indică granule, care plic de incertitudine este prea mic pentru a fi vizualizat. Vârsta izocronului este calculată în suplimentul Isoplot Excel dintr-o linie de regresie [111].

Abstract

10 −4 cm 3 STP g −1). Această vârstă este în concordanță cu estimările independente (biostratigrafice) ale vârstei de formare a minereului (cca. 389-380 Ma) și este remarcabil mai veche decât vârsta probabilă a metamorfismului regional facies prehnit-pumpellyit (

340–345 Ma). Rezultatele noastre indică faptul că datarea U-Th-He a

Eșantionul de pirită în greutate de 1 mg este posibil și deschide noi perspective pentru datarea zăcămintelor de minereu. Simplitatea relativă a datării U-Th-He în comparație cu alte metode geocronologice face această abordare interesantă pentru o aplicare ulterioară.

1. Introducere

245-250 și 120 ± 1 Ma, respectiv [9,10]. Retenția ridicată a He în sperrilit sugerează că pirita, care are aceeași structură cristalografică, ar putea fi, de asemenea, un mineral convenabil pentru geocronologie. Experimente recente privind termodesorbția cu heliu din sulfuri confirmaseră această sugestie [11], iar rezultatele preliminare ale datării U-Th-He a piritei din zăcământul Uzelga sunt promițătoare [12].

2. Izotop-constrângeri geochimice

2.1. Uraniu și toriu în sulfuri

5,4 MeV [65], ceea ce înseamnă că distanța medie de oprire alfa în uraninită este

10 µm (calcule în SRIM; [66]). Prin urmare, radiogenul produs de El în aceste incluziuni rămâne în mare parte încorporat în rețeaua cristalină a piritei gazdă.

2.2. Fluid hidrotermal derivat 4 He

2.3. Retentivitatea sistemului U-Th-He în stabilitatea piritei și a mineralelor

450–600 ° C, când mineralul își începe transformarea în pirotită (în condiții anoxice). Acest lucru indică faptul că nu există probabil pierderi de He la temperaturi de stabilitate a piritei. Retenția ridicată de He în pirită este susținută indirect de rezultatele succesului datării 190 Pt– 4 He de sperrylite [8].

3. Obiectul de studiu

3.1. Setarea geologică

150-300 ° C [93]). Zonele de recristalizare locală apar de-a lungul unor defecțiuni rare de amplitudine mică, care se scufundă abrupt, precum și în zonele de contact înguste (grosime cm-dm) ale digurilor mafice. Cea mai mare suprafață de recristalizare a minereului este situată în partea centrală a corpului minereului 4 la nivelul inferior al sulfului, corespunzător apariției minereului purtător de pirotită din Figura 2 și Figura 3.

380 km spre sud) Depozitele VMS sunt de 340 ± 7 și respectiv 345 ± 3 Ma [94]. Același interval de valori

350 Ma se măsoară pentru sericită din depozitul Gai VMS (

350 km până la SSW) prin metoda izocronă K-Ar [32].

Cu 30 de ani mai tineri decât vârstele rocilor gazdă și prezintă unele valori consistente

360-365 Ma, care în acest moment nu au explicații general acceptate [94,95]. Vârstele re-os pentru sulfurile depozitului Alexandrinka (districtul Alexandrinka, Figura 1), care este cel mai apropiat de depozitul Uzelga datat prin această metodă, este de 355 ± 15 Ma [96]. Nu sunt disponibile date Re-Os pentru depozitul Uzelga. Studiul izotopului Pb-Pb al galenei din minereurile VMS din Ural s-a dovedit a fi mai util pentru determinarea sursei metalelor, mai degrabă decât pentru modelul datării Pb-Pb [97].

3.2. Geochimie și mineralogie a minereului

3.3. Exemplu de locație și descriere

4. Metode analitice

4.1. Măsurarea conținutului radiogen 4 He

0,5-1 mg în greutate au fost plasate într-o fiolă de cuarț (

1 cm lungime) și sigilate în condiții de vid (10-3 torr) (Figura 5A). Folosind o încuietoare specială, fiola a fost transportată într-un cilindru Re și încălzită în mai multe trepte până la temperaturi de

1100 ° C. Când este încălzit, el difuzează ușor prin pereții subțiri ai fiolei, în timp ce U și Th rămân în interior. Această abordare evită contaminarea probei cu materialul extractorului spectrometrului de masă și, de asemenea, salvează proba pentru determinarea ulterioară a U și Th. Detaliile tehnicii de măsurare He și proiectarea instrumentului sunt descrise în Referințe [5,102]. Semifabricatul complet procedural determinat prin încălzirea fiolei goale din cuva Re la 1100 ° C corespunde

5 × 10 −10 cm 3 STP, în timp ce limita de detecție a instrumentului este

5 × 10 −13 cm 3 STP de 4 He. După extracția He, fiola a fost îndepărtată din spectrometrul de masă pentru separarea ulterioară a U și Th (Figura 5b).

4.2. Măsurarea conținutului U și Th

4.3. Calculul vârstei U-Th-He

5. Rezultate

5.1. Caracteristici mineralogice

5.2. Rezultatele experimentelor de levigare

5.3. Rezultate întâlniri U-Th-He

4 × 10 −5 –2 × 10 −4 cm 3 STP g −1. Din toate probele, El a fost eliberat la temperatura descompunerii lor în pirotită și sulf (

500 ° C). Concentrațiile de U au variat de la 0,8 la 5 ppm. Raportul mediu Th/U a fost

50 ppb) și rapoarte Th/U mai mari

0,3). Acest lucru sugerează pierderea U în timpul recoacerii boabelor dintr-un plic Ta sigilat. Astfel, aceste boabe au fost ignorate din calculul vârstei medii (centrale) U-Th-He. Cereale de pirită # 632 au dat, de asemenea, o vârstă mai mare de

2370 Ma și a prezentat o concentrație foarte scăzută de U (

200 ppb) și un raport atipic ridicat Th/U de 1. Acest bob anormal a fost, de asemenea, exclus din calcule, precum și bobul # 437 cu un conținut foarte scăzut de 4 He.

6. Discuție

340–345 Ma; a se vedea secțiunea 3.1). Vârstele piritei U-Th-He sunt destul de reproductibile, dar prezintă împrăștiere în intervalul 350-410 Ma, care pot avea explicații diferite: (i) prezența excesului de 4 He; (ii) pierderea sau aportul de U, Th, He în timpul istoriei geologice; (iii) imperfecțiuni metodologice.

6.1. Excesul 4 El

6.1.1. Prins hidrotermal 4 He

6.1.2. Excesul legat de incluziuni de 4 He

6.1.3. Radiogen implantat 4 He

300–800 µm) sunt remarcabil mai mari decât distanța de oprire alfa în pirită, care este

18 um (SRIM [66]). Astfel, fracția de 4 He implantat, în raport cu 4 He reținut, ar putea fi considerată ca fiind nesemnificativă [65].

6.2. Comportamentul sistemului U-Th-He în pirită

6.2.1. Uraniu și toriu în pirită

0,003. Soluția de HCI 0,2 N este un acid foarte slab care poate dizolva în principal faze de alterare sau probabil niște carbonați [103]. Cu toate acestea, este foarte puțin probabil ca concentrația de U în orice carbonat asociat să fie de până la 1000 ppm, deoarece carbonatele oceanice au până la 2 ppm U [119]. Dintre mineralele bogate în U, oxizii de uraniu amorf sunt cei mai solubili. Astfel, din cauza daunelor cauzate de radiații, zonele din jurul incluziunilor bogate în U din pirită și uraninită în sine au devenit probabil foarte defecte, metamict și, prin urmare, ușor de dizolvat. Mobilizarea U este crucială pentru retentivitatea sistemului U-Th-He în pirită deoarece indică faptul că chiar și la temperatura camerei U poate fi spălat din boabele de pirită prin soluții acide slabe. Acest fenomen necesită studii suplimentare.

6.2.2. Radiogen 4 He în pirită

340–345 Ma; a se vedea secțiunea 3.1). Acest lucru indică o retenție ridicată de He radiogen în pirită în timpul metamorfismului facies prehnit-pumpellyit (150-300 ° C), care este în acord bun cu experimentele cinetice [11]. Există încă o probabilitate ca pierderea He să aibă loc simultan cu pierderea U, ceea ce poate explica absența vârstelor mai mici. Ținând cont de vârstele reproductibile U-Th-He și de comportamentul geochimic al contrastului lui He, U și Th, pare a fi foarte puțin probabil.

6.3. Imperfecțiuni metodologice

1100 ° C. Acest lucru este mai mult decât suficient pentru a elibera tot El de boabe de pirită [11]. Boabele de pirită au fost dizolvate în niciun acid HF (a se vedea secțiunea 4.2), deoarece am încercat să evităm dizolvarea fragmentelor fiolei de cuarț. Deși nu am înregistrat nicio incluziune minerală nedizolvată în flacoane după tratamentul probei cu acid HNO3, unele incluziuni mici cu silicat U, care poartă Th, ar putea rămâne nedizolvate. Probabil că este cazul cerealelor # 632 care a dat o vârstă remarcabil mai mare.

6.4. Comparația piritei U-Th-He și a vârstelor geologice

7. Concluzii

0,5-1 mg) necesară pentru această tehnică de întâlnire face această abordare interesantă pentru dezvoltarea ulterioară.