2411-3336 2541-9404 Записки Горного института Journal of Mining Institute Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины ΙΙ Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University 10.31897/PMI.2022.44 pmi-15750 https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/15750 Геология Geology Litsa uranium ore occurrence (Arctic zone of the Fennoscandian Shield): new results of petrophysical and geochemical studies Лицевское рудопроявление урана (арктическая зона Фенноскандинавского щита): новые результаты петрофизических и геохимических исследований Il’chenko Vadim L. Ильченко В. Л. Il’chenko Vadim L. vadim@geoksc.apatity.ru 0000-0003-2086-4722 Геологический институт Кольского научного центра РАН (Апатиты, Россия) Geological Institute of the Kola Science Centre, Russian Academy of Sciences (Apatity, Russia) Afanasieva Elena N. Афанасьева Е. Н. Afanasieva Elena N. elena_afanasieva@vsegei.ru 0000-0001-9313-2173 Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А.П.Карпинского (Санкт-Петербург, Россия) A.P.Karpinsky Russian Geological Research Institute (ST-Petersburg, Russia) Kaulina Tatiana V. Каулина Т. В. Kaulina Tatiana V. kaulina@geoksc.apatity.ru 0000-0002-6530-2187 Геологический институт Кольского научного центра РАН (Апатиты, Россия) Geological Institute of the Kola Science Centre, Russian Academy of Sciences (Apatity, Russia) Lyalina Lyudmila M. Лялина Л. М. Lyalina Lyudmila M. lialina@geoksc.apatity.ru 0000-0002-5875-5348 Геологический институт Кольского научного центра РАН (Апатиты, Россия) Geological Institute of the Kola Science Centre, Russian Academy of Sciences (Apatity, Russia) Nitkina Elena A. Ниткина Е. А. Nitkina Elena A. nitkina@rambler.ru 0000-0002-7242-1950 Геологический институт Кольского научного центра РАН (Россия) Geological Institute of the Kola Science Centre, Russian Academy of Sciences (Russia) Mokrushina Olga D. Мокрушина О. Д. Mokrushina Olga D. artmok@yandex.ru 0000-0002-4044-9262 Геологический институт Кольского научного центра РАН (Апатиты, Россия) Geological Institute of the Kola Science Centre, Russian Academy of Sciences (Apatity, Russia) 26 07 2022 2022 255 393 404 24 02 2022 25 05 2022 26 07 2022 © Vadim L. Il’chenko, Elena N. Afanasieva, Tatiana V. Kaulina, Lyudmila M. Lyalina, Elena A. Nitkina, Olga D. Mokrushina 2022 В. Л. Ильченко, Е. Н. Афанасьева, Т. В. Каулина, Л. М. Лялина, Е. А. Ниткина, О. Д. Мокрушина Vadim L. Il’chenko, Elena N. Afanasieva, Tatiana V. Kaulina, Lyudmila M. Lyalina, Elena A. Nitkina, Olga D. Mokrushina CC BY 4.0 https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/15750

Проведены минералогические, петрофизические и геохимические исследования для определения последовательности и условий формирования урановой минерализации в пределах Лицевского рудопроявления (Кольский регион). Минералогические исследования показывают следующую последовательность образования рудных минералов: уранинит – сульфиды – уранофан, коффинит, настуран. Выявлены две стадии урановой минерализации: Th-U (1,85-1,75 млрд лет) и U (400-300 млн лет). Распределение физических свойств пород на участке согласуется с наличием двух временных этапов в формировании оруденения с разным распределением и формой нахождения урана в породах. Фактором, снижающим анизотропию пород, являются процессы мигматизации и гидротермальной рудной минерализации, залечивающей поры и трещины. Флюидные включения в кварце, изученные методами микротермометрии и КР-спектроскопии, содержат газовые, газово-жидкие и водные включения разной солености (1,7-18,4 маc. % NaCl-экв.). Согласно температурам гомогенизации включений в жидкую фазу, температура палеопротерозойского и палеозойского этапов урановой минерализации на Лицевском рудопроявлении составляет ~ 300 и 200 °С соответственно. Корреляции пространственного распределения показателя упругой анизотропии с повышенным радиоактивным фоном позволяет использовать этот петрофизический признак в качестве одного из прогнозных критериев уранового и комплексного уранового оруденения при проведении прогнозных на уран работ.

Mineralogical, petrophysical and geochemical studies have been carried out to determine the sequence and formation conditions of uranium mineralization within the Litsa ore occurrence (Kola Region). Mineralogical studies show the following formation sequence of ore minerals: uraninite – sulfides – uranophane, coffinite, pitchblende. Two stages of uranium mineralization are distinguished: Th-U (1.85-1.75 Ga) and U (400-300 Ma). The distribution of physical properties of rocks in the area is consistent with the presence of two temporal stages in the formation of mineralization with different distribution and form of uranium occurrence in rocks. The factors that reduce rock anisotropy are the processes of migmatization and hydrothermal ore mineralization, which heal pores and cracks. Fluid inclusions in quartz studied by microthermometry and Raman spectroscopy contain gas, gas-liquid and aqueous inclusions of different salinity (1.7-18.4 wt.% NaCl-eq.). According to homogenization temperatures of inclusions in liquid phase, the temperature of the Paleoproterozoic and Paleozoic stages of uranium mineralization at the Litsa ore occurrence is ~ 300 and 200 °С, respectively. Correlations of the spatial distribution of elastic anisotropy index with an elevated radioactive background allow using this petrophysical feature as one of the prognostic criteria for uranium and complex uranium mineralization when carrying out uranium predictive work.

 Ключевые слова урановые рудопроявления Лицевский район физические свойства горных пород урановые минералы флюидные включения Rb-Sr датирование Keywords uranium ore occurrences Litsa area physical properties of rocks uranium minerals fluid inclusions Rb-Sr dating Афанасьева Е.Н., Миронов Ю.Б. Металлогения урана Балтийского щита // Разведка и охрана недр. 2015. № 10. С. 82-88. Afanaseva E.N., Mironov Yu.B. Uranium Metallogeny of the Baltic Shield. Prospect and protection of mineral resources. 2015. N 10, p. 82-88 (in Russian). Афанасьева Е.Н., Михайлов В.А., Былинская Л.В. и др. Ураноносность Кольского полуострова // Материалы по геологии месторождений урана, редких и редкоземельных металлов. М.: ВИМС, 2009. Вып. 153. С. 18-26. Afanas'eva E.N., Mikhaylov V.A., Bylinskaya L.V. et al. Uranium Presence in the Kola Peninsula. Materialy po geologii mestorozhdeniy urana, redkikh i redkozemel'nykh metallov. Moscow: VIMS, 2009. Iss. 153, p. 18-26 (in Russian). Калинин А.А., Каулина Т.В., Лялина Л.М. и др. Этапы формирования урановой минерализации Салла-Куолаярвинской зоны (Северная Карелия): геологические и изотопно-геохронологические данные // Записки Российского минералогического общества. 2015. № 2. С. 99-108. Kalinin A.A., Kaulina T.V., Lyalina L.M. et al. Stages in the Formation of Uranium Mineralization in the Salla-Koulajarvinskaya Zone (Northern Karelia): Geological and Isotope Geochronological Data. Geology of Ore Deposits. 2016. Vol. 58. N 7, p. 594-599. DOI: 10.1134/S1075701516070047 Савицкий А.В., Громов Ю.А., Мельников Е.В., Шариков П.И. Урановое оруденение Лицевского района на Кольском полуострове (Россия) // Геология рудных месторождений. 1995. № 5. С. 403-416. Savitskiy A.V., Gromov Yu.A., Mel'nikov E.V., Sharikov P.I. Uranium Mineralization of Litsa Area in the Kola Peninsula (Russia). Geologiya rudnykh mestorozhdeniy. 1995. N 5, p. 403-416 (in Russian). Serov L. Métallogenèse de l’uranium dans la région de Litsa (Péninsule de Kola, Russie). Docteur de l’Université Henry Poincaré (en géosciences). Nancy: Soutenance publique, 2011. 166 p. Serov L. Métallogenèse de l’uranium dans la région de Litsa (Péninsule de Kola, Russie). Docteur de l’Université Henry Poincaré (en géosciences). Nancy: Soutenance publique, 2011, p. 166. Kazansky V.I., Isanina E.V., Lobanov K.V. et al. Geological-geophysical setting, seismogeological boundaries, and metallogeny of the Pechenga ore district //Geology of Ore Deposits. 2002. Vol. 44. Iss. 4. P. 242-251. Kazansky V.I., Isanina E.V., Lobanov K.V. et al. Geological-geophysical setting, seismogeological boundaries, and metallogeny of the Pechenga ore district. Geology of Ore Deposits. 2002. Vol. 44. Iss. 4, p. 242-251. Ранний докембрий Балтийского щита / Отв. ред. В.А.Глебовицкий. СПб: Наука, 2005. 711 с. Early Precambrian of the Baltic Shield. Ed. V.A.Glebovitskii. St. Petersburg: Nauka, 2005, p. 711 (in Russian). Sorokhtin N.O., Kozlov N.E., Glaznev V.N., Martynov E.V. A Study in Earth’s Geological Evolution (The Baltic Shield). Hoboken: John Wiley & Sons, 2020. 608 p. Sorokhtin N.O., Kozlov N.E., Glaznev V.N., Martynov E.V. A Study in Earth’s Geological Evolution (The Baltic Shield). Hoboken: John Wiley & Sons, 2020, p. 608. Высокоостровская Е.Б., Абрамович И.И. Глубинная геодинамика крупнейших месторождений урана // Российский геофизический журнал. 2016. № 55-56. С. 102-108. Vysokoostrovskaya E.B., Abramovich I.I. Deep Geodynamics of the Largest Uranium Deposits. Rossiyskiy geofizicheskiy zhurnal. 2016. N 55-56, p. 102-108 (in Russian). Минаев В.А., Бурмистров А.А., Петров В.А., Полуэктов В.В. Выявление и использование петрофизических аномалий для прогноза оруденения на урановом месторождении Антей (юго-восточное Забайкалье) // Вестник Московского университета. Серия 4. Геология. 2016. № 2. С. 24-33. DOI: 10.33623/0579-9406-2016-2-24-33 Minaev V.A., Burmistrov A.A., Petrov V.A., Poluektov V.V. Identification and Application of Petrophysical Anomalies for the Forecast of Ore Mineralization on Antei Uranium Deposit (South-Eastern Transbaikalia). Vestnik Moskovskogo Universiteta. Seria 4: Geologia. 2016. N 2, p. 24-33 (in Russian). DOI: 10.33623/0579-9406-2016-2-24-33 Салтыков А.С., Кутуева О.В., Авдонин Г.И. Натурные геотехнологические исследования на стадии «оценочные работы» // Разведка и охрана недр. 2018. № 7. С. 44-51. Saltykov A.S., Kutueva O.V., Avdonin G.I. Geotechnological Field Experiments Conducted During the Evaluation Stage. Prospect and protection of mineral resources. 2018. N 7, p. 44-51 (in Russian). Казанский В.И., Лобанов К.В., Кузнецов А.В. Объемная геологическая модель Печенгского рудного района // Сейсмологическая модель литосферы северной Европы: Лапландско-Печенгский район. Апатиты: Кольский научный центр РАН, 1997. С. 157-181. Kazanskiy V.I., Lobanov K.V., Kuznetsov A.V. Three-Dimensional Geological Model of the Pechenga Ore Area. Seysmologicheskaya model' litosfery severnoy Evropy: Laplandsko-Pechengskiy rayon. Apatity: Kol'skiy nauchnyy tsentr RAN, 1997, p. 157-181 (in Russian). Лобанов К.В., Казанский В.И., Кузнецов А.В. и др. Сопоставление архейских пород из разреза Кольской сверхглубокой скважины и их аналогов с поверхности по результатам структурно-петрологических, петрофизических и нейтронографических исследований // Петрология. 2002. Т. 10. № 1. С. 30-45. Lobanov K.V., Kazanskiy V.I., Kuznetsov A.V. et al. Comparison of Archean Rocks from the Super Deep Well Section and Their Equivalents from the Surface Based on Results of Structural Petrological, Petrophysical and Neutron Diffraction Studies. Petrologiya. 2002. Vol. 10. N 1, p. 30-45 (in Russian). Старостин В.И. Палеотектонические режимы и механизмы формирования структур рудных месторождений. М.: Недра, 1988. 261 с. Starostin V.I. Paleotectonic Regimes and Formation Mechanisms of the Structures of Ore Deposits. Moscow: Nedra, 1988, p. 261 (in Russian). Константинов А.К., Машковцев Г.А., Мигута А.К. и др. Уран российских недр. М.: ВИМС, 2010. 855 с. Konstantinov A.K., Mashkovtsev G.A., Miguta A.K. et al. Uranium of the Russian Subsoil. Moscow: VIMS, 2010, p. 855 (in Russian). Dahlkamp F.J. Uranium Deposits of the World: USA and Latin America. Berlin: Springer, 2010. 520 p. Dahlkamp F.J. Uranium Deposits of the World: USA and Latin America. Berlin: Springer, 2010, p. 520. Коноплев А.Д., Коротков В.В., Костиков А.Т. и др. Геолого-промышленные типы урановых месторождений стран СНГ. М.: ВИМС, 2008. 72 с. Konoplev A.D., Korotkov V.V., Kostikov A.T. et al. Geological and Industrial Types of Uranium Deposits of the CIS States. Moscow: VIMS, 2008, p. 72 (in Russian). Виноградов А.Н., Виноградова Г.В., Припачкин В.А. Условия формирования натровых метасоматитов в зонах палеозойской тектоно-гидротермальной активизации северо-восточной части Балтийского щита // Метасоматоз и метасоматиты в метаморфических комплексах докембрия. 1981. С. 105-110. Vinogradov A.N., Vinogradova G.V., Pripachkin V.A. Formation Conditions of Soda Metasomatites in Zones of Paleozoic Tectono-Hydrothermal Activation of the Northeastern Baltic Shield. Metasomatoz i metasomatity v metamorficheskikh kompleksakh dokembriya. 1981, p. 105-110 (in Russian). Беляев Г.М., Блюман Б.А., Вишневская Ю.Е. и др. Региональные метаморфо-метасоматические формации: Принципы и методы оценки рудоносности геологических формаций. Л.: Недра, 1983. 280 с. Belyaev G.M., Blyuman B.A., Vishnevskaya Yu.E. et al. Regional Metamorphic Metasomatic Formations: Principles and Methods of Assessing Ore Presence in Geological Formations. Leningrad: Nedra, 1983, p. 280 (in Russian). Ильченко В.Л. О результатах изучения анизотропии упругих свойств горных пород из зоны Лучломпольского разлома (Печенгский район, Кольский полуостров) // Физика Земли. 2009. № 3. С. 64-72. Il'chenko V.L. Results of the Study of Anisotropy of Elastic Properties of Rocks from the Luchlompolo Fault Zone (Pechenga Region, Kola Peninsula). Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2009. Vol. 45. N 3, p. 239-247. DOI: 10.1134/S1069351309030057 Реддер Э. Флюидные включения в минералах: в 2 томах. М.: Мир, 1987.Т. 1. 557 с. Redder E. Fluid Inclusions in Minerals: in 2 Volumes. Moscow: Mir, 1987. Vol. 1, p. 557 (in Russian). Баянова Т.Б. Возраст реперных геологических комплексов Кольского региона и длительность процессов магматизма. СПб: Наука, 2004. 174 с. Bayanova T.B. Age of Marker Geological Complexes of Kola Region and Duration of Magmatic Processes. St. Petersburg: Nauka, 2004, p. 174 (in Russian). Савицкий А.В. Результаты петрофизических исследований пород разломов фундамента древних платформ. Петрофизические исследования на щитах и платформах. Апатиты: КФАН СССР, 1984. С. 109-111. Savitskiy A.V. Results of Petrophysical Studies of Rocks of the Faults of Ancient Platform Basement. Petrophysical Studies on Shields and Platforms. Apatity: KFAN SSSR, 1984, p. 109-111 (in Russian). Whitney D.L., Evans B.W. Abbreviations for names of rock-forming minerals // American Mineralogist. 2010. Vol. 95. P. 185-187. Whitney D.L., Evans B.W. Abbreviations for names of rock-forming minerals. American Mineralogist. 2010. Vol. 95, p. 185-187. Xiaolin Wang, Wenxuan Hu, I-Ming Chou. Raman spectroscopic characterization on the OH stretching bands in NaCl ‒ Na2CO3 ‒ Na2SO4 ‒ CO2 ‒ H2O systems: Implications for the measurement of chloride concentrations in fluids inclusions // Journal of Geochemical Explorations. 2013. Vol. 132. P. 111-119. DOI: 10.1016/j.gexplo.2013.06.006 Xiaolin Wang, Wenxuan Hu, I-Ming Chou. Raman spectroscopic characterization on the OH stretching bands in NaCl ‒ Na2CO3 ‒ Na2SO4 ‒ CO2 ‒ H2O systems: Implications for the measurement of chloride concentrations in fluids inclusions. Journal of Geochemical Explorations. 2013. Vol. 132, p. 111-119. DOI: 10.1016/j.gexplo.2013.06.006 Frezzotti M.L., Tecce F., Casagli A. Raman spectroscopy for fluid inclusion analysis // Journal of Geochemical Exploration. 2012. Vol. 112. P. 1-20. DOI: 10.1016/j.gexplo.2011.09.009 Frezzotti M.L., Tecce F., Casagli A. Raman spectroscopy for fluid inclusion analysis. Journal of Geochemical Exploration. 2012. Vol. 112, p. 1-20. DOI: 10.1016/j.gexplo.2011.09.009 Bodnar R.J., Vityk M.O. Interpretation of Microthermometric Data for H2O-NaCl Fluid Inclusions // Fluid Inclusions in Minerals: Methods and Application. Pontignsno-Siena. 1994. P. 117-130. Bodnar R.J., Vityk M.O. Interpretation of Microthermometric Data for H2O-NaCl Fluid Inclusions. Fluid Inclusions in Minerals: Methods and Application. Pontignsno-Siena. 1994, p. 117-130. Глебовицкий В.А., Бушмин С.А., Богомолов Е.С. и др. Rb-Sr-возраст метасоматоза и рудообразования в низкотемпературных зонах сдвиговых деформаций Фенно-Карельского кратона (Балтийский щит) // Доклады Академии наук. 2012. Т. 445. № 1. С. 61-68. Glebovitskii V.A., Bushmin S.A., Bogomolov E.S. et al. Rb-Sr Age of Metasomatism and Ore Formation in the Low-Temperature Shear Zones of the Fenno-Karelian Craton, Baltic Shield. Doklady Earth Sciences. 2012. Vol. 445. N 1, p. 821-825. DOI: 10.1134/S1028334X12070021 Il’chenko V., Gannibal M. Elastic anisotropy and internal structure of rocks from the uranium ore occurrences of the Litsa ore area (Kola region, Russia) // Geosciences. 2019. Vol. 9. Iss. 7. № 284. DOI: 10.3390/geosciences9070284 Il’chenko V., Gannibal M. Elastic anisotropy and internal structure of rocks from the uranium ore occurrences of the Litsa ore area (Kola region, Russia). Geosciences. 2019. Vol. 9. Iss. 7. N 284. DOI: 10.3390/geosciences9070284 Наумов В.Б., Дорофеев В.А., Миронова О.Ф. Физико-химические параметры формирования гидротермальных месторождений по данным исследований флюидных включений. III. Месторождения урана // Геохимия. 2015. № 2. С. 123-143. Naumov V.B., Dorofeev V.A., Mironova O.F. Physicochemical parameters of the formation of hydrothermal deposits: a fluid inclusion study. I. Tin and tungsten deposits. Geochemistry International. 2011. Vol. 49. N 10, p. 1002-1021. DOI: 10.1134/S0016702911100041 Dubessy J., Poty B., Ramboz C. Advances in C-O-H-N-S fluid geochemistry based on micro-Raman spectrometric analysis of fluid inclusions // European Journal of Mineralogy. 1989. № 1. P. 517-534. Dubessy J., Poty B., Ramboz C. Advances in C-O-H-N-S fluid geochemistry based on micro-Raman spectrometric analysis of fluid inclusions. European Journal of Mineralogy. 1989. N 1, p. 517-534. Trommsdorff V., Skippen G. Vapour loss («Boiling») as mechanism for fluid evolution in metamorphic rocks // Contib. Mineral Petrol. 1986. Vol. 94. P. 317-322. DOI: 10.1007/BF00371440 Trommsdorff V., Skippen G. Vapour loss (“Boiling”) as mechanism for fluid evolution in metamorphic rocks. Contib. Mineral Petrol. 1986. Vol. 94, p. 317-322. DOI: 10.1007/BF00371440 Каулина Т.В., Аведисян А.А., Рябуха М.А., Ильченко В.Л. Состав флюидных включений в кварце из пород участка Берегового Лицевского урановорудного района, Кольский регион // Записки Российского минералогического общества. 2020. Т. 149. № 3. С. 111-125. DOI: 10.31857/S086960552003003X Kaulina Т.V., Avedisyan А.А., Ryabukha M.А., Il’chenko V.L. Composition of Fluid Inclusions in Quartz From Rocks of the Beregovoe Site, Litsa Uranium-ore Area, Kola Region. Zapiski RMO (Proceedings of the Russian Mineralogical Society). 2020. Vol. 149. N 3, p. 111-125 (in Russian). DOI: 10.31857/S086960552003003X Kaulina T., Lialina L., Kamenetsky V. et al. Composition and structure of zircon from hydrothermal uranium occurrences of the Litsa ore area (Kola region, Russia) // Geosciences. 2020. Vol. 10. Iss. 8. № 278. DOI: 10.3390/geosciences10080278 Kaulina T., Lialina L., Kamenetsky V. et al. Composition and structure of zircon from hydrothermal uranium occurrences of the Litsa ore area (Kola region, Russia). Geosciences. 2020. Vol. 10. Iss. 8. N 278. DOI:10.3390/geosciences10080278 Jenkin G., Ellam R., Rogers G., Stuart F. An investigation of closure temperature of the biotite Rb-Sr system: The important of cation exchange // Geochim Cosmochim Acta. 2001. Vol. 65. Iss. 7. P. 1141-1160. DOI: 10.1016/S0016-7037(00)00560-3 Jenkin G., Ellam R., Rogers G., Stuart F. An investigation of closure temperature of the biotite Rb-Sr system: The important of cation exchange. Geochim Cosmochim Acta. 2001. Vol. 65. Iss. 7, p. 1141-1160. DOI: 10.1016/S0016-7037(00)00560-3 Nebel O., Mezger K. Timing of thermal stabilization of the Zimbabwe Craton deduced from high-precision Rb–Sr chronology, Great Dyke // Precambrian Res. 2008. Vol. 164. Iss. 3-4. P. 227-232. DOI: 10.1016/j.precamres.2008.05.003 Nebel O., Mezger K. Timing of thermal stabilization of the Zimbabwe Craton deduced from high-precision Rb–Sr chronology, Great Dyke. Precambrian Res. 2008. Vol. 164. Iss. 3-4, p. 227-232. DOI: 10.1016/j.precamres.2008.05.003