nznistuНауки о Земле и недропользованиеEarth sciences and subsoil use2686-99932686-7931Federal State Budget Educational Institution of Higher Education "Irkutsk National Research Technical University"10.21285/2686-9993-2024-47-1-35-43JECNPCnznistu-330Research ArticleГеология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагенияGeology, prospecting and exploration of solid minerals, mineragenyСульфидная минерализация в орогенных эклогитах Северо-Муйского блока (северо-восточное Забайкалье): генезис и первые данные об изотопном составе серыSulfide mineralization in orogenic eclogites of the North Muya block (northeastern Transbaikalia): genesis and the first data on the isotopic composition of sulfurhttps://orcid.org/0000-0002-2253-6020СкузоватовС. Ю.SkuzovatovS. Yu.

Сергей Юрьевич Скузоватов, кандидат геолого-минералогических наук, заместитель директора по научной работе, старший научный сотрудник

лаборатория геохимии изотопов

Иркутск

Sergei Yu. Skuzovatov, Cand. Sci. (Geol. & Mineral.), Deputy Director for Research, Senior Researcher

Laboratory of Isotope Geochemistry

Irkutsk

skuzovatov@igc.irk.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8741-9645ТарасоваЮ. И.TarasovaYu. I.

Юлия Игоревна Тарасова, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник

лаборатория геохимии рудообразования и геохимических методов поисков; Институт «Сибирская школа геонаук»; департамент рудной геологии

Иркутск

Yulia I. Tarasova, Cand. Sci. (Geol. & Mineral.), Senior Researcher 

Laboratory of Geochemistry of Ore Formation and Geochemical Prospecting Methods;  Ore Geology Department

Irkutsk

j.tarasova84@yandex.ruИнститут геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН; Иркутский национальный исследовательский технический университетРоссияA.P. Vinogradov Institute of Geochemistry SB RAS; Irkutsk National Research Technical UniversityRussian FederationИркутский национальный исследовательский технический университетРоссияIrkutsk National Research Technical UniversityRussian Federation2024280420244713543Copyright © Скузоватов С.Ю., Тарасова Ю.И., 20242024Скузоватов С.Ю., Тарасова Ю.И.Skuzovatov S.Y., Tarasova Y.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.nznj.ru/jour/article/view/330

   Процессам субдукции сопутствуют гидротермальные проявления, в том числе крупные месторождения золота и переходных металлов островодужного и задугового происхождения, а вулканические дуги вмещают большую часть мировых запасов ряда металлических полезных ископаемых. Вместе с тем роль надсубдукционного переноса металлов и сопутствующая роль окислительно-восстановительных процессов в их формировании до сих пор не представляется однозначной и требует прямых исследований сульфидных минералов в высокобарических комплексах, стадийности формирования и сохранности сульфидов в процессе прогрессивного и пикового метаморфизма. С целью характеристики поведения халькофильных элементов в палеозонах континентальной субдукции нами выполнены предварительные минералогические (SEM-EDX) и изотопные (S) исследования сульфидов из эклогитов Северо-Муйского блока (северо-восточное Забайкалье). Сульфидная минерализация пирит-халькопирит-пирротинового состава имеет метасоматическое происхождение, связанное с процессами ретроградного флюидного преобразования исходно «сухих» эклогитовых парагенезисов на стадии эксгумации на нижне-среднекоровые уровни после или синхронно с декомпрессией и формированием плагиоклаз-диопсид±амфиболовых симплектитов (ниже 10–12 Кбар). Крайне неоднородный изотопный состав серы (δ34SVCDT) пирита обусловлен разными источниками флюидов, которые могли иметь метаосадочное происхождение (от -8,2 до -6 %) в парагнейсовых сегментах Северо-Муйского блока, но могли преимущественно буферироваться гидротермально измененными метабазитами в других (от +0,7 до +7,1 %). Альтернативным механизмом могло быть участие единого преимущественно окисленного (сульфатсодержащего) флюида с существенным изотопным фракционированием (до ~15–20 %).

   Subduction processes are accompanied by the sites of hydrothermal activity including large deposits of gold and transitional metals of island-arc or back-arc origin, whereas volcanic arcs host most part of the worldwide resources of metallic minerals. However, the role of suprasubduction metal transfer and the associated role of redox processes in their formation are still ambiguous and require direct studies of sulfide mineralization in high-pressure rocks, as well as their formation stages and sulfide preservation during progressive and peak metamorphism. In order to describe the behavior of chalcophile elements in the paleozones of continental subduction we performed preliminary mineralogical (SEM-EDX) and isotope (S) studies of sulfides in the North Muya block eclogites (northeastern Transbaikalia). Sulfide mineralization of pyrite-chalcopyrite-pyrrhotite composition has a metasomatic origin associated with the retrograde fluid transformation of initially “dry” eclogite assemblages during exhumation to lower- or mid-crust levels after or synchronously to the decompression and formation of plagioclase-diopside±amphibole symplectites (below 10-12 kbar). Extremely heterogeneous isotopic composition of pyrite sulfur (δ34SVCDT) was caused by various sources of fluids of presumably metasedimentary origin (from -8.2 to -6 %) in the paragneiss segments of the North Muya block. But they also could be predominantly buffered by hydrothermally altered metabasites (from +0.7 to +7.1 %). An alternative mechanism could be the participation of a single predominantly oxidized (sulfate-containing) fluid with the significant isotopic fractionation (up to ~15–20 %).

субдукцияэклогитфлюидметасоматозсульфидная минерализацияизотопный состав серыsubductioneclogitefluidmetasomatismsulfide mineralizationsulfur isotopic compositionИсследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (проект № 21-77-10038, https://rscf.ru/project/21-77-10038)The research was funded by the Russian Science Foundation (project No. 21-77-10038, https://rscf.ru/ project/21-77-10038)ReferencesBebout G.E. The impact of subduction‐zone metamorphism on mantle‐ocean chemical cycling // Chemical Geology. 1995. Vol. 126. Iss. 2. P. 191–218. doi: 10.1016/0009-2541(95)00118-5.Bebout G.E. The impact of subduction‐zone metamorphism on mantle‐ocean chemical cycling. Chemical Geology. 1995;126(2):191-218. doi: 10.1016/0009-2541(95)00118-5.Cooke D.R., Simmons S.F. Characteristics and genesis of epithermal gold deposits // Society of Economic Geologists. 2000. Vol. 13. P. 221–244. doi: 10.5382/Rev.13.06.Cooke D.R., Simmons S.F. Characteristics and genesis of epithermal gold deposits. Society of Economic Geologists. 2000;13:221-244. doi: 10.5382/Rev.13.06.Sillitoe R.H. Major gold deposits and belts of the North and South American Cordillera: distribution, tectonomagmatic settings, and metallogenic considerations // Economic Geology. 2008. Vol. 103. Iss .4. P. 663–687. doi: 10.2113/gsecongeo.103.4.663.Sillitoe R.H. Major gold deposits and belts of the North and South American Cordillera: distribution, tectonomagmatic settings, and metallogenic considerations. Economic Geology. 2008;103(4):663-687. doi: 10.2113/gsecongeo.103.4.663.Brown J.L., Christy A.G., Ellis D.J., Arculus R.J. Prograde sulfide metamorphism in blueschist and eclogite, New Caledonia // Journal of Petrology. 2014. Vol. 55. Iss. 3. P. 643–670. doi: 10.1093/petrology/egu002.Brown J.L., Christy A.G., Ellis D.J., Arculus R.J. Prograde sulfide metamorphism in blueschist and eclogite, New Caledonia. Journal of Petrology. 2014;55(3):643-670. doi: 10.1093/petrology/egu002.Crossley R.J., Evans K.A., Jeon H., Kilburn, M.R. Insights into sulfur cycling in subduction zones from in‐situ isotope analysis of sulphides in high‐pressure serpentinites and ‘hybrid’ samples from Alpine Corsica // Chemical Geology. 2018. Vol. 493. P. 359–378. doi: 10.1016/j.chemgeo.2018.06.014.Crossley R.J., Evans K.A., Jeon H., Kilburn, M.R. Insights into sulfur cycling in subduction zones from in‐situ isotope analysis of sulphides in high‐pressure serpentinites and ‘hybrid’ samples from Alpine Corsica. Chemical Geology. 2018;493:359-378. doi: 10.1016/j.chemgeo.2018.06.014.Evans K.A., Tomkins A.G., Cliff J., Fiorentini M.L. Insights into subduction zone sulfur recycling from isotopic analysis of eclogite‐hosted sulfides // Chemical Geology. 2014. Vol. 365. P. 1–19. doi: 10.1016/j.chemgeo.2013.11.026.Evans K.A., Tomkins A.G., Cliff J., Fiorentini M.L. Insights into subduction zone sulfur recycling from isotopic analysis of eclogite‐hosted sulfides. Chemical Geology. 2014;365:1-19. doi: 10.1016/j.chemgeo.2013.11.026.Li J.-L., Klemd R., Huang G.-F., Ague J.J., Gao J. Unravelling slab δ34S compositions from in-situ sulphide δ34S studies of high-pressure metamorphic rocks // International Geology Review. 2021. Vol. 63. Iss. 1. P. 109–129. doi: 10.1080/00206814.2020.1827305.Li J.-L., Klemd R., Huang G.-F., Ague J.J., Gao J. Unravelling slab δ34S compositions from in-situ sulphide δ34S studies of high-pressure metamorphic rocks. International Geology Review. 2021;63(1):109-129. doi: 10.1080/00206814.2020.1827305.Li J.L., Schwarzenbach E.M., John T., Ague J.J., Huang F., Gao J., et. al. Uncovering and quantifying the subduction zone sulfur cycle from the slab perspective // Nature Communications. 2020. Vol. 11. P. 514. doi: 10.1038/s41467-019-14110-4.Li J.L., Schwarzenbach E.M., John T., Ague J.J., Huang F., Gao J., et. al. Uncovering and quantifying the subduction zone sulfur cycle from the slab perspective. Nature Communications. 2020;11:514. doi: 10.1038/s41467-019-14110-4.Walters J.B., Cruz-Uribe A.M., Marschall H.R. Isotopic compositions of sulfides in exhumed high‐pressure terranes: implications for sulfur cycling in subduction zones // Geochemistry Geophysics Geosystems. 2019. Vol. 20. doi: 10.1029/2019GC008374.Walters J.B., Cruz-Uribe A.M., Marschall H.R. Isotopic compositions of sulfides in exhumed high‐pressure terranes: implications for sulfur cycling in subduction zones. Geochemistry Geophysics Geosystems. 2019;20. doi: 10.1029/2019GC008374.Walters J.B., Cruz-Uribe A.M., Marschall H.R., Boucher B. The role of sulfides in the chalcophile and siderophile element budget of the subducted oceanic crust // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2021. Vol. 304. P. 191–215. doi: 10.1016/j.gca.2021.04.016.Walters J.B., Cruz-Uribe A.M., Marschall H.R., Boucher B. The role of sulfides in the chalcophile and siderophile element budget of the subducted oceanic crust. Geochimica et Cosmochimica Acta. 2021;304:191:215. doi: 10.1016/j.gca.2021.04.016.Skuzovatov S.Yu., Shatsky V.S., Wang K.-L. Continental subduction during arc-microcontinent collision in the southern Siberian craton: constraints on protoliths and metamorphic evolution of the North Muya complex eclogites (Eastern Siberia) // Lithos. 2019. Vol. 342–343. P. 76–96. doi: 10.1016/j.lithos.2019.05.022.Skuzovatov S.Yu., Shatsky V.S., Wang K.-L. Continental subduction during arc-microcontinent collision in the southern Siberian craton: constraints on protoliths and metamorphic evolution of the North Muya complex eclogites (Eastern Siberia). Lithos. 2019;342-343:76-96. doi: 10.1016/j.lithos.2019.05.022.Skuzovatov S.Yu. Differential fluid activity in a single exhumed continental subduction unit from local P-T-M(H<sub>2</sub>O) records of zoned amphiboles (North Muya, Eastern Siberia) // Minerals. 2022. Vol. 12. Iss 2. P. 217. doi: 10.3390/min12020217.Skuzovatov S.Yu. Differential fluid activity in a single exhumed continental subduction unit from local P-T-M(H<sub>2</sub>O) records of zoned amphiboles (North Muya, Eastern Siberia). Minerals. 2022;12(2):217. doi: 10.3390/min12020217.Скузоватов С.Ю., Белозерова О.Ю., Васильева И.Е., Зарубина О.В., Канева Е.В., Сокольникова Ю.В. [и др.]. Центр коллективного пользования «изотопно-геохимических исследований» ИГХ СО РАН: современное состояние методов изучения вещества на микро- и макроуровне // Геодинамика и тектонофизика. 2022. Т. 13. № 2. С. 585. doi: 10.5800/GT-2022-13-2-0585. EDN: JWAGUK.Skuzovatov S.Yu., Belozerova O.Yu., Vasil’eva I.E., Zarubina O.V., Kaneva E.V., Sokolnikova Yu.V., et. al. Centre of isotopic and geochemical research (IGC SB RAS): current state of micro- and macroanalysis. Geodinamika i tektonofizika = Geodynamics & Tectonophysics. 2022;13(2):585. (In Russ.). doi: 10.5800/GT-2022-13-2-0585. EDN: JWAGUK.Craig J.R., Vokes F.M. The metamorphism of pyrite and pyritic ores: an overview // Mineralogical Magazine. 1993. Vol. 57. P. 3–18. doi: 10.1180/minmag.1993.057.386.02.Craig J.R., Vokes F.M. The metamorphism of pyrite and pyritic ores: an overview. Mineralogical Magazine. 1993;57:3-18. doi: 10.1180/minmag.1993.057.386.02.Acken D.V., Su W., Gao J., Creaser R.A. Preservation of Re-Os isotope signatures in pyrite throughout low-T, high-P eclogite facies metamorphism // Terra Nova. 2014. Vol. 26. P. 402–407. doi: 10.1111/ter.12113.Acken D.V., Su W., Gao J., Creaser R.A. Preservation of Re-Os isotope signatures in pyrite throughout low-T, high-P eclogite facies metamorphism. Terra Nova. 2014;26:402-407. doi: 10.1111/ter.12113.Hill R.E.T. Experimental study of phase relation at 600C in a portion of the Fe-Ni-Cu-S system and its application to natural sulphide assemblages // Sulphide deposits in mafic and ultramafic rocks / eds D.L. Buchanan, M.J. Jones. London: The Institution of Mining and Metallurgy, 1984. P. 14–21.Hill R.E.T. Experimental study of phase relation at 600C in a portion of the Fe-Ni-Cu-S system and its application to natural sulphide assemblages. In: Buchanan D.L., Jones M.J. (eds). Sulphide deposits in mafic and ultramafic rocks. London: The Institution of Mining and Metallurgy; 1984, p. 14-21.Connolly J.A.D., Cesare B. C-O-H-S fluid composition and oxygen fugacity in graphitic metapelites // Journal of Metamorphic Geology. 1993. Vol. 11. P. 379–388. doi: 10.1111/j.1525-1314.1993.tb00155.x.Connolly J.A.D., Cesare B. C-O-H-S fluid composition and oxygen fugacity in graphitic metapelites. Journal of Metamorphic Geology. 1993;11:379-388. doi: 10.1111/j.1525-1314.1993.tb00155.x.Tomkins A.G. Windows of metamorphic sulfur liberation in the crust: implications for gold deposit genesis // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2010. Vol. 74. P. 3246–3259. doi: 10.1016/j.gca.2010.03.003.Tomkins A.G. Windows of metamorphic sulfur liberation in the crust: implications for gold deposit genesis. Geochimica et Cosmochimica Acta. 2010;74:3246-3259. doi: 10.1016/j.gca.2010.03.003.Tomkins A.G., Evans K.A. Separate zones of sulfate and sulfide release from subducted mafic oceanic crust // Earth and Planetary Science Letters. 2015. Vol. 428. P. 73–83. doi: 10.1016/j.epsl.2015.07.028.Tomkins A.G., Evans K.A. Separate zones of sulfate and sulfide release from subducted mafic oceanic crust. Earth and Planetary Science Letters. 2015;428:73-83. doi: 10.1016/j.epsl.2015.07.028.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.