Evolution of the Mantle Fluids Composition in the Precambrian (on the example of the Ukrainian shield ferruginous formation)
The basic world ferruginous formations evolve from 3.5 to 1.9 billion years and have three main peaks of manifestation: 3.2—2.7, 2.6—2.5, and 2.0—1.9 billion years ago. Three ferruginous formations, which correspond to these periods, are highlighted at the Ukrainian shield: ferruginous-siliceous-vol...
Saved in:
| Date: | 2022 |
|---|---|
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
S. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine
2022
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/256263 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Geofizicheskiy Zhurnal |
Institution
Geofizicheskiy Zhurnal| _version_ | 1856543527891107840 |
|---|---|
| author | Usenko, O.V. |
| author_facet | Usenko, O.V. |
| author_sort | Usenko, O.V. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-02T09:07:24Z |
| description | The basic world ferruginous formations evolve from 3.5 to 1.9 billion years and have three main peaks of manifestation: 3.2—2.7, 2.6—2.5, and 2.0—1.9 billion years ago. Three ferruginous formations, which correspond to these periods, are highlighted at the Ukrainian shield: ferruginous-siliceous-volcanogenic (FSV), ferruginous-siliceous-shale (FSS), and ferruginous-siliceous-carbonate (FSC). The source of the material for ferruginous formations, associated primary volcanogenic and chemogenic-sedimentary formations are magmatic melts of the thermal asthenosphere.
The FSV Archean formation occurs in greenstone structures of granite-greenstone areas. The ferruginous rocks are jespers, consisting of a mixture of quartz-magnetite, volcanogenic silicate and carbonate (siderite and breinerite) layers. They occur mainly among amphibolites and komatiites, and obligatory contain ferruginous amphiboles and pyroxenes. Similar melts and fluids form in the presence of oxidized fluids (О2–, СО2, Н2О, SiO2), at high activity of Cl–, which provides miscibility of melts and fluids.
Ferruginous-siliceous-shale formation is generated at the boundary of Archean and Paleoproterozoic. Lower and upper parts of productive strata are folded by the iron carbonates, and in the center quartz-magnetite and quartz-hematite interlayers are separated, alternating with each other. Separation into an independent phase of a water-silicate fluid carrying iron chloride complexes indicates an increase in the alkalinity of fluids and melts of the feeding asthenosphere while maintaining a high oxidizing potential. An increase in alkalinity is indicated by the presence of graphite in the accompanying shale formations.
FSC formation is territorially connected with mantle fault zones of deep laying. Associates with igneous rocks (serpentinites) and shale formations (high magnesian and high alumina shales with graphite) formed in an alkaline environment (with the participation of carbonate-fluoride-sodium fluids) at a depth of at least 250 km, with a high oxidizing potential. Ferro carbonate rocks, including olivine and hematite, are formed from a carbonate phase separating from similar depths.
A directed change in the ferruginous formations’ composition reflects the deep fluids and melts composition evolution and is associated with the self-organization of the Earth’s shells. |
| first_indexed | 2025-07-17T11:12:48Z |
| format | Article |
| id | journalsuranua-geofizicheskiy-article-256263 |
| institution | Geofizicheskiy Zhurnal |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-07-17T11:12:48Z |
| publishDate | 2022 |
| publisher | S. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | journalsuranua-geofizicheskiy-article-2562632022-06-02T09:07:24Z Evolution of the Mantle Fluids Composition in the Precambrian (on the example of the Ukrainian shield ferruginous formation) Еволюція складу мантійних флюїдів у докембрії (на прикладі залізистих формацій Українського щита) Usenko, O.V. залізисті формації архей протерозой Український щит флюїди періодизація еволюція геохімія заліза Iron formations Archean Proterozoic Ukrainian Shield fluids periodization evolution iron geochemistry The basic world ferruginous formations evolve from 3.5 to 1.9 billion years and have three main peaks of manifestation: 3.2—2.7, 2.6—2.5, and 2.0—1.9 billion years ago. Three ferruginous formations, which correspond to these periods, are highlighted at the Ukrainian shield: ferruginous-siliceous-volcanogenic (FSV), ferruginous-siliceous-shale (FSS), and ferruginous-siliceous-carbonate (FSC). The source of the material for ferruginous formations, associated primary volcanogenic and chemogenic-sedimentary formations are magmatic melts of the thermal asthenosphere. The FSV Archean formation occurs in greenstone structures of granite-greenstone areas. The ferruginous rocks are jespers, consisting of a mixture of quartz-magnetite, volcanogenic silicate and carbonate (siderite and breinerite) layers. They occur mainly among amphibolites and komatiites, and obligatory contain ferruginous amphiboles and pyroxenes. Similar melts and fluids form in the presence of oxidized fluids (О2–, СО2, Н2О, SiO2), at high activity of Cl–, which provides miscibility of melts and fluids. Ferruginous-siliceous-shale formation is generated at the boundary of Archean and Paleoproterozoic. Lower and upper parts of productive strata are folded by the iron carbonates, and in the center quartz-magnetite and quartz-hematite interlayers are separated, alternating with each other. Separation into an independent phase of a water-silicate fluid carrying iron chloride complexes indicates an increase in the alkalinity of fluids and melts of the feeding asthenosphere while maintaining a high oxidizing potential. An increase in alkalinity is indicated by the presence of graphite in the accompanying shale formations. FSC formation is territorially connected with mantle fault zones of deep laying. Associates with igneous rocks (serpentinites) and shale formations (high magnesian and high alumina shales with graphite) formed in an alkaline environment (with the participation of carbonate-fluoride-sodium fluids) at a depth of at least 250 km, with a high oxidizing potential. Ferro carbonate rocks, including olivine and hematite, are formed from a carbonate phase separating from similar depths. A directed change in the ferruginous formations’ composition reflects the deep fluids and melts composition evolution and is associated with the self-organization of the Earth’s shells. Основні залізисті формації світу утворюються від 3,5 до 1,9 млрд років і мають три головні піки прояву: 3,2—2,7, 2,6—2,5 та 2,0—1,9 млрд років тому. На Українському щиті виділено три залізисті формації, що відповідають цим періодам: залізисто-кремнисто-вулканогенна (ЗКВ), залізисто-кремнисто-сланцева (ЗКС), та залізисто-кремнисто-карбонатна (ЗКК). Джерелом речовини залізистих формацій та супутніх первинно-вулканогенних та хемогенно-осадових пластів є магматичні розплави термальної астеносфери. ЗКВ формація архею присутня у зеленокам’яних структурах граніт-зеленокам’яних областей. Залізисті породи — джеспери, що складаються із суміші кварц-магнетитових, вулканогенних силікатних та карбонатних (сидеритових та брейнеритових) прошарків, залягають переважно серед амфіболітів та коматіїтів. У їхньому складі обов’язкові залізисті амфіболи та піроксени. Подібні породи утворюються за наявності окислюючих та окислених флюїдів (О2–, СО2, H2O, SiO2), та високої активності Сl–, що забезпечує існування суміші розплавів і флюїдів. ЗКС формація утворюється на межі архею та палеопротерозою. Нижня та верхня частини продуктивної товщі складені карбонатами заліза, а в центрі відокремлюються кварц-магнетитові та кварц-гематитові прошарки. Відділення у самостійну фазу водно-силікатного флюїду, що переносить хлоридні комплекси заліза, засвідчує підвищення лужності флюїдів і розплавів астеносфери при збереженні високого окисного потенціалу. На підвищення лужності вказує наявність графіту у супутніх сланцевих пластах. ЗКК формація територіально пов’язана з розломними зонами мантійного закладення. Асоціює з магматичними породами (серпентинітами) і сланцевими пластами (високомагнезіальними та високоглиноземистими сланцями з графітом), утвореними в лужному середовищі (за участі карбонатно-фторидно-натрових флюїдів) на глибині не менш як 250 км, в умовах високого окисного потенціалу. Залізисто-карбонатні породи, які включають олівін та гематит, утворені з карбонатної фази, що відокремлюється з тієї самої глибини. Спрямована зміна складу залізистих формацій відображає еволюцію складу глибинних флюїдів і розплавів та пов’язана із самоорганізацією оболонок Землі. S. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine 2022-06-02 Article Article application/pdf https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/256263 10.24028/gj.v44i2.256263 Geofizicheskiy Zhurnal; Vol. 44 No. 2 (2022); 3-28 Геофизический журнал; Том 44 № 2 (2022); 3-28 Геофізичний журнал; Том 44 № 2 (2022); 3-28 2524-1052 0203-3100 uk https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/256263/254081 http://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | Iron formations Archean Proterozoic Ukrainian Shield fluids periodization evolution iron geochemistry Usenko, O.V. Evolution of the Mantle Fluids Composition in the Precambrian (on the example of the Ukrainian shield ferruginous formation) |
| title | Evolution of the Mantle Fluids Composition in the Precambrian (on the example of the Ukrainian shield ferruginous formation) |
| title_alt | Еволюція складу мантійних флюїдів у докембрії (на прикладі залізистих формацій Українського щита) |
| title_full | Evolution of the Mantle Fluids Composition in the Precambrian (on the example of the Ukrainian shield ferruginous formation) |
| title_fullStr | Evolution of the Mantle Fluids Composition in the Precambrian (on the example of the Ukrainian shield ferruginous formation) |
| title_full_unstemmed | Evolution of the Mantle Fluids Composition in the Precambrian (on the example of the Ukrainian shield ferruginous formation) |
| title_short | Evolution of the Mantle Fluids Composition in the Precambrian (on the example of the Ukrainian shield ferruginous formation) |
| title_sort | evolution of the mantle fluids composition in the precambrian (on the example of the ukrainian shield ferruginous formation) |
| topic | Iron formations Archean Proterozoic Ukrainian Shield fluids periodization evolution iron geochemistry |
| topic_facet | залізисті формації архей протерозой Український щит флюїди періодизація еволюція геохімія заліза Iron formations Archean Proterozoic Ukrainian Shield fluids periodization evolution iron geochemistry |
| url | https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/256263 |
| work_keys_str_mv | AT usenkoov evolutionofthemantlefluidscompositionintheprecambrianontheexampleoftheukrainianshieldferruginousformation AT usenkoov evolûcíâskladumantíjnihflûídívudokembríínaprikladízalízistihformacíjukraínsʹkogoŝita |