CC BY
34
УДК 550.423
В.Г.ЛАЗАРЕНКОВ, д-р геол.-минерал. наук, профессор, lazarenkov@mail.ru А.Г.ПИЛЮГИН, аспирант, andrew_pilugin@mail.ru
H.И.ВОРОНЦОВА, канд. геол. -минерал. наук, доцент, natvoron@yandex. ru И.В.ТАЛОВИНА, канд. геол.-минерал. наук, доцент, i.talovina@gmail.com Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», Санкт-Петербург
V.G.LAZARENKOV, Dr. in geol. & min. sc.,professor, lazarenkov@mail.ru A.G.PILUGIN, post-graduate student, andrew_pilugin@mail.ru
N.I.VORONTSOVA, PhD in geol. & min. sc., associate professor, natvoron@yandex.ru
I.V.TALOVINA, Phd in geol. & min. sc., associate professor, i.talovina@gmail.com National Mineral Resources University (Mining University), Saint Petersburg
РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ В ПЛАТИНОНОСНЫХ
ЖИЛЬНЫХ ХРОМИТИТАХ НИЖНЕТАГИЛЬСКОГО КЛИНОПИРОКСЕНИТ-ДУНИТОВОГО МАССИВА,
СРЕДНИЙ УРАЛ
Хромититы Нижнетагильского массива представлены системой струйчатых жильных тел длиной от первых сантиметров до нескольких метров. Содержания редкоземельных элементов (РЗЭ) в платиноносных жильных хромититах характеризуются пониженными по сравнению с вмещающими дунитами значениями. В количественном отношении преобладают легкие редкие земли. Установлены положительные корреляционные связи между редкоземельными элементами и платиновыми металлами в пробах с рядовыми содержаниями. Повышенные и ураганные содержания элементов платиновой группы в хромит-платиновых рудах Нижнетагильского массива не сопровождаются существенным повышением концентраций РЗЭ.
Ключевые слова: Нижнетагильский массив, Платиноносный пояс, хромитит, редкоземельные элементы, платина.
RARE EARTH ELEMENTS IN PLATINUM BEARING VEIN CHROMITITES OF NIZHNI TAGIL PYROXENITE-DUNITE MASSIF,
CENTRAL URALS
Chromitites of Nizhni Tagil massif veins in length from a few centimeters to several meters. The contents of rare earth elements in the platinum-veined chromitites characterized by reduced compared with the enclosing dunite values. In quantitative terms, is dominated by light rare earth elements. The positive correlation between the rare-earth elements and platinum group metals in the samples with normal contents. High and extremely high content of PGE in the chromite-platinum ores Nizhni Tagil massif are not accompanied by a significant increase in the concentrations of REE.
Key words: Nizhni Tagil massif, Platinum belt, chromitite, rare earth elements, platinum.
Нижнетагильский клинопироксенит-дунитовый массив урало-аляскинского типа расположен на Среднем Урале в 40 км к юго-западу от г. Нижний Тагил, непосредственно к северу от пос. Уралец. Массив
площадью 50 км2 имеет вытянутую в меридиональном направлении грушевидную форму, позднеордовикский возраст и приурочен к Тагильскому интрузивному комплексу. Массив относится к зональным ин-
222 _
ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т.200
трузивным комплексам Платиноносного пояса Урала. Зональное строение характеризуется наличием дунитового ядра и клино-пироксенитовой оболочки. Для дунитового ядра также характерна зональность: тонкозернистые дуниты периферии сменяются мелко-, средне- и крупнозернистыми в центральной части. Хромититы представлены системой струйчатых жильных тел длиной от первых сантиметров до нескольких метров, образующих полукольцевую структуру в дунитах вокруг горы Соловьевой.
Для хромититовых тел характерно большое разнообразие форм и структурно-текстурных типов руд. Выделяются бедно-, средне- и густовкрапленный типы, прожил-ковый и жильный с массивной или брекчие-вой текстурой, где хромит выполняет роль цемента угловатых обломков серпентинизи-рованного дунита. Жильные хромититы часто рассечены тонкой сетью полых или минерализованных трещин, ориентированных преимущественно перпендикулярно к уп-лощенности прожилков. Эти трещины заполнены серпентинами, хлоритом и карбонатами.
Нижнетагильский концентрически-зональный массив послужил источником одного из крупнейших в мире Нижнетагильского россыпного района. С 1824 г. и до нашего времени здесь было добыто не менее 170 т россыпной платины. Первое проявление рудной платины в пределах массива было открыто в 1892 г. В конце XIX - начале XX в. на Нижнетагильском массиве отрабатывались мелкие коренные месторождения двух рудно-формационных типов - «дунитового», где платина образует промышленно значимые скопления непосредственно в ду-нитах (Авроринское месторождение), и «хромитового», или нижнетагильского, в котором она локализована в хромититовых жилах, прожилках и шлирах (Госшахта, месторождения Александровского лога и др.). Всего из коренных месторождений было добыто 1286 кг платины [2].
Прогнозные ресурсы рудной платины в Нижнетагильском массиве до глубины 500 м составляют 2200 т при средних содержаниях 0,16-0,45 г/т [3]. В связи с откры-
тием крупнообъемных платиноносных зон в дунитах Гальмоэнанского зонального массива на севере Камчатки и на Светлобор-ском массиве и при наличии сегодня эффективных технологий переработки значительных объемов рудной массы с относительно низкими содержаниями платины [4] мелкие месторождения и рудопроявления платиновых металлов, связанных с дунит-пегма-титами и хромититовыми жилами, следует рассматривать как обогащенные рудные столбы в пределах крупнообъемных месторождений платины. В связи с этим хромит-платиновый тип оруденения Нижнетагильского массива снова представляет повышенный интерес. Изучению его геохимических особенностей, в частности распределению редкоземельных элементов и их связи с платиновым оруденением, посвящена наша работа.
В Центральной лаборатории ВСЕГЕИ в Санкт-Петербурге методом масс-спек-трометрии с индуктивно-связанной плазмой (1СР^) на приборе «Элан-6100 DRC» определены содержания редкоземельных элементов (РЗЭ) в пробах платиноносных жильных хромититов Нижнетагильского массива, аналитики В.А.Шишлов и В.Л.Куд-ряшов. Результаты анализов представлены в таблице.
В среднем суммарное содержание суммы РЗЭ в хромититах составляет 0,22 г/т. Среди редкоземельных металлов преобладает группа легких (Ьа Се, Рг, Ш) - 70 %; средние ^т, Ей, Ш, ТЬ, Dy, Но) составляют 23 %, а тяжелые (Ег, Тт, Yb, Lu) - 7 %.
По этим результатам были подсчитаны коэффициенты накопления и построены графики нормированных к ультрамафитам верхней мантии содержаний РЗЭ (рис.1).
Для полученных значений содержаний построен график, характеризующий распределение РЗЭ в хромититах относительно вмещающих их дунитов (рис.2). Концентрации редкоземельных металлов в дунитах определены В.Р.Шмелевым и др. [6].
Из графиков следует, что жильные платиноносные хромититы характеризуются пониженными по сравнению с вмещающими дунитами содержаниями редких земель.
_ 223
Санкт-Петербург. 2013
Содержание редкоземельных элементов в жильных хромититах Нижнетагильского массива, г/т
№ п/п
La
Ce
Pr
Nd
Sm
Eu
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu
1 2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12
13
14
15
g
n CS Ю CS
Л
H ^
И «
0,032 0,15 0,018 0,041 0,027 0,014 0,024 <0,01 <0,01 0,014 0,059 <0,01 0,063 <0,01 0,06
0,04 0,3 0,021 0,057 0,041 <0,01 0,025 <0,01 <0,01 <0,01 0,053 <0,01 0,18 <0,01 0,13
<0,01 0,047 <0,01 0,015 <0,01 <0,01 0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 0,04 <0,01 0,022
0,034 0,17 0,022 0,047 0,031 <0,01 0,031 0,014 <0,01 0,022 0,024 0,021 0,17 0,017 0,089
0,02 0,033 0,0081 0,018 0,015 0,014 0,016 0,0053 <0,005 0,011 0,0098 0,0093 0,048 0,012 0,024
<0,005 0,012 <0,005 0,0057 <0,005 <0,005 0,0061 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 0,018 <0,005 0,011
0,013 0,03 <0,01 0,018 0,013 <0,01 0,012 <0,01 <0,01 <0,01 0,01 <0,01 0,069 <0,01 0,026
о X
0.001
0.0001
Рис. 1. График нормированных к мантийному гарцбургиту, по В.Мак Донугу [7], содержаний РЗЭ в жильных платиноносных хромититах Нижнетагильского массива
Наблюдается отрицательная тулиевая аномалия, связанная с пониженными концентрациями этого элемента в ультрамафических породах и дополнительным его выносом при формировании хромитита, слабые цериевая и европиевая аномалии, возникающие вследствие повышенной по сравнению с другими лантаноидами подвижностью этих элементов [1], а также положительные самариевая, тербиевая и иттербие-вая аномалии. Тенденция к выносу более тяжелых РЗЭ объясняется большей их химической подвижностью в различных геохимических обстановках и склонностью к комплексообразованию в природной системе, обогащенной летучими компонентами.
224 _
<0,005 0,01 <0,005 0,007 0,0081 0,0056 0,006 0,0089 <0,005 0,0064 0,0087 0,011 0,018 0,011 0,0077
0,012 0,017 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 0,048 <0,01 0,019
<0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 0,008 <0,005 <0,005
<0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 0,033 <0,01 0,01
<0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005
0,018 <0,01 <0,01 0,015 0,015 0,021 0,027 <0,01 <0,01 <0,01 0,016 0,012 0,036 <0,01 0,021
<0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 0,0058 <0,005 <0,005
И)
а н X к
0.1
0,01
0.001
\
Се Nd En Tb Но Tin Lu
La Pr Sm Gd Dv Er Yb
Рис.2. График нормированных к дуниту, по В.Р.Шмелеву и др. [6], содержаний РЗЭ в жильных платиноносных хромититах Нижнетагильского массива
Редкоземельные элементы имеют довольно сильные корреляционные связи между собой. Наибольшие значимые коэффициенты корреляции (0,94) наблюдаются между La и Се, Се и Ш, Ш и Sm, Gd и ТЬ. Более слабые - между Ш и Gd (0,85), Sm и Yb (0,83), Ш и Yb, Gd и Yb (0,82), La и Ш (0,80), Се и Sm (0,76).
Содержания РЗЭ демонстрируют также корреляционные зависимости с платиновыми металлами. Среднее содержание ЭПГ и серебра в рядовых пробах проанализированных жильных хромититов Нижнетагильского массива, лишенных ураганных и повышенных значений концентраций, составляет, г/т: Pt 4,36; !г 0,31; Rh 0,08;
ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т.200
Pd 0,01; Ru 0,005; Ag 0,005. Значимые коэффициенты корреляции между элементами платиновой группы (ЭПГ) и РЗЭ выявлены для 1г, ^ и Pt среди платиновых металлов и для Gd, Yb, ТЬ, Sm и Nd среди редких земель. Самые сильные корреляционные зависимости наблюдаются между 1г и Gd (0,93), Rh и Gd (0,83), Pt и Gd, 1г и ТЬ, Rh и Yb (0,80). Более слабые между 1г и Yb (0,75), Rh и Sm (0,73), 1г и Sm, Pt и Yb (0,70), Pt и ТЬ (0,63), 1г и Nd (0,58), Rh и Nd (0,5б), Pt и Sm (0,55), Rh и ТЬ (0,53).
Таким образом, следует сделать вывод о наличии связи в распределении редких земель и платиноидов. Однако повышенные и ураганные содержания ЭПГ в хромит-платиновых рудах Нижнетагильского массива не сопровождаются существенным повышением концентраций РЗЭ. Среди редкоземельных элементов наибольшие корреляционные зависимости с платиновыми металлами отмечаются прежде всего у Gd, а также у других редких земель, преимущественно средней и тяжелой групп. Среди платиноидов следует выделить 1г. Надо сказать, что взаимосвязи содержаний 1г с Sm, ТЬ, Yb и Nd отмечались и раньше для хромититов Бураковского расслоенного массива [5].
Выводы
1. Содержания редкоземельных элементов в платиноносных жильных хромити-тах Нижнетагильского массива характеризуются пониженными по сравнению с вмещающими дунитами значениями. Среднее суммарное содержание составляет 0,22 г/т.
2. В количественном отношении легкие редкие земли (Ьа, Се, Рг, Ш) преобладают над средними ^т, Ей, Gd, ТЬ, Dy, Но) и тяжелыми (Ег, Тт, Yb, Ьи).
3. Установлены положительные корреляционные связи между самими редкоземельными элементами, а также между РЗЭ и платиновыми металлами в пробах с рядовыми содержаниями (4,77 г/т по сумме ЭПГ). По значимым коэффициентам корреляции друг с другом редкие земли и платиноиды располагаются в следующем порядке по убыванию: среди РЗЭ - Gd, Yb, ТЬ, Sm и Nd; среди ЭПГ - 1г, Rh и Р1
ЛИТЕРАТУРА
1. Балашов Ю.А. Геохимия редкоземельных элементов. М.: Наука, 1976. 268 с.
2. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:200000. Издание второе. Серия Среднеуральская. Лист 0-40-XXIV (Нижний Тагил): Объяснительная записка / И.Г.Южаков, А.А.Жиганов, В.И.Маегов и др.; ВСЕГЕИ. СПб, 2006.
3. Иванов О.К. Концентрически-зональные пи-роксенит-дунитовые массивы Урала. Екатеринбург: Изд-во Уральского ун-та, 1997. 488 с.
4. Крупно-объемные рудные месторождения платины в зональных базит-ультрабазитовых комплексах урало-аляскинского типа и перспективы их освоения / А.П.Козлов, В.А.Чантурия, Е.Г.Сидоров, Н.Д.Толстых, Ю.М.Телегин // Геология рудных месторождений. 2011. Т.53. № 5. С.419-437.
5. Лазаренков В.Г. Взаимосвязь содержаний элементов платиновой группы и редкоземельных элементов как критерий локального прогноза платиноидной минерализации в ультраосновных породах / В.Г.Лаза-ренков, Е.А.Балмасова, К.Н.Малич // Записки Горного института. 1990. Т.121. С.111-118.
6. Шмелев В.Р. Нижнетагильский дунит-клино-пироксенитовый массив и его платиновые месторождения / В.Р.Шмелев, Е.В.Пушкарев, Е.В.Аникина // Магматизм и метаморфизм в истории Земли: Тезисы докладов XI Всероссийского петрографического совещания. Т.1. Екатеринбург: Изд-во ИГиГ УрО РАН. 2010. С.38-58.
7. Mc Donough W.F. Constrains of the composition of continental lithospheric mantle // Earth and Planetary Science Letters. 1990. V. 101. N.1. P.1-18.
REFERENCES
1. Balashov Yu.A. Geochemistry of rare earth elements. Moscow: Nauka, 1976. 268 p.
2. State geological map of Russian Federation. Scale of 1:200000. Second edition. Series of Central Urals. Sheet 0-40-XXIV (Nizhny Tagil): Explanatory note / I.G.Yuzhakov, A.A.Zhiganov, V.I.Maegov et al; VSEGEI. Saint Petersburg, 2006.
3. Ivanov O.K. Concentrically zoned pyroxenite-dunite massifs in Urals. Ekaterinburg: Ural university, 1997. 488 p.
4. KozlovA.P., Chanturiya V.A., SidorovE.G., Tol-stykh N.D., Telegin Yu.M. Large volume platinum ore deposits in zonal mafic-ultramafic complexes of the Ural-Alaskan type and the outlook for their development // Geology of ore deposits. 2011. V.53. N 5. P.419-437.
5. Lazarenkov V.G., Balmasova E.A., Malich K.N. Dependence of platinum group elements and rare earth elements content as a local forecast criterion of platinum mineralization in ultramafic rocks // Proceedings of the Mining institute. 1990. V.121. P.111-118.
6. Shmelev V.P., Pushkarev E.V., Anikina E.V. Niz-hny Tagil dunite-clinopyroxenite massif and its platinum deposits // Magmatism and metamorphism in the history of the Earth: Theses of reports of the XI All-Russia petrology meeting. V.1. Ekaterinburg: IG and G. 2010. P.38-58.
7. Mc Donough W.F. Constrains of the composition of continental lithospheric mantle // Earth and Planetary Science Letters. 1990. V.101. N.1. P.1-18.
_ 225
Санкт-Петербург. 2013
