Минеральный состав руд месторождения Заполярное (Кольский полуостров) Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

2018 Геология Том 17, №4

ГЕОЛОГИЯ, ПОИСКИ И РАЗВЕДКА ТВЁРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ, МИНЕРАГЕНИЯ

УДК 553.3.4

Минеральный состав руд месторождения Заполярное (Кольский полуостров)

Д.В. Таймасов

АО «Русская медная компания», 620075, Екатеринбург, ул. Малышева, д. 51 E-mail: Taimasov_Dmitriy@rcc-group. ru (Статья поступила в редакцию 15 июня 2018 г.)

Исследования минерального состава руд выявили ряд минералов, ранее не обнаруженных на данном месторождении. Была подтверждена платиноносность про-жилково-вкрапленных руд (филлитов), а также наличие в них других полезных компонентов. Рассмотрена значимость филлитов как дополнительного и нетрадиционного источника большого спектра полезных компонентов с дальнейшей практической целью их вовлечения в отработку.

Ключевые слова: месторождение Заполярное, филлиты, платиноносные суль-фоарсениды, золото, уран.

DOI: 10.17072/psu.geol.17.4.386

Актуальность исследования заключается в выявлении нетрадиционных источников минералов платиновой группы и золота (Додин и др., 2007). В связи с этим перед нами была поставлена задача изучить минеральный состав руд месторождения «Заполярное» и уделить повышенное внимание прожилково-вкрапленным рудам (филлитам - черным сланцам), которым ранее не уделялось должного внимания из-за низких содержаний №. Поэтому нами были проведены комплексные исследования руд на новейшем оборудовании и получены положительные результаты (Беневольский, 2011).

Месторождение Заполярное расположено на северо-западе Кольского полуострова Печенгский блок и входит в состав Печенгского района Мурманской области Российской Федерации.

В геологическом строении месторождения участвуют три крупных разновозрастных структурно-стратиграфических комплекса докембрийских образований: раннеархейский, позднеархейский и ран-непротерозойский (Маракушев,1979).

Печенгский структурный блок является частью Полмак-Пасвик-Печенгско-Варзугского пояса карелид Балтийского щита и протягивается с северо-запада на юго-восток через всю Кольскую субпровинцию Лапландско-Кольско-Карельской провинции (восточная часть Балтийского щита).

Промышленные месторождения группируются в ждановской свите в пределах Печенгского рудного поля, образуя два рудных узла - Западный и Восточный. Западный рудный узел включает месторождения Каула, Промежуточное, Кот-сельваара-Каммикиви, Семилетка. Восточный рудный узел - месторождения Ждановское, Заполярное, Спутник, Тундровое, Быстринское и Верхнее (Горбунов, 1968).

Месторождение Заполярное расположено в центральной части Восточного рудного узла, в низах продуктивной жда-новской свиты, на контакте туфогенно-осадочных пород с долеритами третьего эффузивного покрова. Оно приурочено к протяженной межпластовой тектониче-

© Таймасов Д.В., 2018

ской зоне. В состав месторождения входит одно крупное Северное рудное тело (95% запасов) и серия мелких линз-сателлитов.

Северное рудное тело (СРТ) прослежено по простиранию на расстоянии 1000-1500м, по падению на 1000м. Элементы залегания рудного тела: азимут простирания 130-150°на юго-восток, падение - на юго-запад под углами 40-65°. Склонение на юго-восток под углом около 20° к линии падения. Общая пластовая форма залежи СРТ осложнена чередованием раздувов и пережимов мощности и разделяется по простиранию безрудным пережимом (окном) шириной до 200 м на две части: западную (западный фланг) и восточную (восточный фланг), различающиеся по своим морфологическим параметрам.

В пределах месторождения сульфидных медно-никелевых руд Заполярное выделяются следующие промышленные типы:

1. Вкрапленные руды в серпентинизи-рованных и оталькованных ультраосновных породах с содержанием никеля от 0,5 до 1,5 %.

2. Густовкрапленные руды в серпенти-низированных и оталькованных ультраосновных породах с содержанием никеля от 1,5 до 4,5 %.

3. Брекчиевидные руды.

4. Сплошные руды, которые лишь на отдельных участках рудного тела. Для них характерна высокая изменчивость состава при устойчиво высоком содержании сульфидов 85-95 %.

5.Прожилково-вкрапленные руды локализуются главным образом в терриген-ных породах - филлитах, реже песчаниках, и формируют маломощные (от 2-3 мм до 1-2 см) прожилки, ориентированные согласно рассланцеванию пород. Они вызывают повышенный интерес в связи с их слабой изученностью: данные руды залегают в висячем боку рудного тела и, как правило, не попадают в границы отработки эксплуатационных блоков из-за забалансового содержания № (менее 0,4%),

однако представляют интерес с точки зрения попутных компонентов, таких как золото, платиноиды и серебро, а также урана, наличие которого подтверждается не только нашими, но и геофизическими исследованиями разведочных скважин (Ма-ракушев, 2009).

В Горном институте УрО РАН (г. Пермь) выполнен микрозондовый анализ химического состава минералов в аншли-фах, изготовленных из руд, отобранных по всей площади месторождения (аналитик О.В. Коротченкова). Главное внимание при этом уделялось прожилково-вкрапленным рудам (черным сланцам -филлитам).

В целом в минеральном составе руд выделяются главные и второстепенные минералы по их количественному содержанию. К числу главных минералов во всех типах руд относятся пирротин, пент-ландит и халькопирит, в отдельных участках брекчиевидных руд в эту группу входит также пирит. Второстепенные минералы представлены сульфоарсенидами ряда герсдорфит-кобальтин, сфалеритом, галенитом, монацитом*, марганцевым ильменитом*, макинавитом, виоларитом, арсенопиритом и минералами благородных металлов (серебросодержащий пент-ландит и самородное золото, сперрилит, герсдорфит иридийсодержащий*, плати-ноносными сульфоарсенидами и теллури-дами (алтаит, гессит*), а также минералами урана: ураносилитом* и уранотори-том* (*- минералы, обнаруженные нами на месторождении впервые).

Пирротин является наиболее распространенным минералом во всех типах руд. Относительное содержание его во вкрапленных и прожилково-вкрапленных рудах 50-80%, брекчиевидных - 30-70%. В халькопиритовых разновидностях брекчи-евидных и прожилково-вкрапленных руд в филлитах - от 5 до 40%.

В измененных перидотитах пирротин образует псевдоморфозы по оливину размером 0,1-0,5 мм. Пирротин в них представлен монозернами либо агрегатом зерен. В срастании с пирротином обычно

находятся пентландит, магнетит, иногда хлорит.

В срастаниях с актинолитом и хлоритом пирротин заполняет промежутки между зернами измененного оливина. В брекчиевидных и сплошных рудах пирротин образует аллотриоморфнозернистые агрегаты с размером зерен 0,05-0,3 мм.

Кроме моноклинного и гексагонального пирротина в густовкрапленных рудах в измененных перидотитах в срастаниях с гексагональным пирротином установлен троилит. Преобладает в этих срастаниях гексагональный пирротин, троилит образует тонкие пластинчатые выделения; относительное содержание его варьирует от 10 до 20, редко 30%.

Пентландит наблюдается, подобно пирротину, во всех разновидностях руд. Относительное содержание его во вкрапленных рудах в перидотитах 10-20%, в брекчиевидных 15-35%. Наиболее распространенной формой выделений пент-ландита являются зерна или сростки зерен размером 0,1 - 3,0 мм во вкрапленных рудах и от 0,1 до 5-10 мм в брекчиевидных рудах. Обычно выделения пентландита наблюдаются в пирротине и халькопирите, реже пентландит приурочен к границам выделений пирротина и силикатов. Иногда ксеноморфные выделения пент-ландита наблюдаются в промежутках зерен пирротина.

Кроме относительно крупных выделений в рудах встречаются мелкие пластинчатые выделения пентландита, приуроченные к зернам пирротина.

Количество пластинчатого пентланди-та, как правило, невелико, чаще он отмечается в густовкрапленных рудах, но отсутствует в брекчиевидных и бедновкрап-ленных рудах.

Халькопирит характерен для всех типов руд, однако количественное содержание его сильно варьирует. В пирротино-вых вкрапленных рудах относительное содержание его не более 10 %, в брекчие-видных - 5 - 20 % и лишь в прожилково-вкрапленных рудах халькопирит становится главным минералом. Содержание

его по отношению его к сульфидам в отдельных шлифах достигает 40-80%. Во всех разновидностях руд халькопирит представлен тетрагональной модификацией.

Пирит широко распространен в брек-чиевидных рудах, где содержание его достигает 5-15%, реже встречается в богатых вкрапленных рудах. Образует отдельные кристаллические зерна размером до 1 мм в пирротине и халькопирите, скопления зерен, местами прожилковые выделения, окружающие зерна пирротина.

В составе пирита отмечаются существенные вариации по содержанию никеля и кобальта. Никель присутствует от десятых и сотых долей процента до 1,5 %. Однако наиболее часто в пределах 0,20,3%.

Сульфоарсениды никеля и кобальта наиболее характерны для брекчиевидных пирротиновых руд и халькопиритовых прожилков и для окварцованных филлитов вблизи контакта с брекчиевидными рудами.

В халькопирите и пирротине брекчие-видных руд, а также в филлитах встречаются отдельные кристаллические зерна герсдорфита размером 0,05-0,02мм (рис. 1). Местами наблюдаются цепочки зерен, прожилковидные выделения и скопления мелких зерен в обломках филлитов, заключенных в сульфидные агрегаты.

Впервые на месторождении обнаружен иридийсодержащий герсдорфит в виде мелчайшего выделения в общей массе герсдорфита (рис.1). Состав минерала (мас.%): S - 17,91; Fe - 5,59; Со - 10,2; № - 11,7; As - 41,06; Rh - 1,14; 1г - 12,4.

Платиноносные сульфоарсениды характеризуются двумя типами распределения платиноидов: первый тип представлен наличием в минералах изометричных участков, резко обогащенных платиноидами, второй тип соответствует равномерной концентрации металлов в пределах всего зерна или отдельных его относительно крупных зон. В таких кристаллах или зонах кристаллов убывает кон-

центрация никеля, железа и кобальта, но сохраняется

Рис. 1. Рудные минералы в филлите: 1 - ири-дийсодержащий герсдорфит; 2 - герсдофит

постоянное количество мышьяка и серы. Этот тип распределения соответствует

твердым растворам платиноидов в суль-фоарсенидах. (Лазаренков и др., 2001).

Атокит установлен в брекчиевидных рудах в виде зерен размером 5 - 30 мкм. Имеет серовато-белый цвет, анизотропен. Состав минерала, определенный на микроанализаторе (мас. %): Pd - 42,24; Sn -26,76; Р - 17,28; Си - 12,01; Ag - 0,52; сумма 98.81. Кристаллохимическая формула соответствует соединению типа А3В ^1,76 Си0,84 РЮ,39 Ag0,02)3,01 Sn

Сперрилит ранее был встречен только в богатых вкрапленных рудах в виде иди-оморфных кристаллов и неправильной формы зерен, включенных в пирротин, пентландит и халькопирит. Сейчас в большом количестве обнаружен в филлитах, что подтверждает их платинонос-ность (рис.2). Минерал белого цвета с голубовато-серым оттенком, изотропный, с высоким рельефом. Иногда он ассоциируется с кобальтином, из примесей установлены Яо, 1г и № (Конников и др., 2004).

з

А Б

Рис. 2. Сперрилит в филлитах: А - в срастании с герсдорфитом; Б - единичное зерно

Самородное золото ранее было установлено в брекчиевидных пирротиновых рудах (скв.4, 377, 4 м) в виде включений от 1 до 10 мкм в кобальтовом герсдорфи-те. Микрозондовым анализом в нем установлено до 8 % серебра. Подобное включение самородного золота выявлено нами в кобальтовом герсдорфите в прожилково-вкрапленных рудах (филлитах) с содержанием серебра до 15% (рис.3).

Единичные округлые включения алта-ита размером не более 20 мкм были установлены в пирротине и халькопирите в прожилковых окварцованных филлитах на контакте с брекчиевидными рудами (скв.1252, 1344, 5-1348, 2 м). Микрозон-довым анализом установлены (мас. %) РЬ - 58,6; Те - 39,2, что хорошо соответствует формуле РЬТе.

Серебросодержащий пентландит (достаточно редкий минерал) установлен в

различных типах руд в виде мельчаиших выделений размером 0,05-0,15 мм:

- в халькопиритовых и пирротиновых прожилках в филлитах;

- в густовкрапленных халькопирито-вых рудах;

- в брекчиевидных пирротиновых рудах.

Выделения серебросодержащего пент-ландита встречаются в пирротин- халько-пиритовых прожилках среди филлитов (рис. 4)._

Рис. 3. Рудная минерализация в филлите: 1 -самородное золото; 2 - кобальтовый герсдорфит; 3 - пирит; 4 - пентландит; 7 марганцевый ильменит

Обычно его выделения неправильной формы встречаются в халькопирите на границе с включениями нерудных минералов, иногда нарастают на зерна герсдорфита. Некоторые зерна рассекаются сетью тончайших прожилков халькопирита. Нередко в ассоциации с серебро-содержащим пентландитом находится ма-киновит. Минерал изотропен. По цвету и отражению сходен с борнитом.

В составе минерала по определениям на электронном зонде установлены (мас.%) Fe - 36,6; N1 - 19,4; Ag - 12,4; S -31,6.

Макинавит местами встречается в халькопирите и карбонат-халькопирито-вых прожилках среди алевролитов и филлитов и в участках окварцованных филлитов на контакте с брекчиевидными рудами. Он образует в халькопирите тонкие (0,01 мм) линзовидные, прожилковидные выделения, пятнистые скопления, размером до 0,2 мм. Совместно с серебросо-держащим пентландитом нарастает на зерна нерудных минералов, включенные в халькопирите. Легко отличается от других сульфидов по сильному двуотражению от серого до серо-белого тона и анизотропии.

Рис. 4. Аншлиф филлита. Серебросодержащий пентландит

Сфалерит в виде мелких выделений (0,05 - 0,1 мм) в пирротине и халькопир-рите отмечается в брекчиевидных рудах и прожилково-вкрапленных рудах в филлитах (рис. 5). В отдельных зернах наблюдаются мельчайшие эмульсиевидные включения халькопирита. Представлен железистой разновидностью (5-6,5 мас.%) с содержанием кадмия от 0,2 до 1,0 мас. %.

халькопиритом. Состав минерала (мас.

- 15,06; Fe - 10,27; Си - 9,66; Ag -38,51; Те - 21,35; Zn - 5,17.

5ЕГ.1 НУ: 20.0 ЬУ У1е*у ЛеИ: 130 угл

УД): 14 05 тт Ое4: В5Е Оте(тМ/у>: 03/09/17

Гарным институт УрО РАН

сфалерит

Рис. 5. Сфалерит в пирротине

Галенит в виде единичных выделений встречается в прожилковых пирротино-вых и халькопиритовых рудах. Установлено постоянное присутствие селена в количестве от 0,5 до 1,0 мас. %.

Виоларит был встречен в брекчиевых рудах в скважинах, подсекающих верхние участки рудного тела (скв. 377). В рудах пентландит-пирротинового состава он замещает порфировидный пентландит, образуя в нем сеть прожилков и кайм по периферии зерен.

Арсенопирит выявлен в филлитах в основном в виде выделений в пирротине, реже обособленных зерен, встречается в срастании с пиритом.

Следующие минералы в прожилково-вкрапленных рудах (филлитах) на месторождении обнаружены впервые.

Гессит - редкий теллурид серебра (рис.6). Встречается как в виде мелких единичных зерен, так и в ассоциации с

8ВГ.1 НУ; 20.0 НУ_У№; И.85 тт

У ¡«ж П? 10: 54.0 и111 Е^М: ВЗЕ

Ои^пИУ.'у): 03/09/17

й им ститут УрО РАН

Рис. 6. Гессит в аншлифе филлита

Монацит представлен в виде единичных зерен размером от 1 до 5 мкм (рис. 7), встречающихся в марганцевом ильмените

- редкой разновидности ильменита. Его состав (масс. %): О - 31.05; Fe - 34.77; Т

- 31.86; Мп - 2.31 % (рис. 3). Состав монацита включает редкоземельные элементы и установлен в следующем виде (мас. %): О - 26.13; Р - 13.46; La - 5.04; Се -21.17; Рг - 3.6; Ш - 19.9; Sm - 4.5; Ш -2.06.

Минералы урана ураносилит (рис.8) и ураноторит (рис.9) были также обнаружены нами впервые на данном месторождении. Они встречаются достаточно часто, но представлены мельчайшими еди-

ничными зернами, химическим состав схож. Состав ураносилита (масс.%): О -37.41; Si - 27.06; и - 26.67 и незначитель-

ные мелкие примеси, ураноторита:О -30.07; Si - 9.15; и - 13.22; ^ - 31.58 и мелкие примеси.

4

2

Ч

3

ЗЕГ.1 НУ: 20,0 ((V НТО: 114.9Е1 тт | ...... | УЕОАЗ ТСЗСАН

\,'1лт.,/Ан1|"1: -4Й.Я |1ГП Ой»: ЕВЕ 1П |лп

«НАНЫЧТ ч |нлтитут УрО РАН

Рис. 7. Монацит в филлите: А - 1 - монацит; Б - 4, 5 - монацит.

ЗЕГ.1 НУ: 20.0 КУ ЧЛйиг Г 1в1|1: 47.4 |1Ш

т>: 15.02 тт

□йГ: ВЭЕ

Оа^т/сШу): иалал /

Горный институт уро РАН

Л

БЕН НУ: УО.О КУ МО: 14.а в тт □с*: Б5Е Оа*с(гт»1|1/у): 03/14Л7

Рис. 8. Светлые зерна ураносилита в филлите

А Б

Рис. 9. Зерна ураноторита в филлите: А - светлые зерна ураноторита; Б - светлое зерно ураноторита в эпидоте

Как и предполагалось в процессе изучения минерального состава руд большой интерес вызвали филлиты (черные сланцы), в результате чего в них был обнаружен ряд новых минералов, ранее не наблюдавшихся на данном месторождении (монацит, марганцевый ильменит, герсдорфит иридийсодержащий, платино-носные сульфоарсениды и теллурид (гес-сит), а также минералы урана: ураносилит и ураноторит). Данные минералы являются источником целого ряда попутных компонентов, это платина, палладий, родий, иридий, рутений, золото, серебро, селен, теллур, редкоземельные элементы и уран. Исходя из этого можно сказать, что прожилково-вкрапленные руды (филлиты - черные сланцы) являются не только богатым источником вышеперечисленных попутных компонентов, но и единственным источником, объединяющим их в одном типе руд. Говоря о генезисе минерализации, мы приходим к выводу, что их образование происходило на конечном этапе формирования месторождения (Ви-кентьев,2004.) Подводя итог, нужно сказать, что дальнейшее изучение данных руд не просто целесообразно, а необходимо не только с научной, но и с практической точки зрения, так как данные руды являются новейшим нетрадиционным источником МПГ и золота.

Библиографический список

Беневольский Б.И. Состояние и пути развития минерально-сырьевой базы благородных и цветных металлов России // Разведка и охрана недр. 2011. №5. С. 28-36.

Викентьев И.В. Условия формирования и метаморфизм руд. М.: Научный мир, 2004. 338 с.

Горбунов Г.И. Геология и генезис сульфидных медно-никелевых месторождений Печен-ги. М.: Недра, 1968. 274 с.

Додин Д.А., Золоев К.К., Коротеев В.А., Чер-нышов Н.М. Углеродсодержащие формации - новый крупный источник платиновых металлов XXI века. М., Геоин-форммарк, 2007. 130 с.

Конников Э.Г., Пальянова Г.А., Мюрер У.П., Прасолов Э.М., Кислов Е.В., Орсоев Д.А. Экспериментальное и теоретическое изучение флюидного режима сульфидного Cu-Ni-платинометалльного оруденения // Экспериментальная минералогия Некоторые итоги на рубеже столетий: 2 т. / Отв. ред. В.А. Жариков, В.В. Федькин. М.: Наука, 2004. Т. 1. С. 298-314.

Лазаренков В.Г., Таловина И.В. Геохимия элементов платиновой группы. СПб.: Изд-во «Галард», 2001. 266 с.

Маракушев А.А. Петрогенезис и рудообразо-вание. М.: Наука, 1979. 261 с.

Маракушев А.А. Геохимия и генезис черных сланцев // Вестник. Ин-та геол. Коми НЦ УрО РАН. 2009а. № 7. С. 2-4.

Mineral Composition of the Ore of Zapolarnoe Deposit (Kola Peninsula)

D.V. Taymasov

JSC Russian Copper Company, 51 Malysheva Str., Ekaterinburg 620075, Russia. E-mail: Taimasov_Dmitriy@rcc-group.ru

Studies of the mineral composition of ores revealed a number of minerals previously not identified in the deposit. The platinum content of vein-disseminated ores (phyllites) has proven as well as the presence of other valuable components. The potential of phyllites as an additional unconventional source of a large range of useful components is considered.

Key words: Zapolyarnoe deposit; phyllites; platinum-bearing sulphoarsenides; gold; uranium.

394

ff.B. TauMacoe

References

Benevolskiy B.I. 2011. Sostoyanie i puti razvitiya mineralno-syrevoy bazy blagorodnykh i tsvet-nykh metallov Rossii [State and ways of development of mineral and raw materials base of noble and non-ferrous metals of Russia]. Razvedka i okhrana nedr. 5:28-36. (in Russian)

Vikentiev I.V. 2004. Usloviya formirovaniya i metamorfizm rud [Formation conditions and metamorphism of the ore]. Moskva, Nauch-nyy mir, p. 338. (in Russian) Gorbunov G.I. 1968. Geologiya i genezis sul-fidnykh medno-nikelevykh mestorozhdeniy Pechengi [Geology and Genesis of Sulphide Copper-Nickel deposits of Pechenga]. Moskva, Nedra, p. 274. (in Russian) Dodin D.A., Zoloev K.K., Koroteev V.A., Cher-nyshov N.M. 2007. Uglerodsoderzhashchie formatsii - novyy krupnyy istochnik platino-vykh metallov XXI veka [Carboniferous formations as a new major source of platinum metals of the 21st century]. Moskva, Geoin-Formmark, p. 130. (in Russian)

Konnikov E.G., Palyanova G.A., Myurer U.P., Prasolov E.M., Kislov E.V., Orsoev D.A. 2004. Eksperimentalnoe i teoreticheskoe izuchenie flyuidnogo rezhima sulfidnogo Cu-Ni-platinometallnogo orudeneniya [Experimental and theoretical study of the fluid regime of sulfide Cu-Ni-platinum-metal ore mineralization]. In: Eksperimentalnaya min-eralogiya: Nekotorye rezultaty na rubezhe stoletiya. V.A. Zharikov, V.V. Fedkin (Eds). Moskva, Nauka, T. 1, pp. 298-314. (in Russian)

Lazarenkov V.G., Talovina I.V. 2001. Geokhi-miya elementov platinovoy gruppy [Geochemistry of elements of the platinum group]. St. Petersburg, Galard, p. 266. (in Russian) Marakushev A.A. 1979. Petrogenezis i rudoobra-zovanie [Petrogenesis and ore formation]. Moskva, Nauka, p. 261. (in Russian) Marakushev A.A. 2009. Geohimiya i genezis chernykh slantsev [Geochemistry and genesis of Black Shales]. Vestnik Instituta Geologii. 7:2-4. (in Russian)