CC BY
44
VeSOk IG Komi SC UB RAS, November, 2014, No 11
*
УДК 551.311.231. 550.423
ПЛАТИНОМЕТАЛЛЬНАЯ СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ ЗОНАЛЬНОГО ПРОФИЛЯ КНР ВЫВЕТРИВАНИЯ СВЕТЛОБОРСКОГО И НИЖНЕТАГИЛЬСКОГО МАССИВОВ
ПЛАТИНОНОСНОГО ПОЯСА УРАЛА
А. М. Гайфутдинова, И. В. Таловина, Е. С. Николаева
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», Санкт-Петербург
Приводится анализ геохимических данных, полученных в результате исследования кор выветривания Светлобор-ского и Нижнетагильского массивов Платиноносного пояса Урала на содержание элементов платиновой группы, золота и серебра в разных зонах профиля, определенных методом ICP-MS. Выявлено, что иридий-платиновая специализация коренных пород массивов сменяется на палладий-платиновую в развитых по ним покровных элювиальных отложениях с тенденцией к накоплению платины к верхним частям разреза, что свидетельствует о перераспределении благородных металлов в профиле выветривания.
Ключевые слова: Светлоборский массив, Нижнетагильский массив, кора выветривания, элементы платиновой группы (ЭПГ).
PLATINUM SPECIALIZATION IN ZONAL PROFILE OF WEATHERING CRUST OF THE SVETLOBORSKY AND NIZHNETAGILSKY MASSIFS, PLATINUM BELT OF THE URALS
A.M. Gayfutdinova, I.V. Talovina, E.S. Nikolaeva
National mineral resources University of Mines, St-Petersburg
The article presents new geochemical data on weathering crusts of the Svetloborsky and the Nizhnetagilsky massifs of the Platinum belt of the Urals and analyzes distribution of platinum group elements, gold and silver in different zones of weathering profile, determined by the ICP-MS. It was revealed that iridium-platinum geochemical specialization of initial rocks of the massifs changes to palladium-platinum in covering eluvial soils with a tendency to accumulate platinum in the upper parts of the crossection that indicates redistribution of precious metals through the weathering profile.
Key words: The Svetloborsky massif, the Nizhnetagilsky massif, weathering crust, platinum group elements.
В последнее время интерес геологов нацелен на поиски альтернативных источников платиновых металлов в пределах Платиноносного пояса Урала, освоенного промышленного региона, в составе которого выделяются одни из крупнейших в мире рос-сыпеобразующих зональных массивов — Светлоборский и Нижнетагильский. Коры выветривания, развитые по ним, до сих пор подробному исследованию не подвергались, хотя на сегодняшний день в мировой практике из-
вестно множество примеров выявления промышленных концентраций элементов платиновой группы (ЭПГ) в гипергенных покровах на ультраосновных массивах. Обогащены благородными металлами никелевые месторождения кор выветривания Кубы (Моа и Никаро), Новой Каледонии, Польши (Шкляры), России (никелевые месторождения Урала) [1, 6—8].
Геологическое строение Светло-борского и Нижнетагильского массивов освещено во многих работах, вклю-
чая классические труды Н. К. Высоцкого, А. Н. Заварицкого, А. Г. Бетехти-на, И. А. Малахова, К. К. Золоева и другие [2—5]. Нижнетагильский и Светлоборский массивы входят в цепочку концентрически-зональных массивов Платиноносного пояса Урала (рис. 1, 2). Зональное строение характеризуется наличием дунитового ядра и клинопироксенитовой оболочки. Породы жильной серии на Нижнетагильском массиве представлены главным образом хромититами, на
с
^еокШс. ИГ Коми НЦ УрО РАН, ноябрь, 2014 г., № 11
Рис. 1. Положение массивов Платинонос-ного пояса Урала (а) и схематическая геологическая карта (б) Светлоборского массива [3, с доп. авторов]:
а) 1—16 массивы Платиноносного по -яса Урала: 1 — Ревдинский, 2 — Тагило-Баранчинский, 3 — Нижнетагильский,
4 — Арбатский, 5 — Качканарский, 6 — Светлоборский, 7 — Вересовоборский, 8 — Павдинский, 9 — Косьвинский,
10 — Кытлышский, 11 — Княспинский, 12 — Кумбинский, 13 — Денежкинский, 14 — Помурский, 15 — Чистопский, Ялпинг-Ньерский, 16 — Хорасюрский.
Структурно-минерагенические мега-зоны Уральской складчатой системы: I — Предуральский краевой прогиб,
11 — Западно-Уральская, III — Центрально-Уральская, IV — Тагило-Магнитогор-ская, V — Восточно-Уральская, VI — чехол Западно-Сибирской платформы; ГУГР — Главный Уральский глубинный разлом.
б) I — Вересовоборский клинопирок-сенит-дунитовый массив, II — Светлобор-ский клинопироксенит-дунитовый массив, III — Качканарский габбро-клинопи-роксенитовый массив; 1 — кытлымиты, зелёные сланцы выйской свиты среднего верхнего ордовика, 2 — тонко- и мелкозернистые дуниты, 3 — средне- и крупнозернистые дуниты, 4 — клинопироксениты,
5 — титаномагнетитовые клинопироксе-ниты, 6 — габбро, 7 — горнблендиты, 8 — платиноносные аллювиальные отложения, 9 — тектонические нарушения, 10 — гидросеть, 11 — некоторые рудопро-явления платины: 1 — Борт Лога № 1, 2 — Травянистый Лог, 3 — Высоцкого;
12 — массивы Платиноносного пояса Урала, 13 — Главный Уральский глубинный разлом, 14 — точки отбора проб коры выветривания
Рис. 2. Положение массивов Платино-носного пояса Урала (а) и схематическая геологическая карта (б) Нижнетагильского массива [3, с доп. авторов]:
б) 1 — тонко- и мелкозернистые дуниты, 2 — средне- и крупнозернистые дуниты, 3 —клинопироксениты, 4 — титаномагнетитовые клинопироксениты, 5 — габбро, 6 — горнблендиты, 7 — мелкозернистые амфибол-плагиоклазовые породы — «кытлымиты», 8 — амфиболиты, 9 — базальты, андезибазальты, зеленые сланцы, 10—11 — континентально-склоновые и шельфовые осадочные образования, 12 — платиноносные аллювиальные отложения, 13 — Главный Уральский глубинный разлом, 14 — гидросеть, 15 — массивы Платиноносного пояса Урала, 16 — точки отбора проб коры выветривания
Ю Кот1 БО УВ ЯДв, №уетЬег, 2014, N0 11
Светлоборском — дайками клинопи-роксенитов, горнблендитов и иситов.
Коры выветривания в пределах Светлоборского и Нижнетагильского массивов характеризуются сокращенным профилем и прерывистым характером распространения [9]. Их мощность не превышает 10 м на Светло-борском массиве и 5 м на Нижнетагильском. Преобладает серпентини-товая зона, сложенная внизу разреза дезинтегрированными лизардит-хри-зотиловыми, выше — выщелоченными лизардитовыми серпентинитами. На Светлоборском массиве серпентиниты перекрываются глинами сапо-нитового состава. Оксидно-железная зона в профиле выветривания отсутствует и выражена в некотором обогащении верхних зон гидроокислами Бе и Мп (рис. 3).
Методы исследования
Химический состав пород различных зон профиля выветривания Светлоборского и Нижнетагильского массивов исследовался методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (1СР-М8). Анализ проб выполнялся в лабораториях ИГМ СО РАН г. Новосибирска и в ЦАЛ ВСЕГЕИ.
Результаты и обсуждение
Концентрации ЭПГ, золота и серебра в различных зонах профиля выветривания Светлоборского и Нижнетагильского массивов представлены в табл. 1. Для оценки уровня содержания ЭПГ в корах выветривания представляет интерес количество этих элементов в первичных массивах, которые послужили источником металлов. В таких случаях используются коэффициент накопления (Кн), рассчитываемые как отношение содержания элементов в породах различных зон выветривания к содержаниям в исходной неизмененной породе. Коэффициент накопления ЭПГ, золота и серебра вычислялся относительно углистого хондрита С1 [8] и исходного слабосерпентинизированно-го дунита Нижнетагильского массива (г. Соловьева, скв. 7529, глубина 403.0—453.0 м [1]).
По данным табл. 1, коры выветривания Светлоборского и Нижнетагильского массивов характеризуются низкими содержаниями элементов группы платины, золота, серебра, интенсивным выносом из всех зон профиля выветривания с минимальными коэффициентами накопления в ниж-
Рис. 3. Профиль кор выветривания Светлоборского (слева) и Нижнетагильского
(справа) массивов
Таблица 1
Содержание ЭПГ в корах выветривания Светлоборского и Нижнетагильского массивов, мг/т
Массив № п X. э. Яи Ю1 Рё 1г Р1 1ЭПГ Р№ё Аи
■ 2 я 5 и 1 1 X <2 4 <2 <2 4.1 >11 4.10 <2 < 10
2 6 X 2 5.3 26.8 11.0 341.3 386.4 12.72 70 < 10
Н О а & э 1 2 32.8 3 554.9 - - 161.7 -
О 1§ 3 6 X 1 3.7 16.2 5.7 108.3 134.9 6.68 30 < 10
э 1 1.2 30.8 5.3 109.7 - - 20 -
)Я 4 10 X <2 3.6 11.4 6 53 75 4.62 4 11
<о И 3 Ч: Б - 0.3 21.7 7.1 93.3 - - 1.3 8
* е к э 5 2 X <2 5 65.5 10 44 124.5 0.67 4.4 10.5
н в - 0.4 20.5 0.1 24 - - 1.3 7.8
6 5 X 4.4 <5 3.4 < 10 24.17 > 39.47 7.11 И.О. н.о.
Примечание: х. э. — химический элемент; п — число проб; х — среднее; 8 — стандартное отклонение от среднего; (—) — элемент не определялся. 1, 4 — зона лизардит-хризотиловых серпентинитов; 2, 5 — зона лизардитовых серпентинитов; 3 — глинистая сапонитовая зона; 6 — неизмененные дуниты Нижнетагильского массива с глубины 403—453 м [1].
них частях разреза (К^ 0.001—0.049 для пород Нижнетагильского массива и 0.001 — 0.259 для Светлоборского) и максимальными в верхних, что особенно хорошо проявлено на Светло-борском массиве в зоне сапонитовых глин, где Кн достигает положительных значений (1.436). Все ЭПГ накапливаются с разными величинами Кн, что свидетельствует об их дифференцированной способности к накоплению в разных породах массивов.
Рудная специализация в коре выветривания обоих массивов Рё—Р с повышенными концентрациями Аи и А§ отличается от коренной минерализации, которая, по данным [2— 5], в дунитах Нижнетагильского массива преимущественно 1г—Р. Отно-
шение Р/Рё больше единицы практически во всех зонах профиля выветривания обоих массивов, за исключением зоны выщелачивания, где в лизардитовых обохренных серпентинитах Светлоборского массива оно падает до 0.67.
В серпентинитовых рудах мощных мезозойских кор выветривания, развитых по ультрамафитам Урала (Бурук-тальский, Еловский офиолитовые комплексы), соотношение Р/Рё обычно ниже 1, т. е. в них, за некоторым исключением, преобладает палладий, в остальных же зонах преобладает платина. В оксидно-железных рудах Уфалейско-го массива, месторождений Моа и Ни-каро, Дю Сюд, Шкляры величина Р/Рё больше 1, в серпентинитах Бурукталь-
Seaniuc. ИГ Коми НЦ УрО РАН, ноябрь, 2014 г., № 11
Таблица 2
Содержание ЭПГ и золота в корах выветривания ультрамафитовых массивов мира, мг/т
№ Месторождение, массив 11 Ru Rh Pd Ir Pt zanr Pt/Pd Au
1 Moa и Никаро 8 210 90 1260 110 780 2450 1.6 350
2 Шклярское 3 85 165 2790 25 520 3593 1.19 700
3 Дю Сюд — — — 80 — 190 270 2.38 —
4 Мусонгати 10 51 15 531 90 235 1060 0.44 153
5 Буруктальское 30 26 4 23 — 16 82 0.70 36
6 Буруктальское 7 2 3 29 20 31 95 1.07 20
7 Уфалейское 30 4 21 16 11 35 93 2.19 170
8 Еловское 30 — 13 157 - 83 253 0.53 323
Примечание: п — число проб; (—) — элемент не определялся; 1 — массивы Моа-Баракоа и Маяри-Никаро (Куба), сульфидный концентрат заводов Никаро и Моа [7]; кобальт-никелевые руды: 2 — Шклярское месторождение (Польша) [7]; 3 — массив Дю Сюд (Новая Каледония) [8]; 4 — массив Мусонгати (Бурунди) [1]; 5 — лизардито-вые руды, Буруктальский массив (Урал) [7]; 6 — нонтронитовые руды, Буруктальс-кий массив (Урал) [7]; 7 — лизардитовые руды, Уфалейский массив (Урал) [7]; 8 — лизардитовые руды, Кольский (Еловский) массив (Урал) [7].
ского и Еловского массивов она меньше 1, а в месторождении Мусонгати вообще падает до 0.44 [1, 6—8]. Другими словами, по сравнению с мощными корами выветривания, развитыми по уль-трамафитам Урала, Австралии, Кубы, процессы геохимической миграции элементов в профиле выветривания Светлоборского и Нижнетагильского массивов с их сокращенной мощностью, неполным профилем проходили не в полной мере.
В заключение еще раз подчеркнем основные характеристики плати-нометалльной специфики кор выветривания Светлоборского и Нижнетагильского массивов. Во-первых, они характеризуются низкими содержаниями элементов группы Р1, Аи, А§, интенсивным выносом ЭПГ из сер-пентинитовой зоны и частичным накоплением Р в глинистой части разреза. Во-вторых, их геохимическая специализация определяется Рё и Р1, тогда как в дунит-клинопироксени-товом субстрате первичных зональных массивов главными платиноидами являются к и Р1. Полученные данные свидетельствуют о перераспределении благородных металлов в профиле выветривания, что может быть использовано в поисково-геохимических целях.
Литература
1. Бандейера Д., Барнс С. А., Хиг-гинс М. Д. Геохимия элементов платиновой группы (ЭПГ) в никеленосных латеритах комплекса Мусонгати (Бурунди) // Материалы VII Междунар. платинового симпозиума. М., 1994. С. 9. 2. Волченко Ю. А., Иванов К. С., Коротеев В. А., Оже Т. Структурно-вещественная эволюция комплексов Платиноносного пояса Урала при формировании хромит-платиновых месторождений уральского типа // Литосфера. 2007. № 4.Ч. 1. С. 73-101. 3. Иванов О. К. Концентрически-зональные пироксенит-дунитовые массивы Урала. Екатеринбург: Изд-во Уральского ун-та, 1997. 488 с. 4. Ланда Э. А. Лаза-ренков В. Г. Геохимические особенности Нижнетагильского зонального массива и вопросы его генезиса // Записки ВМО. Ч СХХт № 4. 1990. С. 38—50. 5. Платинометалльное оруденение в геологических комплексах Урала / К. К. Золоев, Ю. А. Волченко, В. А. Коротеев, И. А. Малахов и др. Екатеринбург, 2001. 199 с. 6. Таловина И. В. Геохимия уральских оксидно-силикатных никелевых месторождений // СПб.: Национальный минерально-
сырьевой университет «Горный», 2012. 270 с. 7. Таловина И. В., Лазаренков В. Г., Воронцова Н. И. Платиноиды и золото в оксидно-силикатных никелевых рудах Бур уктальс кого и Уфалейского месторождений, Урал // Литология и полезные ископаемые. 2003. № 5. С. 474-487. 8. Auge Т., Legendre O. Platinum-Group Elements Oxides from the Pirogues Ophiolitic Mineralization, New Caledonia: Origin and Significance. Econ. Geol. 1994. V. 89. P.1454—1468. 9. Gayfutdinova A. M, Nikiforova V. S. Distribution of Rare Earth elements in zonal profile of weathering crust of Svetloborsky and Nizhnetagilsky massifs, Middle Urals // Scientific Reports on Resource Issues. Freiberg: TU Bergakademie. 2014. Pp. 59—63. 10. McDonough W. F., Sun S.-s. The composition of the Earth. Chemical Geology. 1995. V. 120. Pp. 223—253.
References
1. Bandeyera D., Barns S. A., Hig-gins M. D. Geohimiya elementov platinovoi gruppy (EPG) v nikelenosnyh lateritah kompleksa Musongati (Burundi) (Geochemistry of platinum elements in nickel laterites of Musongati complex (Burundi)), Proceedings of the 7th International Platinum Symposium. Moscow, 1994, p. 9.
2.Volchenko Yu.A., Ivanov K.S., Koroteev V.A., T. Ozhe. Strukturno-veschestvennaya evolyutsiya kompleksov Platinonosnogo poyasa Urala pri formirovanii khromit-platinovyh mesto-rozhdenii uralskogo tipa. (Structural material evolution of complexes of Platinum Belt of the Urals during formation of chromite-platinum deposits of Ural type) Part 1, Litosfera, 2007, no 4. pp. 73—101.
3. Ivanov O.K. Kontsentricheski-zonal'nye piroksenit-dunitovye massivy
Urala (Concentrically zonal piroxenite-dunite massifs of the Urals), Ekaterinburg: Ural University, 488 pp.
4. Landa EA Lazarenkov V.G. Geokhi-micheskie osobennosti Nizhne-Tagilskogo zonalnogo massiva i voprosy ego genezisa (Geochemical features of Nizhny Tagil zonal massif and its genesis), 1990, pp. 38—50.
5. Platinometalnoe orudenenie v geo-logicheskih kompleksah Urala (Platunim mineralization in Ural geological complexes) / K. K. Zoloev, Yu. A. Volchenko, V. A. Koroteev, I. A. Malahov et al. Ekaterinburg, 2001, 199 pp.
6. Talovina I. V. Geokhimiya Ural-skikh oksidno-silikatnykh nikelevykh mes-torozhdenii (Geochemistry of Ural oxide-silicate nickel deposits), Saint-Petersburg, Mining University, 2012, 270 pp.
7. Talovina I. V., Lazarenkov V. G., Vorontsova N.I. Platinoidy i zoloto v oksidno-silikatnyh nikelevyh rudah Buruktal'skogo i Ufaleiskogo mestorozhdenii, Ural (Platinoids and gold in oxide silicate nickel ores from Buruktalskoe and Ufaleyskoe deposits, Ural), Litologiya i polez. Iskopaemye, 2003, no 5, pp. 474—487.
8. Auge T., Legendre O. Platinum-Group Elements Oxides from the Pirogues Ophiolitic Mineralization, New Caledonia: Origin and Significance. Econ. Geol.,1994, v. 89. pp. 1454—1468.
9. Gayfutdinova A.M., Nikiforova V. S. Distribution of Rare Earth elements in zonal profile of weathering crust of Svetloborsky and Nizhnetagilsky massifs, Middle Urals, Scientific Reports on Resource Issues. Freiberg: TU Bergakademie. 2014, pp. 59—63.
10. McDonough W.F., Sun S.-s. The composition of the Earth. Chemical Geology, 1995, V. 120, pp. 223—253.
Рецензент к. г.-м. н. Р. И. Шайбеков
