CC BY
26
УДК 553.491:549.27:549.731.15
С.Ю. Степанов1, Р.С. Паламарчук2, Д.А. Ханин3, Д.А. Варламов4, А.В. Антонов5
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И ФОРМА НАХОЖДЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ПЛАТИНОВОЙ ГРУППЫ В ХРОМИТИТАХ СВЕТЛОБОРСКОГО, ВЕРЕСОВОБОРСКОГО И КАМЕНУШЕНСКОГО
КЛИНОПИРОКСЕНИТ-ДУНИТОВЫХ МАССИВОВ (СРЕДНИЙ УРАЛ)6
Приведено описание минералогических и геохимических особенностей платино-носных прожилково-вкрапленных и массивных хромититов из дунитов Светлоборского, Вересовоборского и Каменушенского клинопироксенит-дунитовых массивов, расположенных на Среднем Урале. Установлено, что платина в хромититах имеет крайне неравномерное распределение и концентрируется в виде Pt-Fe интерметаллидов. Текстурно-структурные особенности хромититов указанных массивов, распределение в них элементов платиновой группы и состав хромшпинелидов аналогичны детально изученным хромититам зональных клинопироксенит-дунитовых массивов Урала (Нижнетагильский) и Корякии (Гальмоэнанский).
Ключевые слова: коренное платиновое оруденение, зональные клинопироксенит-дунитовые массивы, элементы платиновой группы, минералы платиновой группы, хромититы, хромшпинелиды, Средний Урал.
The note describes the mineralogical and geochemical features of platinum-bearing vein-disseminated and massive chromitite from the dunites of the Svetloborsky, Veresovoborsky and Kamenushensky clinopyroxenite-dunite intrusions located in the Middle Urals. It was found that platinum in chromitites has an extremely uneven distribution and is concentrated in the form of Pt-Fe intermetallides. The texture-structural features of the chromitites studied, the distribution of platinum group elements and the composition of chromoshpinelides in them are similar to the detailed study of the chromitites of the zonal clinopyroxenite-dunite intrusions of the Urals (Nizhnetagilsky) and Koryakia (Gal'moenan).
Key words: bedrock platinum mineralization, zonal clinopyroxenite-dunite intrusions, platinum group elements, platinum group minerals, chromitites, chromospinelides, the Middle Urals.
Введение. История исследования клинопи-роксенит-дунитовых массивов Урала как источников крупных платиновых россыпей и потенциальных коренных месторождений элементов платиновой группы (ЭПГ) насчитывает более 100 лет. Наиболее детально исследованы дуниты и хромититы Нижнетагильского массива [Бетехтин, 1928; Заварицкий, 1935; Лазаренков и др., 1992; Иванов, 1997; Пушкарев и др., 2007; Степанов и др., 2015], входящего в качканарский плутонический комплекс. В этот же комплекс входят Уктусский, Светлоборский, Вересовоборский, Каменушенский массивы и др. Особенности геологического строения, закономерности распределения платиноидов и форма их концентрации для Уктусского массива детально рассмотрены в работе Е.В. Пушкарева [2000]. Хромититы и содержащиеся в них минералы платиновой группы (МПГ) Каменушенского массива описаны
в работе Н.Д. Толстых с соавторами [Толстых и др. 2011]. Зоны с повышенным содержанием хромшпинелида в дунитах и хромититовых телах Светлоборского и Вересовоборского массивов обнаружены одним из авторов статьи в 2014 г. при геологических изысканиях [Степанов, 2014]. Для этих зон выявлены закономерности геологического строения и охарактеризованы минералы платиновой группы [Малич и др., 2017; Степанов и др., 2017], однако до сих пор отсутствует полноценный анализ содержания и распределения ЭПГ в хромититах.
В статье приведены авторские результаты опробования хромититов и вмещающих их дунитов на элементы платиновой группы с использованием методов масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой, пробирного анализа и весового определения навесок минералов платиновой группы в породах и рудах. Сравнение
1 Институт геологии и геохимии имени А.Н. Заварицкого, инженер-исследователь; e-mail: stepanov-l@yandex.ru
2 Санкт-Петербургский горный университет, аспирант; e-mail: palamarchuk22@yandex.ru
3 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, геологический факультет, кафедра минералогии, техник; Институт экспериментальной минералогии РАН, науч. с.; e-mail: mamontenok49@yandex.ru
4 Институт экспериментальной минералогии РАН, ст. науч. c.; e-mail: dima@iem.ac.ru
5 Всероссийский геологический институт имени А.П. Карпинского, ст. науч. с.; e-mail: avlanaa@yandex.ru
6 Работа выполнена при поддержке Комплексной программы УрО РАН (проект № 18-5-5-32).
полученных результатов позволяет обосновать наиболее корректную методику опробования в ходе геологоразведочных работ, а также оценить концентрацию и распределение платины в дунитах и хромититах. Установлено, что хромититы Свет-лоборского, Вересовоборского и Каменушенского клинопироксенит-дунитовых массивов имеют ряд геохимических особенностей, обусловленных характером распределения и составом минералов платиновой группы.
Материалы и методы исследования. Отбор образцов для исследования проводился в ходе полевых работ в 2013—2014 гг. При детальном изучении канав и обнажений в пределах Светло-борского и Вересовоборского массивов отобраны штуфные пробы хромититов и вмещающих их дунитов. Из штуфов изготовлены петрографические и минераграфические препараты, изученные с использованием оптического микроскопа «Leica DM2500P» в проходящем и отраженном свете. На основании петрографических и минераграфиче-ских исследований выявлены наиболее типичные образцы дунитов, хромитовых дунитов, прожилко-во-вкрапленных и массивных хромититов. Состав этих образцов и, в частности, содержание в них элементов платиновой группы изучены с применением масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ICP-MS, центральная аналитическая лаборатория ФГБУ «ВСЕГЕИ», прибор «ELAN-6100 DRC», аналитики В.А. Шишлов, В.Л. Кудряшов). Для уточнения содержания платины образцы проанализированы пробирно-атомно-эмиссионным методом (ЗАО «РАЦ МИА»): пробирное концентрирование по СТП 1402.151.1-2014 (серебряный королек); атомно-эмиссионное определение выполнено по инструкции НСАМ 366-С на атомно-эмиссионном спектрометре «ICAP 6300» (свидетельство о проверке № 0165876 от 24.10.2017 г.). Определение массовой доли Os проведено методом ICP-MS по СТП 35-12-241 и СТП 35-12-282 (ООО «Институт Гипроникель», спектрометр «ICAPQc», исполнители А.А. Беляков, П.Н. Соловьев, Л.Б. Красотина, С.И. Белянинова). С учетом того, что большая часть ЭПГ в зональных клинопирок-сенит-дунитовых массивах образует собственные минералы с преобладанием Pt-Fe интерметаллидов [Лазаренков и др., 1992], из хромититов были отобраны крупнообъемные пробы массой 50—70 кг для дробления и последующего обогащения на центробежном концентраторе КР-400 с извлечением агрегатов и индивидов МПГ (всего 17 проб крупнообъемного опробования). Содержание платины в этих пробах подсчитывалось путем взвешивания концентрата МПГ с учетом среднего содержания Pt в составе Pt-Fe интерметаллидов, а также распространенности вторичных минералов из группы тетраферроплатины (для Светлоборско-го массива 0,85, для Вересовоборского 0,78 и для Каменушенского 0,83).
Изучение морфологии зерен и агрегатов МПГ проводилось на растровых электронных микроскопах «CamScan MX2500» во Всероссийском геологическом институте имени А.П. Карпинского (аналитик А.В. Антонов) и «Camscan MV2300» в ИЭМ РАН (аналитик Д.А. Варламов). Состав минералов и строение их индивидов исследованы методом рентгеноспектрального микроанализа с ЭДС-спектрометрами (микроскоп «CamScan MV2300» с детектором «INCA Energy 350», ИЭМ РАН, аналитик Д.А. Варламов), а также с помощью микроанализаторов, оснащенных волновыми детекторами («Camebax SX50», Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, геологический факультет, аналитик Д.А. Ханин).
Для классификации хромшпинелидов использованы диаграммы, основанные на содержании в их составе трехвалентных катионов, TiO2, а также коэффициенты хромистости Сг# = Cr/(Cr+Al) и магнезиальности Mg# = Mg/(Mg+Fe2+).
Характеристика хромититов. На основе результатов проведенного авторами картирования дунитов Светлоборского, Вересовоборского и Каменушенского массивов и изучения штуфного материала хромититы были подразделены на про-жилково-вкрапленные и массивные. Ряд авторов [Заварицкий, 1935; Пушкарев и др., 2007] классифицируют прожилково-вкрапленные хромититы как сингенетические, а массивные — как эпигенетические по отношению к вмещающим дунитам.
Участки наибольшего скопления хромититов контролируются зонами постепенного перехода — фациальными контактами «полей» дунитов, отличающихся по зернистости. Так, в юго-западном эндоконтакте дунитового тела (урочище Утянка и 7-й лог) Светлоборского массива в зоне перехода тонкозернистых дунитов в мелкозернистые обнаружены многочисленные жилы массивных хромититов. В пределах рудопроявления Вершинное зоны с повышенной концентрацией прожилково-вкрапленных и массивных хроми-титов расположены в зоне фациального контакта мелкозернистых и среднезернистых порфировид-ных дунитов [Степанов и др., 2017]. В контурах дунитового ядра Вересовоборского массива наибольшая концентрация хромититов выявлена в области фациального контакта поля, сложенного грубозернистыми дунитами и дунитовыми пегматитами, со среднезернистыми порфировидными дунитами [Степанов и др., 2017]. В верховьях р. Большая Каменушка, протекающей по дунито-вому ядру Каменушенского массива, зона повышенной концентрации хромититов находится на контакте небольшого тела грубозернистых дунитов со среднезернистыми порфировидными дунитами. В целом особенности положения хромититов Свет-лоборского, Каменушенского и Вересовоборского массивов отвечают ранее выявленным закономерностям для Нижнетагильского [Иванов, 1997;
Рис. 1. Структурно-текстурные особенности хромититов клинопироксенит-дунитовых массивов Среднего Урала: а — редкие прожилково-вкрапленные хромититы в серпентинизированном дуните (Вересовоборский массив); б — густовкрапленные про-жилково-вкрапленные хромититы в серпентинизированном дуните (Светлоборский массив); в — массивный жильный хромитит, пересеченный пироксенитовым прожилком (Каменушенский массив); г — крупное скопление Р1-Бе минералов в массивном
жильном хромитите (Вересовоборский массив)
Пушкарев, 2007] и Кондерского [Столяров, 2002] клинопироксенит-дунитовых массивов.
Прожилково-вкрапленные хромититы представляют собой сгущение тонких прожилков в массе дунита. Наименьшее содержание хромш-пинелида (60—65%) присуще маломощным скоплениям прожилково-вкрапленных хромититов (рис. 1, а). Многочисленные тела прожилково-вкрапленных хромититов часто объединены в более мощные жильные обособления, окруженные многочисленными обособлениями хромшпине-лида, где зерна хромшпинелидов расположены цепочками, присутствие которых обусловливает плавный характер контактов этого типа хроми-титов с вмещающими дунитами (рис. 1, б). При удалении от тел прожилково-вкрапленных хромититов количество хромшпинелида в дунитах снижается по мере их перехода в хромитовые дуниты, что сопровождается ореолами дунитов с повышенным количеством вкрапленности акцессорного хромшпинелида. Мощность тел прожилково-вкрапленных хромититов не превышает 20—25 см, а по простиранию эти тела прослеживаются на расстояние не более 1,5 м. Наиболее распространен этот тип хромититов в пределах рудопроявления Вершинное в южной
части дунитового ядра Светлоборского массива [Малич и др., 2017; Степанов и др., 2017].
Массивные жильные хромититы (рис. 1, в, г) слагают тела мощностью до 30 см, как правило, имеющие резкие контакты по отношению к ду-ниту. По простиранию отдельные жилы прослеживаются на расстояние до 1 м. Однако нередко жилы массивных хромититов образуют густые скопления изометричной формы, напоминающие шлиры, аналогичные описанным в Господской шахте и Сырковом логу Нижнетагильского массива [Заварицкий, 1935]. Часто из-за густого скопления многочисленных жил массивных хромититов рудные тела приобретают брекчиевую текстуру. Для ряда тел массивных жильных платиноносных хромититов Вересовоборского массива установлена зональность, обусловленная присутствием в центральной части жилы крупнозернистых хроми-титов с постепенным уменьшением размера зерен хромшпинелида по мере приближения к границе жильного тела. Именно в таких хромититах обнаружены крупные скопления Р^Бе минералов, диаметр которых в редких случаях достигает 5 см (рис. 1, г).
Индивиды акцессорных и слагающих про-жилково-вкрапленные и массивные хромититы
Рис. 2. Положение фигуративных точек — результатов рентгеноспектрального микроанализа хромшпинелидов на классификационной диаграмме Н.В. Павлова (а), по [Павлов и др., 1979]: 1 — хромит, 2 — субферрихромит, 3 — алюмохромит, 4 — суб-ферриалюмохромит, 5 — ферриалюмохромит, 6 — субалюмоферрихромит, 7 — феррихромит, 8 — хромпикотит, 9 — субферрих-ромпикотит, 10 — субалюмохроммагнетит, 11 — хроммагнетит, 12 — пикотит, 13 — магнетит, а также и на дискриминационной диаграмме соотношения содержаний титана и алюминия (б), по [Kamenetsky et al., 2001]: поля: LIP — крупные изверженные провинции, OIB — базальты океанических островов, ARC — вулканиты островных дуг, MORB — магматические породы сре-динно-океанических хребтов, А — перидотиты СОХ, S — перидотиты из надсубдукционных зон; 1—3 — хромшпинелиды из хромититов в массивах: 1 — Светлоборский, 2 — Вересовоборский, 3 — Каменушенский
хромшпинелидов в большинстве случаев не обладают выраженной зональностью или сектори-альностью. Лишь для кристаллов хромшпинелида, заключенных в агрегат Р1^е минералов из Ка-менушенского массива, выявлены зональность и секториальность с существенной вариацией содержания Fe2Oз. В целом состав хромшпинелидов по классификации Н.В. Павлова [1979] отвечает суб-феррихромиту и субалюмоферрихромиту (рис. 2, а; табл. 1) и укладывается в тренд, типичный для хромшпинелидов зональных клинопироксенит-дунитовых массивов [Лазаренков и др., 1992]. Во всех исследуемых массивах хромшпинелиды обладают высокой хромистостью (Сг#=0,87) и низкой магнезиальностью (Mg#=0,27). При этом акцессорные хромшпинелиды характеризуются наименьшими значениями хромистости и магне-зиальности. Для хромшпинелидов из массивных жильных хромититов, напротив, характерны максимальные значения этих коэффициентов. По соотношению ТЮ2—А1203 проанализированные хромшпинелиды на диаграмме попадают в поле составов (рис. 2, б), характерных для вулканитов островных дуг [Кашеие18ку е1 а1., 2001].
Минералы платиновой группы. Среди минералов платиновой группы в хромититах Светло-борского, Вересовоборского и Каменушенского массивов преобладают Р1^е интерметаллиды, по составу соответствующие изоферроплатине Р^е (табл. 2) и самородной платине с формулой Р^е
(железистая платина). Р^е минералы преимущественно встречаются в виде агрегатов размером 0,2—1,0 мм и редко в виде отдельных индивидов размером <0,1 мм. Для хромититов Вересовоборского массива характерны довольно крупные скопления Р^е минералов размером несколько сантиметров. В разведочной скважине № 109 описан самородок платины размером 2,5 см [Трушин и др., 2017]. В отвалах разведочной канавы № 110 в массивных жильных хромититах обнаружено скопление минералов платиновой группы размером 0,3x1,2 см.
Индивиды Р1^е минералов размером <0,1 мм, заключенные в хромшпинелиде, имеют преимущественно идиоморфное огранение (рис. 3, а—в). Крупные индивиды Р1^е минералов в большинстве случаев огранены индукционными гранями (рис. 3, г—д), сформированными при их совместном росте с хромшпинелидом, с подчиненным количеством ксеноморфных (отпечатковых) поверхностей. Крайне редки индивиды Р1^е минералов с собственными кристаллографическими формами с преобладанием граней {100}. В среднем для Р^е интерметаллидов, без учета составов минералов группы тетраферроплатины, из хромититов Светлоборского массива содержание Р1 составляет 89,8 масс.% (по данным 450 анализов), Вересовоборского — 85,6 масс.% (по данным 215 анализов) и Каменушенского — 87,5 масс.% (по данным 137 анализов). Пониженное среднее
Таблица 1
Состав хромшпинелидов клинопироксенит-дунитовых массивов Среднего Урала
| п/п | Шифр MgO МпО FeO N10 О 3 О н О о О оУ Рч | Тип | 2 г О Mg# Формула
Каменушенский массив
1 К-7.2 6,32 0,12 20,60 0,12 11,20 0,45 45,90 14,50 1 99,22 0,80 0,23 ^е0,65М^,33)0,98(Сг1,24А10,45^0,31Т10,01)2,02°4
2 К-0.3 5,79 0,29 23,80 0,12 9,95 0,38 44,80 15,50 2 100,61 0,82 0,20 (Feo,7oMgo,зoMno,ol)l,ol(CгUlA1o,4oFeo,з7Tio,ol)l,9904
3 5_13 5,89 0,58 21,70 - 8,46 0,41 35,90 26,30 3 99,29 0,81 0,21 (Feo,68Mgo,зlMno,oг)l,ol(Cгo,99Feo,64A1o,з5Tio,ol)l,9904
4 5_16 6,56 0,78 24,00 0,23 7,72 0,36 49,10 12,00 3 100,82 0,86 0,21 ^е0,64М&,34Мп0,02)1,01(Сги2А10,3^е0,35Т10,01)1,9А
5 К-0.1 9,30 0,10 18,00 0,15 10,20 0,53 51,50 10,70 2 100,52 0,83 0,34 (^е0,52М^,46)0,98(Сг1,35А10,40^0,25Т10,01)2,02°4
Вересовоборский массив
6 В-6/1 8,54 0,14 18,10 0,08 7,23 0,81 42,90 21,40 1 99,14 0,86 0,32 ^е0,55М^,44)0,99(Сг1,17^0,52А10,29Т10,02)2,0104
7 В-6/2 8,23 0,16 17,40 0,12 6,78 0,69 45,30 22,10 1 100,83 0,87 0,32 (^е0,57М^,42)0,99(Сг1,22^0,49А10,27Т10,02)2,01°4
8 В-6/3 7,89 0,26 15,90 - 6,52 0,71 47,70 20,90 1 100,04 0,88 0,33 ^е0,60М^,41Мп0,01)1,02(Сг1,30^0,40А10,26Т10,02)1,98°4
9 В-1/1 9,36 0,12 16,90 0,11 6,57 0,74 44,70 20,00 2 98,55 0,87 0,36 (^е0,51М^,48)0,99(Сг1,22^0,49А10,27Т10,02)2,01°4
10 В-1/2 9,32 0,23 17,30 0,17 6,59 0,75 45,10 19,50 2 98,91 0,87 0,35 (Feo,5зMgo,48Mno,ol)l,02(CгU2Feo,47A1o,27Tio,02)l,9804
11 В-1/3 9,43 0,12 16,90 0,07 6,75 0,77 46,30 19,10 2 99,47 0,87 0,36 (^е0,51М^,48)0,99(Сг1,25^0,46А10,27Т10,02)2,01°4
Светлоборский массив
12 С-8/4 4,58 0,74 31,40 - 9,35 0,45 35,15 20,3 1 101,97 0,79 0,13 (Feo,76Mgo,2зMno,o2)l,0l(CГo,95Feo,65A1o,з8Mno,o2Tio,ol)l,9904
13 С-3/1 8,63 0,43 23,50 - 7,05 0,55 50,37 11,45 2 101,98 0,88 0,27 ^е0,57М&,43МП0,01)1,01(Сг1^е0,37А]0,28Т10,01)1,99°4
14 С-3/4 10,20 0,82 20,80 - 6,78 0,70 49,75 13,10 2 101,95 0,88 0,33 (Feo,5oMgo,5oMno,o2)l,o2(CГl,зoFeo,4oA1o,26Tio,o2)l,9804
15 С-0/1 4,14 0,44 24,00 0,12 5,45 0,60 40,60 22,70 3 98,05 0,88 0,15 (Fe0,75Mg0,23Mn0,01)0,99(Cг1,16Fe0,59A10,23T10,02)2,01O4
16 С-0/3 9,41 0,12 18,00 0,11 6,60 0,74 44,90 19,30 3 99,18 0,87 0,34 (^е0,51М^,48)0,99(Сг1,2^е0,50А10,27Т10,02)2,01°4
Примечания. 1—3 типы: 1 — акцессорный хромшпинелид в дуните, 2 — хромшпинелид из прожилково-вкрапленных или массивных хромититов, 3 — хромшпинелид, срастающийся или заключенный в Р^Бе минералы; Сг# — Сг/(Сг+А1); Mg# — М^ (Mg+Fe2+). Здесь и далее прочерк — ниже предела обнаружения. Формулы рассчитаны на 4 атома О. Прибор «СатеЬах 8Х 50», аналитик Д.А. Ханин.
Рис. 3. Морфологические особенности индивидов и агрегатов Р^Бе минералов из хромититов Светлоборского (а, г), Вере-совоборского (б, д) и Каменушенского (в, е) клинопироксенит-дунитовых массивов Среднего Урала. Сокращения: Сг-8р — хромшпинелид; PtзFe — интерметаллиды с составом изоферроплатины; Р^(Бе,Си) — туламинит; ОбДг — иридистый осмий, Fsd — феродсит (а), Вересовоборского (б) и Каменушинского (в) массивов
Таблица 2
Состав Pt-Fe минералов из хромититов клинопироксенит-дунитовых массивов Среднего Урала
ц/ц qN Привязка Fe Ni Cu Ru Rh Pd Os Ir Pt и a m w z Формула
Светлоборский массив
1 El-Del-1 7,52 - 0,68 - 0,10 0,47 - 1,80 89,70 92,11 100,27 (Pt2,97Ir0,06Pd0,03Rh0,01)3,06(Fe0,87Cu0,07)0,94
2 El-Del-1 7,50 - 0,60 - 0,85 0,55 0,13 2,74 87,84 92,13 100,21 (Pt2,89Ir0,09Rh0,05Pd0,03)3,07(Fe0,86Cu0,06)0,92
3 El-Del-1 7,00 0,08 0,71 0,16 1,44 0,38 0,40 3,56 86,90 92,84 100,63 (Pt2,86Ir0,12Rh0,09Pd0,02Os0,01Ru0,01)3,11X x(Fe0,81Cu0,07Ni0,01)0,89
4 Канава-36 8,76 - 0,63 - 0,82 0,71 0,27 1,15 87,67 90,62 100,01 (Pt2,82Rh0,05Ir0,04Pd0,04Os0,01)2,95(Fe0,98Cu0,06)1,05
5 Канава-36 8,24 - 0,73 - 0,68 0,24 0,26 1,39 88,33 90,90 99,87 (Pt2,88Ir0,05Rh0,04Pd0,01Os0,01)2,99(Fe0,94Cu0,07)1,01
6 Канава-32 8,71 - 0,53 - 0,57 0,19 0,21 0,56 88,45 89,98 99,22 (Pt2,88Rh0,04Ir0,02Pd0,01Os0,01)2,95(Fe0,99Cu0,05)1,05
7 Канава-32 8,41 - 0,71 - 0,68 0,49 0,28 2,18 86,44 90,07 99,19 (Pt2,82Ir0,07Rh0,04Pd0,03Os0,01)2,97(Fe0,96Cu0,07)1,03
Среднее 8,02 0,02 0,66 0,03 0,73 0,43 0,23 1,91 87,90 91,24
Вересовоборский массив
8 Канава-106 8,22 0,05 0,93 - 0,59 - 0,14 0,70 89,35 90,78 99,98 (Pt2,90Ir0,02Rh0,04)2,96(Fe0,93Cu0,09Ni0,01) 1,03
9 Канава-106 8,35 0,09 1,02 - 0,57 0,12 0,21 0,32 90,05 91,27 100,73 (Pt2,89Rh0,03Ir0,01Pd0,01Os0,01)2,95X x(Fe0,94Cu0,10Ni0,01)1,05
10 Канава-106 8,17 0,20 0,38 - 0,54 0,41 - - 90,74 91,69 100,44 (Pt2,95Rh0,03Pd0,02)3,01(Fe0,93Cu0,04Ni0,02)0,99
11 Канава-110 8,39 - 0,50 - 0,47 0,21 - - 89,77 90,45 99,34 (Pt2,95Rh0,03Pd0,01)2,99(Fe0,96Cu0,05)1,01
12 Канава-110 6,79 - 1,61 0,53 1,04 0,46 - - 89,43 91,46 99,86 (Pt2,93Rh0,06Pd0,03Ru0,03)3,06(Fe0,78Cu0,16)0,94
13 Канава-110 10,58 0,86 1,33 - 0,25 0,51 - 5,64 80,60 90,90 99,87 Pt0,61Fe0,28Ir0,04Cu0,03Ni0,02Pd0,01
14 El-Del-2 11,89 - - - 0,07 0,11 - 0,21 88,11 88,50 100,39 Pt0,68Fe0,32
15 El-Del-2 8,81 - 0,55 - 0,42 0,14 - - 90,60 91,16 100,52 (Pt2,92Rh0,03Pd0,01)2,95(Fe0,99Cu0,05)1,05
Среднее 8,90 0,15 0,79 0,07 0,49 0,25 0,04 0,86 88,58 90,78
Каменушенский массив
16 El-Del-3 8,76 - - 0,64 1,09 - 0,65 4,60 84,72 91,70 100,46 (Pt2,73Ir0,15Rh0,07Os0,02Ru0,04)3,01(Fe0,99Cu0,00)0,99
17 El-Del-3 8,13 - 0,59 - 0,74 - 0,19 0,79 89,63 91,35 100,07 (Pt2,93Rh0,05Ir0,03Os0,01)3,01(Fe0,93Cu0,06)0,99
18 El-Del-3 7,61 - 1,29 0,53 1,07 - 0,86 0,08 88,65 91,19 100,09 (Pt2,88Rh0,07Os0,03Ru0,03)3,01(Fe0,86Cu0,13)0,99
19 El-Del-3 8,68 - - - 0,97 - 0,38 0,00 89,26 90,61 99,29 (Pt2,93Rh0,06Os0,01)3,00(Fe1,00Cu0,00)1,00
20 Хр-Ув-1 7,79 - 0,92 - 0,22 - - 0,81 89,69 90,72 99,43 (Pt2,97Ir0,03Rh0,01)3,01(Fe0,90Cu0,09)0,99
21 Хр-Ув-2 8,15 - 0,54 0,41 1,03 - 1,02 1,16 88,09 91,71 100,40 (Pt2,86Rh0,06Ir0,04Os0,03Ru0,03)3,02(Fe0,93Cu0,05)0,98
22 Хр-Ув-3 8,19 - 0,66 0,00 0,79 - 0,86 - 89,89 91,54 100,39 (Pt2,92Rh0,05Os0,03)3,00(Fe0,93Cu0,07)1,00
23 Хр-Ув-4 7,71 0,17 0,91 0,60 1,43 0,22 - 2,29 85,86 90,40 99,19 (Pt2,80Rh0,09Ir0,08Ru0,04)3,01(Fe0,88Cu0,09Ni0,02)0,99
24 Хр-Ув-5 7,90 - - - 1,40 - - 0,40 88,91 90,71 98,61 (Pt2,97Rh0,09Ir0,01)3,08Fe0,92
25 Хр-Ув-6 12,10 0,33 0,19 0,94 1,35 - - 0,85 84,85 87,99 100,61 Pt0,63Fe0,32Rh0,02Ir0,01Ru0,01Ni0,01
26 Хр-Ув-7 11,85 0,25 0,59 0,23 1,14 0,85 - 1,14 83,38 86,74 99,43 Pt0,63Fe0,31Rh0,02Ir0,01Ru0,01Cu0,01Ni0,01
Среднее 8,81 0,07 0,52 0,30 1,02 0,10 0,36 1,10 87,54 90,42
Примечания. El-Del — элювиально-делювиальные отложения, перекрывающие рудные зоны на разведочных участках Вершинный (El-Del-1), Вересовоборский (El-Del-2) и Хромитовый увал (El-Del-3); Хр-Ув — коренные выходы в пределах Хромитового увала. Анализы № 1—12, 15—24 — изоферроплатина, формула рассчитана на 4 атома; анализы № 13, 14, 25, 26 — железистая платина, формула рассчитана на 100%. Прибор «Camebax SX 50», аналитик Д.А. Ханин.
Рис. 4. Включения в Р1^е минералах Светлоборского массивов (а), Вересовоборского (б) и Каменуенского (в). Сокращения: Сг-8р — хромшпинелид; PtзFe — интерметаллиды с составом изоферроплатины; 1г,Об — осмистый иридий; Ег — эрликманит;
Lr — лаурит; КзИ — кашинит
содержание платины в Р^е ассоциации из хро-мититов Вересовоборского массива обусловлено относительно широким распространением железистой платины Р^е.
В хромититах Вересовоборского и Каменушен-ского массивов первичные Р^е интерметаллиды в существенной мере замещены минералами группы тетраферроплатины. Из них наибольшим распространением пользуется туламинит, формирующий каймы вокруг железистой платины или (реже) изоферроплатины. Туламинит в свою очередь замещается тетраферроплатиной и минералом с составом Си3К.
Отдельно остановимся на составе включений в Р^е минералах. Отличительная особенность хромититов Светлоборского массива по сравнению с хромититами из других клинопироксенит-дуни-товых массивов Платиноносного пояса Урала — широкое распространение в качестве включений самородного иридия и сульфидов ЭПГ изоморфных рядов кашинит-бауит и эрликманит-лаурит, а также минералов группы Iг—Rh тиошпинелей (купроиридсит-купрородсит) [Степанов и др., 2017]. Самородный иридий образует распад твердого раствора в Р^е минералах (рис. 4, а) и реже собственные агрегаты [Паламарчук, 2016]. Состав этого минерала существенно варьирует из-за изменения содержания 0s и К. Минералы группы эрликманит-лаурит обнаружены в виде зональных идиоморфных включений в Р^е матрице [Степанов и др., 2017], редко срастающихся с хромшпи-нелидом. Зональность выражается в повышении содержания 0s в лаурите от центральной части индивида к краевой с переходом в эрликманит (рис. 4, б). Морфологические и анатомические особенности индивидов минералов ряда кашинит-бауит в большинстве случаев аналогичны лауриту. Их зональность выражается в увеличении содержания Rh от центра кристалла к краю с переходом бауита в кашинит. Однако обнаружены индивиды и без ярко выраженной зональности (рис. 4, в).
Основные включения в Р^е минералах из хромититов Вересовоборского массива — гексагональные идиоморфные пластинки самородного осмия, заключенные в Р^е матрицу или реже в хромшпинелиды. В меньшем количестве распространены сульфиды ЭПГ.
В Р^е минералах из хромититов Каменушен-ского массива широко распространены включения сульфидов ЭПГ [Козлов и др., 2011; Толстых и др., 2011]. Они образуют мелкие (25 мкм), часто зональные зерна, обычно имеющие изометричный облик. Среди минералов изоморфных рядов лау-рит-эрликманит и бауит-кашинит наиболее часто встречается лаурит. Из минералов изоморфного ряда бауит-кашинит отмечен только бауит. Наряду с сульфидами ЭПГ в качестве включений широко распространены минералы системы твердых растворов 0s—Iг—(Ru) — пластинки самородного
осмия и изометричные зерна самородного иридия. Уникальная особенность этих минералов — повышенное содержание Ru достигающее высоких значений (вплоть до 21 ат.%), что не характерно для 0s—Iг—(Ru) минералов из хромититов других зональных клинопироксенит-дунитовых массивов.
Общая особенность хромититов исследуемых массивов заключается в преобладении Р^е минералов над другими МПГ. Специфику платино-метальной минерализации для разных массивов определяет характер распространения включений в Р^е матрице и особенности их химического состава.
ЭПГ в хромититах и дунитах. В ходе аналитических исследований установлено, что разные методы анализа массовой доли платины в хромитах дают существенно разные результаты (табл. 3). Так, содержание платиноидов по результатам 1СР-М8 без предварительной пробирной плавки значительно занижено. Данные масс-спектрометрии с предшествующей пробирной плавкой показывают более высокое содержание платины, причем наблюдается хорошая воспроизводимость анализов. В целом столь существенную разницу в результатах возможно объяснить концентрацией ЭПГ в форме собственных минералов и относительной крупностью их индивидов и агрегатов, вследствие чего точность анализа напрямую зависит от размера аналитической навески, которая существенно больше при пробирной плавке, предваряющей определение массовой доли элемента на масс-спектрометре. Отдельно необходимо рассмотреть разницу между результатами химических анализов и определением содержания платины путем взвешивания гравитационно-обогащенных скоплений МПГ. Так, для Светлоборского и Каменушенского массивов, где в хромититах не установлено распространение крупных агрегатов МПГ, наблюдается высокая сходимость результатов разных методов опробования. В то же время для хромититов Ве-ресовоборского массива выявлена существенная разница между результатами пробирного анализа и определения массовой доли платины путем взвешивания платинового концентрата. Эту особенность можно объяснить присутствием в хромититах Вересовоборского массива весьма крупных агрегатов платиновых минералов, которые полностью учитываются при гравитационном обогащении крупных проб и обусловливают широкую вариацию результатов при химическом анализе.
Для определения содержания других элементов платиновой группы (0s, 1г, Ru, Rh, Pd) из-за их низкой концентрации даже в хромититах приемлемо использовать метод 1СР-М8 без предварительной пробирной плавки. При анализе концентрации платиноидов в дунитах методы пробирного анализа малопродуктивны из-за высокого предела обнаружения по сравнению с методом 1СР-М8. Например, нижний предел обнаружения для К
Таблица 3
Содержание благородных металлов в хромититах и дунитах Светлоборского (1—3, 11,12), Вересовоборского (4—7, 13—16), Каменушенского (8—10, 17—19) клинопироксенит-дунитовых массивов, мг/т
Номер п/п Описание Проба Ru Rh Pd 0s 1г Pt * Р^* Pt (масс) Аи
Хромититы
1 масс СБ-125 86,0 150 45,0 350 1 060 3 930 6 200 5 700,00 7,4
2 то же СБ-126 32,0 60,0 5,10 230 65,0 930 1 760 1 540,00 5,1
3 пр.-вкр КР-032 150 58,0 99,0 630,0 2710 15 900 80 600 97200,00 15,0
4 то же КР-106 22,0 29,0 12,0 17,0 39,0 1 280 225 19200,00 82,0
5 масс ВБ-109 67,0 95,0 41,0 210 19,0 6 220 1 730 36730,00 99,0
6 то же СБ-130 51,0 120,0 27,0 53,0 190 1 280 8 770 29800,00 9,3
7 то же СБ-135 7,00 31,0 13,0 61,0 23,0 6 220 2 270 24500,00 3,6
8 пр.-вкр КР-36 74,0 77,0 6,80 54,0 110 1 150 3 200 4 530,00 14,0
9 масс КР-60 180,4 182,4 92,8 250,0 384,4 923,2 5 750 7 900,00 37,6
10 то же Хр-Ув 111,0 29,5 85,5 120,0 3 471,7 18 619,5 н.о. 27300,00 3,9
Среднее 78 83,2 42,7 197,5 807,2 5 645,3 12 278,3 25 440 27,7
Дуниты
11 м-з СБ-114 н.п.о. н.п.о. 2,10 12,0 21,0 33,0 - - 2,8
12 с-з СБ-116 2,90 н.п.о. 38,0 н.п.о.. 4,50 13,0 - - 6,3
13 м-з ВБ-2 0,90 н.п.о. н.п.о. н.п.о. 4,70 28,0 - 4,6
14 с-з ВБ-24 1,70 н.п.о. н.п.о. 11,0 4,3 88,5 - - н.п.о.
15 г-з СБ-113 н.п.о. н.п.о. 2,10 н.п.о. н.п.о. 5,00 - - н.п.о.
16 пегм. СБ-111 н.п.о. н.п.о. н.п.о. н.п.о. н.п.о. 42,0 - - 4,1
17 с-з КР-48 н.п.о. н.п.о. н.п.о. 14,0 22,9 61,0 - - 8,6
18 « « КР-68 2,40 н.п.о. н.п.о. н.п.о. 23,3 44,1 - - 3,7
19 г-з КР-69 0,80 н.п.о. н.п.о. н.п.о. 17,7 17,2 - - 16,6
Среднее 1,4 - 14,1 7,3 10,0 36,9 - - 6,7
Нижний предел обнаружения 2 2 2 10 2 2 100 - 2
Примечания: Р* — по данным масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (Центральная лаборатория ВСЕГЕИ), Р** — по данным пробирно-атомно-эмиссионного анализа (ЗАО «РАЦ МИА»), Pt (масс) — определение содержания платины на основании взвешивания гравитационно обогащенной навески МПГ; н.п.о — ниже предела обнаружения; прочерк — не определялось; хромититы: масс — массивный, пр.-вкр — прожилково-вкрапленный; дуниты: м-з — мелкозернистые, с-з — среднезернистые, г-з — грубозернистые, пегм — пегматоидные.
при пробирно-атомно-эмиссионном анализе составляет 0,1 г/т при среднем содержании этого элемента в дунитах 0,035-0,040 г/т.
Распределение платины в хромититах по данным пробирного анализа и метода 1СР-М8 крайне неравномерное. Для Светлоборского массива установлено наименьшее содержание платины, равное 1,76 г/т, максимальное 80,60 г/т, среднее 22,00 г/т. В хромититах Вересовоборского массива массовая доля платины в среднем составляет 25 г/т, при максимальном значении 37,6 г/т и минимальном 2,27 г/т. Вариации содержания остальных ЭПГ меньше.
Для спектра распределения платиноидов из хромититов Светлоборского, Вересовоборско-го и Каменушенского массивов наблюдается М-образный тип их распределения (рис. 5), характерный для хромититов зональных ультраосновных массивов дунит-клинопироксенит-габбровой формации [Малич и др., 2013]. Для хромититов
установлено абсолютное преобладание платины над другими ЭПГ, что обусловлено широким распространением среди минералов платиновой группы Р^е твердых растворов и характерно для клинопироксенит-дунитовых массивов [Лазарен-ков и др., 1992; Сидоров и др., 2012]. Хромититы Светлоборского массива по сравнению с Вересо-воборским и другими клинопироксенит-дунитовы-ми массивами Урала обладают яркой иридиевой спецификой, обусловленной нахождением самородного иридия в хромититах в виде довольно крупных агрегатов массой до нескольких граммов. Хромититы Каменушенского массива обладают повышенным содержанием Ru, что обусловлено распространением в качестве включений в Р^е минералах Ru-содержащих 0s-Iг твердых растворов и лаурита. Отдельного внимания заслуживает содержание золота в хромититах, так как самородное золото обнаружено в россыпях, не выходящих за пределы дунитового ядра. Максимальное со-
100-
10
0.1
0.01-
} * » / / \ \ \
1 ч ч\ /ß t\\ %
V ______<?». \ \ tr/ : 'АЛ » Ч, w7'f W m
v^!—^ хч. У vi
•-• СБ-125
--СБ-126
•......КР-032
------- KP-106
---» ВБ-109
•......СБ-130
--»СБ-135
»• —»KP-36
«-о КР-60
о---о Хр-Ув
pZHH Дуниты
Рис. 5. Хондрит-нормализованные отношения содержания элементов платиновой группы в хромититах зональных клинопироксенит-дунитовых Светлобор-ского (СБ-125, СБ-126, КР-032), Вересовоборского (КР-106, ВБ-109, СБ-130, СБ-135), Каменушенского (КР-36, КР-60, Хр-Ув) массивов; состав хоцдрита по [McDonough, Sun, 1995]
Os Ir Ru Rh Pt Pd
держание золота в хромититах Вересовоборского массива приближается к 100 мг/т. Вероятно, в таких хромититах золото образует собственные минералы, которые в ходе разрушения хромит-платиновых рудных зон переходят в россыпи.
Среднее содержание платины в дунитах Свет-лоборского, Вересовоборского и Каменушенского массивов составляет 0,02, 0,04 и 0,05 г/т соответственно. При этом содержание платины убывает от мелкозернистых и среднезернистых дунитов (среднее 0,05 г/т) к грубозернистым и пегма-тоидным разновидностям (среднее содержание 0,023 г/т). Спектр распределения платиноидов в дунитах аналогичен таковому в хромититах. Дуниты обладают 1г-К геохимической спецификой. Содержание платиноидов в хромититах (исключая экстремально богатые пробы) на 2 порядка выше, чем в дунитах.
Результаты исследований и их обсуждение. Структурно-вещественные закономерности — геологическая позиция, структурно-текстурные особенности пород, состав хромшпинелидов, распределение, состав и строение индивидов и агрегатов минералов платиновой группы, распределение ЭПГ в хромититах и дунитах хромит-платиновых минерализованных зон Светлоборского, Вересовоборского и Каменушенского массивов — соответствуют ранее выявленным аналогичным параметрам хромит-платиновых рудных зон Нижнетагильского массива [Лазаренков и др., 1992; Пушкарев и др., 2007; Малич и др., 2013] на Среднем Урале и Гальмоэнанского массива [Сидоров и др., 2012; Мочалов, 2013] в Корякии. В ходе проведения аналитических работ по определению массовой доли платины в хромититах подтвержден крайне неравномерный характер ее распределения, что обусловлено концентрацией платины только в виде Р^е минералов с образованием крупных индивидов и их агрегатов.
Для хромититов из клинопироксенит-дунито-вых массивов, содержащих тела грубозернистых дунитов и дунитовых пегматитов, наиболее перспективных на выявление коренного хромит-платинового оруденения, характерно образование осо-
бо крупных агрегатов платиновых минералов, что в значительной мере усложняет процесс получения корректных данных при проведении опробования коренных руд. В целом, учитывая структурно-вещественные закономерности, для получения максимально достоверных данных о содержании и распределении платины необходимо проведение крупнообъемного опробования, что было сделано в рамках разведочных работ прииска «Красный Урал» на Нижнетагильском массиве в 1930-е гг. и подтверждено в ходе опытно-методических работ компании «Полиметалл» на Вересовоборском массиве [Трушин и др., 2017].
Заключение. Хромититы Светлоборского, Вересовоборского и Каменушенского массивов обладают Ir-Pt геохимической спецификой, характерной для хромититов зональных клинопи-роксенит-дунитовых массивов, что подтверждается результатами изучения ассоциации минералов платиновой группы. Характер распределения платины в пределах тел хромититов отличается крайней неравномерностью. Показано, что для получения корректного результата при определении массовой доли платины в хромититах предпочтительнее использовать пробирно-атомно-эмиссионный метод анализа. Однако в случае концентрирования ЭПГ в виде крупных самородков, как в хромититах Вересовоборского массива, результаты определения массовой доли платины с использованием предварительной пробирной плавки существенно занижены по сравнению с данными, полученными при взвешивании навески МПГ, обогащенной с использованием гравитационных методов.
Таким образом, при проведении геологоразведочных работ, направленных на выявление коренного хромит-платинового оруденения, для наиболее точного подсчета запасов необходимо значительное внимание уделять методам пробо-подготовки и аналитическим работам, чтобы максимально снизить влияние крайне неоднородного распределения платины в хромититах.
Благодарности. Авторы признательны за помощь в проведении исследований Л.А. Ушинской, а также Л.Н. Шарпенок и А.В. Козлову.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Бетехтин А.Г. Платина и другие минералы платиновой группы. М.: Изд-во АН СССР, 1935. 148 с.
Заварицкий А.Н. Коренные месторождения платины на Урале. Л.: Изд-во Геол. комитета, 1928. 56 с.
Иванов О.К. Концентрически-зональные пироксе-нит-дунитовые массивы Урала. Екатеринбург: Изд-во Уральского гос. университета, 1997. 488 с.
Козлов А.П., Чантурия В.А., Сидоров Е.Г. и др. Крупнообъемные рудные месторождения платины в зональных базит-ультрабазитовых комплексах урало-аляскинского типа и перспективы их освоения // Геол. рудных месторождений. 2011. Т. 53, № 5. С. 419—437.
Лазаренков В.Г., Малич К.Н., Сахьянов Л.О. Плати-нометальная минерализация зональных ультраосновных и коматиитовых массивов. Л.: Недра, 1992. 217 с.
Малич К.Н., Баданина И.Ю., Кнауф В.В., Мейзел Т. Минералого-геохимические ассоциации платиноидов дунит-гацбургитовых и клинопироксенит-дунитовых массивов // Ежегодник-2012. Тр. ИГГ УрО РАН. 2013. Вып. 160. С. 255-260.
Малич К.Н., Степанов С.Ю., Баданина И.Ю., Хил-лер В.В. Коренная платиноидная минерализация зональных клинопироксенит-дунитовых массивов Среднего Урала // Докл. РАН. 2017. Т. 476, № 4. С. 440-444.
Мочалов А.Г. Модель происхождения минералов платиновой группы в габбро-пироксенит-дунитовых кумулятивных комплексах Корякского нагорья (Россия) // Геол. рудных месторождений. 2013. Т. 55, № 3. С. 171-188.
Павлов Н.В., Григорьева И.И., Гришина Н.В. Образование и генетические типы хромитовых месторождений геосинклинальных областей // Условия образования магматических рудных месторождений. М.: Наука, 1979. С. 65-79.
Паламарчук Р.С., Степанов С.Ю. Самородный иридий Светлоборского клинопироксенит-дунитового массива (Средний Урал) // Сб. статей студентов, аспирантов, научных сотрудников академических институтов и преподавателей вузов геологического профиля «Уральская минералогическая школа-2016». Екатеринбург, 2016. С. 81-84.
Пушкарев Е.В. Петрология Уктусского дунит-кли-нопироксенит-габбрового массива (Средний Урал). Екатеринбург: УрО РАН, 2000. 296 с.
Пушкарев Е.В., Аникина Е.В., Гарути Дж, Заккари-ни Ф. Хром-платиновое оруденение нижнетагильского типа на Урале: Структурно-вещественная характеристика и проблема генезиса // Литосфера. 2007. № 3. С. 28-65.
Сидоров Е.Г., Козлов А.П., Толстых Н.Д. Гальмо-энанский базит-гипербазитовый массив и его платино-носность. М.: Научный мир, 2012. 288 с.
Степанов С.Ю. Особенности платинового оруде-нения ультраосновных интрузивов урало-аляскинского типа на примере массивов Платиноносного пояса Урала // Мат-лы IV молодежной Школы с международным участием «Новое в познании процессов рудообразова-ния», ИГЕМ РАН. М., 2014. С. 269-272.
Степанов С.Ю, Малич К.Н., Козлов А.В. и др. Платиноидная минерализация Светлоборского и Ве-ресовоборского клинопироксенит-дунитовых массивов Среднего Урала (Россия) // Геол. рудных месторождений. 2017. Т. 59, № 3. С. 238-250.
Столяров С.А. Петрофизическая зональность центральной части Кондерского и Нижнетагильского массивов и особенности минерализации платиноидов // Мат-лы Всеросс. науч. конф. студентов, аспирантов и молодых специалистов «Геологи XXI века». Саратов: СО ЕАГО, 2002. C. 120-123.
Толстых Н.Д., Телегин Ю.М., Козлов А.П. Коренная платина Светлоборского и Каменушенского массивов Платиноносного пояса Урала // Геология и геофизика. 2011. Т. 52, № 6. С. 775-793.
Трушин С.И., Осецкий А.И., Черепанов А.В., Корне-ев А.В. Поиски рудной платины на Урале с использованием скважин большого диаметра // Разведка и охрана недр. 2017. № 2. С. 40-42.
Kamenetsky V.S., Crawford A.J, Meffre S. Factors controlling chemistry of magmatic spinel: an empirical study of associated olivine, Cr-spinel and melt inclusions from primitive rocks // J. Petrology. 2001. Vol. 42, N 4. P. 655-671.
Mc Donough W.F., Sun S.-s. The composition of the Earth // Chem. Geol. 1995. Vol. 120. P. 223-253.
Поступила в редакцию 05.03.2018
