CC BY
133
Геология и геохимия месторождений полезных ископаемых
УДК 553.3/4:553.491
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПЛАТИНОМЕТАЛЛЬНОЙ МИНЕРАЛИЗАЦИИ В ХРОМИТИТАХ И СУЛЬФИДНЫХ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ РУДАХ НА ПРИМЕРЕ МАССИВОВ КОНДЁР (АЛДАНСКИЙ ЩИТ) И ЖЕЛОС (ВОСТОЧНЫЙ САЯН)
А.С. Мехоношин1, Т.Б. Колотилина2
Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО1РАН, 664033, Россия, г. Иркутск, ул. Фаворского, 1а. Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Рассмотрены характерные особенности состава минералов платиновой группы из хромитовых и сульфидных медно-никелевых руд массивов Кондёр (Алданский щит) и Желос (Восточный Саян) соответственно. Установлено, что в дунитах и хромититах массива Кондёр преобладает изоферроплатина, состав которой последовательно модифицировался в ходе постмагматических процессов. В массиве Желос преобладают сульфоарсениды иридия, платины и родия, а также сперрилит, которые были образованы в ходе магматической кристаллизации сульфидного расплава. Библиогр. 15 назв. Ил. 2.
Ключевые слова: минералы элементов платиновой группы; сульфидные Ni-Cu руды; хромититы.
COMPARATIVE DESCRIPTION OF PLATINUM MINERALIZATION IN CHRO-MITITES AND SULFIDE COPPER-NICKEL ORES BY EXAMPLE OF KONDER (ALDAN SHIELD) AND ZHELOS (EASTERN SAYAN MOUNTAINS) MASSIFS
A.S. Mekhonoshin, T.B. Kolotilina
Vinigradov Institute of Geochemistry SB RAS, 1a Favorskiy St., Irkutsk, Russia, 664033. Irkutsk State technical University, Russia, 83 Lermontov St., Irkutsk, Russia, 664074.
The paper considers the prominent features of the structure of platinum group minerals from chromitite and copper-nickel sulfide ores of Konder (Aldan Shield) and Zhelos (East Sayan mountains) massifs accordingly. It is determined that isoferroplatinum, whose composition was consistently modified during postmagmatic processes, prevails in dunites and chromitites of Konder massif. Sulfarsenides of iridium, platinum and rhodium, as well as sperrylite, which were formed during magmatic crystallization of sulfidic melt, predominate in Zhelos massif.
15 sources. 2 figurs.
Key words: platinum-groups element minerals; Ni-Cu ores; chromitites.
К настоящему времени установлено, что максимальные концентрации платиноидов отмечаются в ультраосновных породах и именно с ними связа-
но большинство месторождений, включая россыпные. Это определяется тем, что все металлы платиновой группы, имея большой индекс самородности и
1Мехоношин Алексей Сергеевич, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник, профессор ИрГТУ, тел.: (3952) 429946, e-mail: mekhonos@igc.irk.ru
Mekhonoshin Aleksei, Candidate of Geological and Mineralogical Sciences, Senior Researcher, Professor of ISTU, tel.: (3952) 429946, e-mail: mekhonos@igc.irk.ru
2Колотилина Татьяна Борисовна, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник, доцент ИрГТУ, тел.: (3952) 429946, e-mail: tak@igc.irk.ru
Kolotilina Tatyana, Candidate of Geological and Mineralogical Sciences, Senior Researcher, Associate Professor of ISTU, tel.: (3952) 429946, e-mail: tak@igc.irk.ru
высокие температуры плавления, накапливаются в реститовом остатке мантии при ее частичном плавлении [9]. Тем не менее, повышение степени рестирования мантии приводит к уменьшению содержаний платиноидов, в первую очередь, в группе низкоплавких металлов Pt, Pd, Rh, в то время как остальные, особенно Os и сохраняют свои содержания на уровне таковых в хондрите. Такая особенность поведения платиноидов более характерна для ассоциаций офиолитовых комплексов, формирующихся при незначительном парциальном плавлении мантии, которая в свою очередь, может подвергаться реагированию неоднократно. В этом процессе промышленные скопления платиноидов связаны обычно с хроми-товыми рудами.
В случае более полного плавления мантии, например, в процессах формирования коматиитовых или пикритовых расплавов и дифференцированных габ-бро-перидотитовых массивов распределение платиноидов показывает близкий к хондритовому характер и все члены ассоциации имеют сквозную специфику на платину при высоком отношении Pt/Pd (~10). Коренные месторождения платиноидов при этом также связываются со скоплениями хромитовых руд, среднее содержание платины в которых может достигать 1 мкг/г и более [9]. Как реститовые, так и магматические уль-трабазиты могут продуцировать богатые россыпные месторождения платиноидов, причем более перспективны, очевидно, месторождения, связанные с ассоциациями второго типа, характеризующиеся субхондритовым характером распределения элементов платиновой группы [1].
Формирование еще одного типа месторождений платиноидов определяется повышенной ролью серы на всех стадиях эволюции магматических систем, включая, вероятно, собственно мантийные процессы. Это связано с высокими коэффициентами распределения платиноидов в пользу сульфидного рас-
плава. В этом случае как в породах, так и в рудах наблюдается смещение распределения платиноидов в сторону низкоплавких металлов. Хромитовая минерализация здесь менее выражена и также менее вероятно образование россыпных месторождений металлов платиновой группы.
Каждый тип платинометалльных месторождений характеризуется определенными ассоциациями минералов элементов платиновой группы (Э111 ), образованных на разных стадиях магматического процесса или в результате рекристаллизации во время метаморфизма. При этом состав минералов ЭПГ определяется флюидным режимом руд-но-магматических систем, физико-химическими условиями кристаллизации расплава и постмагматических гидротермальных процессов [8].
Нами проведен сравнительный анализ платинометалльной минерализации в хромититах массива Кондёр (Алданский щит) и в сульфидных рудах массива Желос (Восточный Саян).
Массив Кондёр расположен в юго-восточной части Алданского щита. Строение массива концентрически-зональное: центральная часть сложена дунитами, на которые приходится 90 % от всего объема пород, клинопироксе-ниты и меланократовое габбро развиты по периферии [2, 3 и др.]. Коренная платинометалльная минерализация приурочена к дунитами и хромититам. Несмотря на то что массив и собственно месторождение достаточно хорошо изучены [2, 6, 7 и др.], большинство работ по минералогии ЭПГ посвящено так называемой "шлиховой платине", но коренная минерализация изучена слабо.
Основная масса минералов ЭПГ в массиве Кондёр сосредоточена в хроми-титах. 90 % из них приходится на изо-ферроплатину (PtзFe). Нами изучены различные морфологические типы изо-ферроплатины, которые позволяют проследить изменение состава этого минерала на различных стадиях магматического и постмагматического процессов.
Выделяются четыре морфологических типа изоферроплатины: гомогенная идиоморфная, гомогенная каплевидная, гомогенная ксеноморфная и "пористая" ксеноморфная.
Первый тип изоферроплатины -наиболее ранние хорошо ограненные кристаллы, располагаются внутри зерен хромшпинелидов (рис. 1 А). Для них характерно устойчивое присутствие примесей меди (до 3 мас. %) и иридия (до 2 мас. %). В зернах также иногда наблюдаются в виде структур распада ламели самородного осмия.
Второй тип изоферроплатины -каплевидные гомогенные зерна, располагаются на стыке зерен хромшпинели-дов. В их составе также присутствуют медь и иридий, но в меньшем количестве, и, кроме того, они содержат примеси свинца и палладия и спорадически - родия и рутения.
Третий тип - ксеноморфные образования - располагается в межзерновом пространстве хромшпинелида (рис. 1 Б). В них наблюдаются еще более низкие концентрации меди и иридия и постоянная примесь свинца.
Четвертый тип - наиболее поздние выделения "пористой" изоферроплати-ны в виде прожилков и ксеноморфных кристаллов, " поры" которой насыщены пылевидными силикатами магния и никеля. "Пористая" изоферроплатина участками замещается маланитом (Си(Р1,1г)284) и туламинитом (Р^БеСи) (рис. 1 В) и содержит достаточно крупные включения эрлихманита (Об82) и кашинита (1гДи,Си)283.
Таким образом, установлено, что в ходе магматической кристаллизации в массиве Кондёр самородные минералы ЭПГ представляли собой твёрдый раствор состава (Р1,1г,08)3(Бе,Си). При снижении температур произошёл распад твёрдого раствора с образованием самородного осмия, а уменьшение содержаний меди и иридия в составе изо-ферроплатины связано с последовательным обеднением расплава этими компонентами. Очевидно, что образование
Рис. 1. Морфологические типы изоферроплатины массива Кондёр (врежиме растрового электронного микроскопа в обратно рассеянных электронах): А - гомогенная идиоморфная; Б - гомогенная ксеноморфная; В - "пористая " изофер-роплатина с включениями малмнита (серое в центре)
"пористой" платины происходило на постмагматическом этапе и связано со взаимодействием магматических пара-генезисов с обогащенными серой гидротермальными растворами, которое сопровождалось перераспределением меди, иридия и осмия из изоферроплатины в самостоятельные минеральные фазы.
Массив Желос располагается в юго-восточной части Алхалдырского террейна. Массив сложен серией пород, меняющих свой состав от лерцолитов до оливиновых пироксенитов [4]. Породы массива слабо изменены, в них хорошо сохранились первичные пироксе-ны и оливины с включениями хром-шпинелида. В массиве выделяется три типа сульфидных руд: вкрапленные с содержанием сульфидов 5-10 %, гу-стовкрапленные - 20-30 % сульфидов и сидеронитовые с содержанием сульфидов до 60 %.
Минералы элементов платиновой группы обнаружены во всех типах руд, но максимальное их количество присутствует в сидеронитовой медно-никеле-вой руде.
Состав платинометалльной минерализации массива Желос достаточно разнообразен [5, 15]: обнаружены минералы всех элементов платиновой группы, но преобладают платиносодержа-щие минералы.
Минералы платины представлены сперрилитом (Р^2), который образует наиболее крупные идиоморфные кристаллы, располагающиеся в пирротин-пентландитовом агрегате. Состав спер-рилита отвечает стехиометрическому и, в отличие от сперрилитов из рестито-вых и зональных массивов, практически не содержит примесей родия, рутения и иридия. Однако в краевых частях зерен сперрилита часто образуются каймы сульфоарсенидов осмия, иридия и рутения (рис. 2).
Сульфоарсениды иридия (ирарсит) и платины чаще всего располагаются внутри пирротина или кобальтина в виде изометричных и эллипсовидных включений. Их состав изменяется от
Бе0,08Р1;0,421Г0,5А81,4830,52 до Fe0,09Pt0,22-1г0,69Л81,280,8. В срастании с ними встречается теллурид серебра - гёссит. Сульфоарсенид родия (холлингвортит -КЬЛбБ) иногда слагает центральные части зерен кобальтина, но чаще всего образует каймы вокруг ирарсита.
Рис. 2. Зерна сперрилита (светло-серое) с каймами сульфоарсенидов иридия и рутения (темно-серое).
Изображение в режиме растрового электронного микроскопа в обратно рассеянных электронах. Масштабная линейка соответствует 10 микронам
Осмий и рутений образуют диар-сенид - омейит (Ее0,080з0.7бК.и0.1бА82Д2), зёрна которого размещаются внутри халькопирита, иногда на границе с минералами силикатной матрицы.
Наиболее разнообразна минералогия палладия, который образует соеди-
нения с Te, Bi, As, Sb, и Ni: майченерит (Fe0,1Pd0,9Bi0,87Te1,13), соболевскит
(PdBi), котульскит (PdTe), изомертиит (Pd11Sb2As2), мертиит II (Pd8Sb3), маякит (PdNiAs), меньшиковит (Pd3Ni2As3) и твердые растворы меренскиита-мело-нита [Pd(Te,Ni)2]. Котульскит, изомертиит и маякит образуют идиоморфные включения в других висмуто-теллу-ридах палладия, остальные минералы большей частью находятся в срастаниях друг с другом, а также по периферии зерен кобальтина.
Взаимоотношения сперрилита и других диарсенидов с сульфидами, морфология кристаллов позволяют сделать вывод, что они были образованы после кристаллизации моносульфидного твёрдого раствора из остаточного сульфидного расплава, первоначально содержащего небольшое количество мышьяка. Возможность такого образования арсенидов ЭПГ обоснована работами Fleet et al. [11].
Установленная зональность суль-фоарсенидов: ирарсит (платарсит)-ко-бальтин, ирарсит-холлингвортит, ирар-сит-холлингвортит-кобальтин - встречается в ряде известных платиноидно-медно-никелевых месторождений [8, 1214 и др.]. Образование такой зональности происходило, по-видимому, в результате кристаллизации сульфоарсени-дов из позднемагматического расплава или флюида при температурах не менее 550 °С [13]. При этом ранее выделившиеся ЭШ -содержащие фазы частично замещались (Co,Ni,Fe)AsS.
Висмуто-теллуриды и антимониды палладия, вероятнее всего, кристаллизовались после арсенидов и сульфоар-сенидов ЭПГ в ходе постмагматических преобразований.
Итак, в массиве Желос кристаллизация моносульфидного твёрдого раствора послужила толчком для дальнейшей сегрегации As-содержащего остаточного расплава, который "аккумулировал" большинство элементов платиновой группы. Его кристаллизация вы-
разилась в образовании сперрилита, омейита и зональных сульфоарсенидов.
Сравнение платинометалльной минерализации позволило сделать вывод, что главным минералообразующим элементом ЭПГ является платина, присутствующая в виде изоферроплатины в хромититах и в виде сперрилита в сульфидных медно-никелевых рудах. Общей чертой для парагенезисов ЭПГ обоих массивов является образование на позд-немагматической стадии минералов тугоплавких платиноидов (Об, Яи, 1г).
Наблюдаемое разнообразие минералов ЭПГ в хромититах массива Кон-дёр во многом определяется характером постмагматических процессов, а в массиве Желос - составом сульфидного расплава.
Работа выполнена при финансовой поддержке программы ОНЗ 2.1.
Библиографический список
1. Волченко Ю.А. Новый тип платиновой минерализации в гипербазитах складчатых областей // ДАН СССР. 1990. Т. 224, N 1.
2. Геология, петрология и рудо-носность Кондерского массива / В. Г. Гурович, В.И. Землянухин, Е.П. Емель-яненко и др. М.: Наука, 1994. 176 с.
3. Каретников А.С. Возраст и генезис платиноидной минерализации массива Кондер: палеомагнитные и радиоизотопные данные // Литосфера. 2006. № 3. С. 96-107.
4. Мехоношин А.С., Колотилина Т.Б. Платиноносные ультрамафиты Би-рюсинского выступа Сибирской платформы // Платина России. М.: "Геоин-форммарк", 1999. Т. III, кн. 1. С. 97-106.
5. Мехоношин А.С., Колотилина Т.Б., Павлова Л.А. Первая находка минералов ЭПГ в сульфидных рудах уль-трабазитов Ийско-Кукшерского прогиба // Докл. Ак. Наук. 2008. Т. 419, № 3. С. 384-386.
6. Петрология и платиноносность кольцевых щелочно-ультраосновных комплексов / И.Я. Некрасов, А.М. Лен-
ников, Р.А. Октябрьский и др. М.: Наука, 1994. 381 с.
7. Сушкин Л.Б. Характерные черты самородных элементов месторождения Кондер // Тихоокеанская геология. 1995. Т. 14, № 5. С. 97-102.
8. Cabri L. Classification of platinum-group element deposits with reference to the Canadian Cordilleras// Episodes. 1983. V. 80. N 4. P. 31-35.
9. Cabri L.J. The platinum-group minerals / Platinum-group elements: mineralogy, geology, recovery / Cabri L.J. ed. Canadian Institute. 1981. P. 83-150.
10. Dare S.F.S., Barnes S.-J., Prichard H.M., Fisher P.C. The timing and formation of platinum-group minerals from the Creighton Ni-Cu-Platinum-group element sulfide deposit, Sudbury, Canada: early crystallization of PGE-rich sul-farsenides // Econom. Geology. 2010. V. 105. № 6. P. 1071-1096.
11. Fleet, M.E., Chryssoulis, S.L., Stone, W.E. and Weisener, C.G. Partitioning of platinum-group elements and Au in the Fe-Ni-Cu-S system: experiments on the fractional crystallization of sulphide melt //
Contrib. Mineral. Petrol. 1993. V. 115. P. 36-44.
12. Hakli T.A., Hanninen, Vourelainen Y., Papunen H. Platinum-group minerals in the Hitura nickel deposit, Finland // Econom. Geology. 1976. V. 71. P. 12061213.
13. Szentpeteri K., Watkinson D.H., Molnar F., Jones P.C. Platinum-group ele-ments-Co-Ni-Fe sulfarsenides and mineral paragenesis in Cu-Ni-platinum-group element deposits, Copper Clif north area, Sudbury, Canada // Econom. Geology. 2002. V. 97. № 7. P. 1459-1470.
14. Tarkian M., Prichard H.M. Irarsit-hollingwortite solid solution series and other associated Ru-, Os-, Ir-, and Ph-bearing PGM's from the Shetland ophiolite complex // Mineralium Deposita. 1987. V. 22. P. 178-184.
15. Tolstykh N.D., Podlipskiy M.Yu., Orsoev D.A. The PGE-mineralization of the net-textured Ni-Cu-Sulfide Ore of Zhe-los intrusion // Abstracts 12th International Ni-Cu-(PGE) Symposium, Guiyang, China. P.131-135.
Рецензент ст. преподаватель Иркутского государственного технического университета М.В. Яхно
