СУЛЬФИДЫ ПЛАТИНОВЫХ МЕТАЛЛОВ САРАНОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

  • А.А. ГОРБУНОВ Горный институт УрО РАН
  • А.Ю. ПУЗИК Горный институт УрО РАН

Аннотация

Сарановское месторождение - главнейший источник хромовых руд в России. Оно локализовано в пределах докембрийской расслоенной гипербазит-базитовой интрузии. В настоящее время все ультрамафиты серпентинизированы. Минералого-геохимические исследования Ю.А. Волченко с соавторами [1] позволили оценить средние содержания металлов платиновой группы (МПГ) в за- падном (ЗРТ), центральном (ЦРТ) и восточном (ВРТ) рудных телах (мг/т, соответ- ственно): Os - 108, 110, 88; Ir - 140, 117, 50; Ru - 100, 110, 82; Rh - 8, 22, 10; Pt - 50, 70, 40; Pd - 6, 3, 10. Ими установлено наличие во всех рудных телах минералов платиновых металлов (МПМ) рядов лаурит RuS - эрликманит OsS в виде идио- 2 2 морфных зерен размером 5-50 мкм, а также брэггит (Pt,Ni)S - высоцкит (Pd,Ni)S в виде тонких включений (1-10 мкм) в хромшпинелидах ЦРТ. На основании повы- шенного содержания Os-Ru сульфидов в краевых, наиболее измененных частях рудных тел, локализации в катаклазированных зернах хромшпинелида и в хлори- товом цементе, а также ассоциации с миллеритом, кобальтовым пиритом и хром- магнетитом, образование МПМ они связывают с высвобождением МПГ при мета- морфизме хромититов. В целом, суммарное содержание МПГ в локальных участ- ках может достигать 1-2 г/т, тогда как среднее содержание в хромититах ЗРТ со- 15 ----------------------- Page 16----------------------- ставляет 0,4 г/т, ЦРТ - 0,5 г/т, ВРТ - 0,3 г/т, рудовмещающих серпентинитах - ме- нее 0,1 г/т [1]. Ими отмечена тенденция к увеличению содержания Os, Rh и Pd вверх по разрезу (с запада на восток). Несмотря на установленный ими комплекс- ный характер руд, в отношении извлечения благородных металлов был дан отри- цательный прогноз в связи с отсутствием приемлемой технологии извлечения МПГ и целевой направленности хромовых руд (производство огнеупоров). Нормирование содержания МПГ к таковому в хондрите С1 [19] позволило пока- зать, что Сарановское месторождение отличается от типичных расслоенных интрузий и более похоже на альпинотипные комплексы (рис. 1), для которых характерно преобла- дание тугоплавких (Os, Ir, Ru, Rh) платиноидов над легкоплавкими (Pt, Pd). Рис. 1. Распределение содержаний ЭПГ, нормированных к хондриту С1: а - хромититы западного (ЗРТ), центрального (ЦРТ) и восточного (ВРТ) рудных тел Сарановского ме- сторождения, по [1]; б - гипербазиты различного генезиса: I - расслоенные, по [4, 9]; II - концентрически-зональные, по [2, 4, 12]; III - альпинотипные, по [3, 4, 5] О.К. Иванов с соавторами [8] подтвердили преобладание лаурита (10-20 мкм) среди МПМ в гипербазитовой части месторождения, где он локализован в крупных зернах хромшпинелида и, реже, хлоритовом цементе. Ими отмечены единичные находки эрликманита и иридосмина (до 10-12 мкм), позднее отнесенного к высо- коиридистой разновидности самородного осмия [6]. Образование эрликманит- лауритовой минерализации они связывают с пегматоидной перекристаллизацией первичных зерен хромшпинелида. Кроме того ими отмечено, что содержание Os и Ir в лаурите уменьшается вверх по разрезу, что согласуется с выявленной ими ра- нее магматической расслоенностью. Ранее нами [15] установлено присутствие тонких (1-2 мкм) включений лаурита и эрликманита в тальк-кальцитовом цементе жильного хромитита. Для выявления принципиальной возможности извлечения МПГ и увеличения комплексности руд, нами изучалась форма нахождения и локализация МПМ в хвостах обогащения. Поскольку для МПМ характерен мелкий размер зерен (до 50 мкм), были отобраны хвосты обогащения крупностью менее 4 мм преимущественно хромшпине- лид-серпентинового состава. На винтовом шлюзе обогащалась фракция < 2 мм до по- лучения существенного хромшпинелидового концентрата (95-100%). Из него отсеива- лись классы 0,5-0,125 мм и < 0,125 мм, которые были обогащены в бромоформе и изу- чены на электронном микроскопе (аналитик Е.П. Чиркова). Фракция 0,5-0,125 мм зали- валась эпоксидной смолой в «шайбу», которая была дважды сошлифована на разную глубину зерен, а класс < 0,125 мм наносился в виде тонкого слоя непосредственно на столик электронного микроскопа, покрытый углеродистым скотчем. Исследование этих препаратов показало наличие платиноидов только во фракции < 0,125 мм. 16 ----------------------- Page 17----------------------- Встреченные МПМ (рис. 2) представлены лауритом (8 зерен) и эрликманитом (1 зерно). Их средний состав может быть выражен следующими формулами: (Ru0.53- 0.58Os Ir )S и (Os Ir Ru )S соответственно (табл.). На двух 0.09-0.31 0.04-0.17 1.96-2.0 0.64 0.28-0.29 0.08 1.99-2.01 зернах лаурита зафиксированы фрагменты пленок ирарситового состава (IrAsS). Все находки представлены изолированными зернами, а в качестве включений в зернах хромшпинелида не встречены. Рис. 2. Морфология кристаллов лаурита (а, б) и фрагмента пленки ирарсита (в) Таблица Состав минералов платиновых металлов, масс. %* 1 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 3 3 3 3 3 3 3 3 2 2 3 3,51 7,48 5,35 2,94 1,52 6,63 6,74 5,25 5,81 7,34 0,46 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 i ,00 ,18 ,22 ,00 ,00 ,43 ,00 ,00 ,00 ,00 ,41 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 8 s ,00 ,00 ,23 ,00 ,24 ,00 ,00 ,00 ,00 ,94 ,70 3 4 4 3 2 4 4 4 3 2 3 u 0,59 4,06 2,94 2,27 6,30 6,07 7,74 5,59 ,22 0,38 2,40 2 1 1 2 2 1 7 1 4 1 1 s 1,79 1,14 6,36 8,45 7,73 0,45 ,38 4,99 9,07 3,58 0,77 1 7 4 6 1 6 8 4 2 2 1 r 4,10 ,13 ,89 ,33 4,21 ,41 ,15 ,17 1,89 9,76 7,27 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 00,00 00,00 00,00 00,00 00,00 00,00 00,00 00,00 00,00 00,00 00,00 * средние составы по 2 анализам: 1-8 - лаурит, 9 - эрликманит, 10 и 11 - ирарси- товая пленка на зернах лаурита № 1 и № 3 соответственно Использование диаграммы Os-Ir-Ru показывает, что анализы сульфидов МПГ, полученные О.К. Ивановым, обогащаются Ru вверх по разрезу (рис. 3, а), а у Ю.А. Волченко такой закономерности не просматривается (рис. 3, б). Совместное на- хождение лаурита и эрликманита в пределах единых тел, отмеченное как Ю.А. Волченко, так и нами, не дает основания считать МПМ продуктами дифферен- циации по разрезу, а скорее результатом разделения Os (и Ir) с Ru по разным минера- лам, что может быть связано с различием кристаллохимических радиусов (нм): 0,135; 0,136; 0,133 соответственно. Нанесение на одну диаграмму всех анализов (рис. 3, в) по- зволяет говорить о том, что для лауритов в целом отмечается рост содержания Os и Ir от западного рудного тела к центральному, а затем его уменьшение по направлению к восточному. 17 ----------------------- Page 18----------------------- Рис. 3. Диаграмма Os-Ir-Ru для сульфидов: а - по О.К. Иванову [8]; б - по Ю.А. Волченко [1]; в - контуры составов для ЗРТ, ЦРТ и ВРТ, по [8] и [1]; г - данные настоящей работы и по [15]; д - гипербазиты различного генезиса, по [10, 13, 14, 16, 17, 18, 20, 21, 23, 24] и Сарановское месторождение, по [8, 1] и данным автора А.Ю. Барковым с соавторами [16] в расслоенном комплексе Пеникат (Фин- ляндия) зафиксированы зональные кристаллы лаурита, ядро которых обогащено Os, а кайма - Ru. Ирарсит отмечен на этих зернах в виде каемок. Подобные взаи- моотношения они объясняют различной фугитивностью серы и мышьяка. В. O’Driscoll с соавторами [22] на поверхности МПМ отметили наличие вторичных пленок ирарсита и связали их образование с поздними низкотемпературными про- цессами (метаморфизм, серпентинизация). Описанные взаимоотношения позволя- ют нам предполагать следующее. Выявленный О.К. Ивановым иридистый осмий (Os0,48-0,54Ir0,34-0,36Ru0,03-0,05), по-видимому, образовывался первым, что может быть связано с наибольшей активностью водорода [11] в начале процесса серпентиниза- ции. Затем кристаллизовались эрликманиты и обогащенные Os и Ir лауриты. Зна- чительное содержание Ir (рис. 3, г) может объясняться более высокой температу- рой, при которой изоморфизм проходит легче. Снижение температуры среды при- водит к последующей кристаллизации более высокорутениевого лаурита, а Ir на- капливается во флюиде и образует собственные фазы в виде ирарсита только лишь при уменьшении содержания S и увеличении концентрации As. 18 ----------------------- Page 19----------------------- Обогащенность тугоплавкими платиноидами и наличие сульфидов Os и Ir отлича- ет Сарановское месторождение от других расслоенных комплексов и обнаруживает его сопоставимость с альпинотипными массивами (рис. 3, д). Ранее специфика интрузии была показана на примере повышенной хромистости и магнезиальности реконструиро- ванного состава исходного расплава [15]. Генеральная последовательность формирования МПМ, вероятно, имеет следую- щий вид: самородный осмий Æ эрликманит Æ лаурит Æ ирарсит, что может отражать эволюцию активности элементов (H, S, As,) в процессе серпентинизации. Выявленная симметричная зональность в распределении лауритов по разрезу (высокорутениевые в западном и восточном, высокоосмиевые в центральном руд- ном теле) не согласуется с магматической дифференциацией. Вероятно, это обу- словлено спецификой и полигенностью процессов серпентинизации, которая свя- зывается О.К. Ивановым [7] как с автометаморфическими процессами (лизардити- зация), так и термальным влиянием внедрившихся даек габбродолеритов (антиго- ритизация). Автор благодарен Е.П. Чирковой за проведение электронно-микроскопических исследований, а также И.И. Чайковскому за помощь в обсуждении настоящей работы.

Литература

  1. Волченко Ю.А. Избранные труды Т. 1. Платина Урала. - Екатеринбург: УрО РАН, 2011. - С. 322-376.
  2. Структурно-вещественная эволюция комплексов Платиноносного пояса Урала при формировании хромит-платиновых месторождений уральского типа. Часть II / Волченко Ю.А., Иванов К.С., Коротеев В.А., Оже Т. // Литосфера. - 2007. - № 4. - С. 73-101.
  3. Платиноиды хромитоносных массивов Полярного Урала / Гурская Л.И. [и др.]. - СПб.: ВСЕГЕИ, 2004. - 305 с.: ил.
  4. Додин Д.А. Платинометалльные месторождения мира. Т. 2. Платиносодержащие хромитовые и титаномагнетитовые месторождения / Додин Д.А., Ланда Э.А., Лазаренков В.Г. - М.: ООО «Геоинформ-центр», 2003. - 409 с.
  5. Платинометальное оруденение в геологических комплексах Урала / К.К. Золоев, Ю.А. Волченко, В.А. Коротеев, И.А. Малахов, А.Н. Мардиросьян, В.Н. Хрыпов. - Екатеринбург, 2001. - 199 с.
  6. Иванов О.К. Минералогия Сарановского хромитового месторождения, (Средний Урал) // Минералогический Альманах. - 2016. - Т. 21, Вып. 2. - 128 с.
  7. Иванов О.К. Минеральные ассоциации Сарановского хромитового месторождения. - Екатеринбург: Изд-во УГГГА, 1997. - 123 с.: ил.
  8. Иванов О.К. Вариации состава лауритов из хромититовых пластов Сарановской расслоенной интрузии / Иванов О.К., Аникина Е.В., Молошаг В.П. // Докл. Акад. наук. - 1996. - Т. 351, № 2. - С. 231-234.
  9. Лазаренков В.Г. Месторождения платиновых металлов / В.Г. Лазаренков, С.В. Петров, И.В. Таловина. - М.: Недра, 2002. - 298 с.
  10. Сравнительный петрографо-минералогический анализ платиноносных массивов юго-востока Алданского щита, острова Феклистова и Сихотэ-Алиня / Некрасов И.Я. и др. // Платина России. - М.: Геоинформмарк, 2004. - С. 165-174.
  11. Новгородова М.И. Самородные металлы в гидротермальных рудах. - М.: Наука, 1983. - 287 с.: ил.
  12. Пилюгин А.Г. Геохимия и платиноносность хромититов Нижнетагильского и Светлоборского массивов, Средний Урал: дис.. к.г.-м.н.: 25.00.09 / Пилюгин Андрей Геннадьевич. - СПб, 2014. - 139 с.
  13. Хромшпинелиды и акцессорная минерализация в хромититах и ультрамафитах Нуралинского массива (Южный Урал) / Савельев Д.Е., Зайков В.В., Котляров В.А., Зайкова Е.В., Крайнев Ю.Д. // Записки Рос. минералог. о-ва. - 2017. - № 1. - С. 59-84.
  14. Толстых Н.Д. Коренная платина Светлоборского и Каменушинского массивов платиноносного пояса Урала / Н.Д. Толстых, Ю.М. Телегин, А.П. Козлов // Геология и геофизика. - 2011. - Т. 52, № 6. - С. 775-793.
  15. Чайковский И.И. Петрология и минералогия даек Сарановского комплекса / И.И. Чайковский, А.А. Горбунов // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении: науч. чтения памяти П.Н. Чирвинского / ПГНИУ [и др.]. - Пермь, 2018. - Вып. 21. - С. 145-152.
  16. Zoned sulfides and sulfarsenides of the platinum-group elements from the Penikat layerd complex, Finland / Barkov A.Y., Fleet M.E., Martin R.F., Alapieti T.T. // Canadian Mineralogist. - 2004. - Vol. 42. - P. 515-537.
  17. Compounds of Ru-Se-S, alloys of Os-Ir, framboidal Ru nanophases, and laurite- clinochlore intergrowths in the Pados-Tundra complex, Kola Peninsula, Russia / Barkov A.Y., Nikiforov A.A., Tolstykh N.D., Shvedov G.L., Korolyuk V.N. // European Journal of Mineralogy. - 2017. - V. 29, № 4. - P. 613-621.
  18. Laurite and ruarsite from podiform chromitites at Kraubath and Hochgrössen, Austria: New insights from osmium isotopes / Malitch K.N., Junk S.A., Thalhammer O.A.R., Melcher F., Knauf V.V., Pernicka E., Stumpfl E.F. // Canadian Mineralogist. - 2003. - V. 41, - P. 331-352. - DOI: 10.2113/gscanmin.41.2.331
  19. McDonough W.F. The composition of the Earth / McDonough W.F., Sun S.S. // Chemical Geology. - 1995. - V. 120, № 3-4. - P. 223-253.
  20. Neradovsky Yu.N. PGM in chromite ore of the Sopcheozero deposit, Kola Peninsula / Neradovsky Yu.N., Savchenko E.E. // Geology of Ore Deposits. - 2008. - V. 50, № 8. - P. 746-748. - DOI: 10.1134/S1075701508080102.
  21. Nilsson L.P. Platinum-group mineral inclusions in chromitite from the Osthammeren ultramafic tectonite body, South Central Norway // Mineralogy and Petrology. - 1990. - V. 42, № 1-4. - P. 249-263. - DOI: 10.1007/BF01162694.
  22. O’Driscoll B. Petrogenesis of the platinum-group minerals / O’Driscoll B., Gonzalez- Jimenez J.M. // Highly Siderophile and Strongly Chalcophile elements in High-Temperature Geochemistry and Cosmochemistry. Сер. книг: Reviews in Mineralogy & Geochemistry. - 2016. - V. 81. - P. 489-578.
  23. Talkington R.W. Platinum-group minerals in Chromite Seams of the Stillwater Complex, Montana / Talkington R.W., Lipin B.R. // Economic Geology. - 1986. - V. 81, № 5. - P. 1179-1186.
  24. Zaccarini F. Platinum-group minerals in chromitite xenoliths from the Onverwacht and Tweefonten ultramafic pipes, Eastern Bushveld Complex, South Africa / Zaccarini F., Garuti G., Cawthorn Grant R.G. // The Canadian Mineralogist. - 2002. - V. 40, № 2. - P. 481-497.
Опубликован
2018-10-01
Выпуск
Раздел
Статьи