Петрология, 2023, T. 31, № 6, стр. 623-648

Источники медистой сульфидной минерализации и высоконикелистого оливина дайки Рудная (Имангдинский узел, Норильский рудный район): по вещественным, изотопным и модельным данным

В. Д. Бровченко^a, *, И. А. Кириллина^a, М. А. Юдовская^a, b, G. Costin^c, И. В. Пшеницын^d, Е. В. Ковальчук^a, Ю. О. Ларионова^a, Ю. Д. Гриценко^a, e, А. А. Кетров^f, С. Ф. Служеникин^a

^a Институт геологии рудных месторождений, минералогии, петрографии и геохимии РАН
Москва, Россия

^b CIMERA, School of Geosciences, University of Witwatersrand
2050 Wits, South Africa

^c Department of Earth, Environmental and Planetary Sciences, Rice University
Houston, USA

^d Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН
Москва, Россия

^e Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Москва, Россия

^f Норильск Никель Технические Сервисы
Санкт-Петербург, Россия

^* E-mail: valeriiabrovchenko@gmail.com

Поступила в редакцию 02.03.2023
После доработки 02.05.2023
Принята к публикации 18.06.2023

EDN: EIGBVY
DOI: 10.31857/S0869590323060067

Полные тексты статей выпуска доступны в ознакомительном режиме только авторизованным пользователям.

Аннотация

Дайка Рудная Имангдинского рудного узла сложена слабодифференцированными от оливинсодержащих до оливиновых габбродолеритами с сульфидными глобулами и интерстициальной вкрапленностью (пентландит-пирротин)-халькопирит-кубанитового состава. Наряду с сульфидной минерализацией, габбродолериты дайки содержат ксенолиты роговиков по базальтам, обильные миндалины и редкие зерна зонального оливина Fo_90-47 сосуществующего со второй генерацией субидиоморфного оливина Fo_74-36. Моделирование в программах КОМАГМАТ и alphaMELTS показало, что высокомагнезиальный Ol-1 с включениями хром-шпинели не мог кристаллизоваться из родительского для пород дайки толеиитового расплава, содержащего 4.8–7.3 мас. % MgО и 11.6–16.7 мас. % общего Fe₂O₃. Тренд вариаций и повышенное содержание NiO до 0.5 мас. % в ядрах ксенокристового оливина Fo_90-76 по сравнению с максимальными Fo₈₃ и 0.4 мас. % NiO для оливина рудоносных интрузивов и пикритовых базальтов Норильского района указывают на присутствие на глубине кумулатов пикритовых магм, не испытавших взаимодействия с сульфидным расплавом. Концентрации элементов платиновой группы (ЭПГ) в породах возрастают (до 2.2 ppm) с увеличением как Cu/Ni, так и пропорций пентландита в сульфидной ассоциации. Специфический спектр распределения халькофильных металлов с минимумами Ni, Os и Ir, повышенные Cu/Ni (5–15) и Cu/Pd (3200–10 900), низкие ЭПГ тенор (содержание ЭПГ в 100% сульфиде) сульфидов (2–65 ppm) и концентрация Pd в пентландите (<175 ppm) по сравнению с типичными для рудоносных интрузивов говорят о том, что медистая минерализация не была механически захвачена из высокодифференцированных сульфидных фракций рудоносных магм, а когенетична с магмами дайки. Сульфидное насыщение, насыщение по флюиду и дегазация, достигались в канале дайки за счет ассимиляции осадочной серы и летучих из девонских эвапоритов, что подтверждается изотопно-тяжелым составом серы сульфидов дайки со средним значением δ³⁴S = 14.7 ± 1.1‰ (n = 31), близким к значениям в сульфидах эндоконтактовых зон рудоносных имангдинских интрузивов, локализованных в девонских толщах. Начальные изотопные характеристики пород дайки (Sr_i 0.70517–0.70532, ɛ_Nd от –0.4 до 0.8) предполагают ее комагматичность с интрузивами норильского типа, а вся сумма данных не исключает ее пространственной связи с верхнекоровой проточной системой рудоносных магм.

Ключевые слова: Имангдинский рудный узел, дайка Рудная, ЭПГ, магматические сульфиды, ксенокристовый оливин, ассимиляция, КОМАГМАТ, alphaMELTS

Полные тексты статей выпуска доступны в ознакомительном режиме только авторизованным пользователям.

Список литературы

Генкин А.Д., Дистлер В.В., Гладышев Г.Д. и др. Сульфидные медно-никелевые руды Норильских месторождений. М.: Наука, 1981. 235 с.
Горбачев Н.С., Шаповалов Ю.Б., Костюк А.В. и др. Фазовые соотношения в системе Fe–S–С при Р = 0.5 ГПа, Т = = 1100–1250°С: расслоение Fe–S–С-расплава и его роль в формировании магматических сульфидных месторождений // Докл. АН. 2021. Т. 497. № 1. С. 23–29.
Гриненко Л.Н., Степанов В.К. Изотопные соотношения и содержания серы в дифференцированных интрузиях Имангдинского рудного узла // Геохимия. 1985. № 10. С. 1406–1416.
Дистлер В.В., Гроховская Т.Л., Евстигнеева Т.Л. и др. Петрология сульфидного магматического рудообразования. М.: Наука, 1988. 230 с.
Днепровская М.Б., Френкель М.Я., Ярошевский А.А. Количественная модель формирования расслоенности Талнахского интрузива // Построение моделей рудообразующих систем. Новосибирск: Наука, 1987. С. 96–106.
Дюжиков O.A., Дистлер В.В., Струнин Б.М. и др. Геология и рудоносность Норильского района. М.: Наука, 1988. 279 с.
Золотухин В.В., Щедрин Н.Ф. Дифференцированные интрузии Имангдинского рудного узла. Новосибирск: Наука, 1977. 135 с.
Изотопная геология норильских месторождений / Под ред. О.В. Петрова. СПб.: ВСЕГЕИ, 2017. 348 с.
Карандашев В.К., Хвостиков В.А., Носенко С.Ю., Бурмий Ж.П. Использование высокообогащенных стабильных изотопов при анализе образцов горных пород, грунтов, почв и донных отложений методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2016. Т. 82. № 7. С. 6–15.
Кетров А.А., Юдовская М.А., Шелухина Ю.С. и др. Источники и эволюция изотопного состава серы сульфидов Хараелахского и Пясино-Вологочанского интрузивов (Норильский рудный район) // Геология рудн. месторождений. 2022. Т. 64. № 6. С. 657–686.
Криволуцкая Н.А. Мантийная природа изотопно-тяжелой серы в рудах Норильских месторождений // Докл. АН. 2014. Т. 454. № 3. С. 319–319.
Криволуцкая Н.А., Соболев А.В., Кузьмин Д.В., Свирская Н.М. Уникальные зональные оливины из ультрабазит-базитового массива Норильского района // Докл. АН. 2009. Т. 429. № 4. С. 518–522.
Пшеницын И.В., Арискин А.А., Николаев Г.С. и др. Морфология, минералогия и состав сульфидных капель в пикродолеритах из придонных апофиз Йоко-Довыренского расслоенного интрузива // Петрология. 2020. Т. 28. № 3. С. 280–297.
Радько В.А. Фации интрузивного и эффузивного магматизма Норильского района. СПб.: Картографическая фабрика ВСЕГЕИ, 2016. 226 с.
Рябов В.В., Шевко А.Я. Гора М.П. Магматические образования Норильского района. Новосибирск: Нонпарель, 2001. 408 с.
Служеникин С.Ф., Малич К.Н., Юдовская М.А. и др. Нижнеталнахский тип интрузивов в Норильском рудном районе // Петрология. 2023. Т. 31. № 5.
Соболев А.В., Криволуцкая Н.А., Кузьмин Д.В. Петрология родоначальных расплавов и мантийных источников магм Сибирской трапповой провинции // Петрология. 2009. Т. 17. № 3. С. 276–310.
Туровцев Д.М. Контактовый метаморфизм Норильских интрузий. М.: Науч. мир, 2002. 319 с.
Чайка И.Ф., Изох А.Э., Калугин В.М. и др. Оливин и хромшпинелиды месторождения Норильск-1: особенности состава и петрологические следствия // Геосферные исследования. 2022. № 2. С. 78–100.
Шадрин Л.М., Федоренко В.А., Сухарева М.С. и др. Выявление и геолого-петрологическое исследования апофиз дифференцированных интрузий Норильского района с целью поисков никеленосных массивов и их ветвей, перспективных на богатые руды. Норильск: Фонды НКГРЭ, 1986.
Шевко А.Я., Смирнов С.З., Калугин В.М., Гора М.П. Идентификация боратов интрузии Норильск-1 с использованием рамановской спектроскопии // Материалы XIII Всероссийского петрографического совещания по петрологии и геодинамики геологических процессов. 06‒13 сентября 2021. Иркутск. 2021. Т. 3. С. 234–237.
Щедрин Н.Ф., Золотухин В.В. О дайках долеритов и габбродолеритов в Имангдинском районе (северо-западный борт Тунгусской синеклизы) и их поисковом значении на сульфидные медно-никелевые руды // Геология и геофизика. 1980. № 3. С. 35–48.
Ariskin A.A., Bychkov K.A., Nikolaev G.S., Barmina G.S. The COMAGMAT-5: Modeling the effect of Fe-Ni sulfide immiscibility in crystallizing magmas and cumulates // J. Petrol. 2018. V. 59. № 2. P. 283–298.
Arndt N.T., Czamanske G.K., Walker R.J. et al. Geochemistry and origin of the intrusive hosts of the Noril’sk-Talnakh Cu-Ni-PGE sulfide deposits // Econom. Geol. 2003. V. 98. № 3. P. 495–515.
Barnes S.J., Mungall J.E. Blade-shaped dikes and nickel sulfide deposits: A model for the emplacement of ore-bearing small intrusions // Econom. Geol. 2018. V. 113. № 3. P. 789–798.
Barnes S.-J., Cox R.A., Zientek M.L. Platinum-group element, gold, silver and base metal distribution in compositionally zoned sulfide droplets from the Medvezhy Creek mine, Norilsk, Russia // Contrib. Mineral. Petrol. 2006. V. 152. P. 187–200.
Barnes S.J., Godel B., Gürer D. et al. Sulfide-olivine Fe-Ni exchange and the origin of anomalously Ni rich magmatic sulfides // Econom. Geol. 2013. V. 108. № 8. P. 1971–1982.
Barnes S.J., Mungall J.E., Le Vaillant M. et al. Sulfide-silicate textures in magmatic Ni-Cu-PGE sulfide ore deposits: Disseminated and net-textured ores // Amer. Mineral. 2017. V. 102. № 3. P. 473–506.
Belousov A., Belousova M., Edwards B. et al. Overview of the precursors and dynamics of the 2012–2013 basaltic fissure eruption of Tolbachik Volcano, Kamchatka, Russia // J. Volcanol. Geothermal Res. 2015. V. 307. P. 22–37.
Brovchenko V.D., Sluzhenikin S.F., Kovalchuk E.V. et al. Platinum group element enrichment of natural quenched sulfide solid solutions, the Norilsk-1 deposit, Russia // Econom. Geol. 2020. V. 115. № 6. P. 1343–1361.
Brovchenko V., Merkulova M., Sittner J. et al. X-ray absorption records of Pd²⁺ on Ni site in pentlandite // Amer. Mineral. 2023.https://doi.org/10.2138/am-2022-8704
Cabri L.J. New data on phase relations in the Cu–Fe–S system // Econom. Geol. 1973. V. 68. P. 443–454.
DePaolo D.J., Wasserburg G.J. Nd isotopic variations and petrogenetic models // Geophysical Res. Lett. 1976. V. 3. № 5. P. 249–252.
Duran C.J., Barnes S.J., Pleše P. et al. Fractional crystallization-induced variations in sulfides from the Noril’sk-Talnakh mining district (polar Siberia, Russia) // Ore Geol. Rev. 2017. V. 90. P. 326–351.
Gudmundsson A. Formation of dykes, feeder-dykes, and the intrusion of dykes from magma chambers // Bull. Volcanologique. 1984. V. 47. № 3. P. 537–550.
Grinenko L.I. Sources of sulfur of the nickeliferous and barren gabbro-dolerite intrusions of the northwest Siberian platform // Int. Geol. Rev. 1985. V. 27. № 6. P. 695–708.
Gritsenko Y.D., Kondrikova A.P., Gilbricht S. et al. Quantitative assessment of the relative roles of sulfide liquid collection, magmatic degassing and fluid-mediated concentration of PGE in low-sulfide ores of the Norilsk intrusions // Ore Geol. Rev. 2022. 105042.
Hawkesworth C.J., Lightfoot P.C., Fedorenko V.A. et al. Magma differentiation and mineralisation in the Siberian continental flood basalts // Lithos. 1995. V. 34. № 1–3. P. 61–88.
Kitakaze A., Machida T., Komatsu R. Phase relations in the Fe–Ni–S system from 875 to 650°C // Canad. Mineral. 2016. V. 54. P. 1175–1186.
Kostitsyn Y., Krivolutskaya N., Somsikova A.V. et al. Geochemical features of potentially ore-bearing mafic intrusions at the Eastern Norilsk Region and their relationships with lavas (NW Siberian Traps Province) // Minerals. 2023. V. 13. № 2. P. 213.
Kullerud G., Yund R.A., Moh G.H. Phase relations in the Cu–Fe–S, Cu–Ni–S, and Fe–Ni–S systems // Econom. Geol. Monograph 4. 1969. P. 323–343.
Latyshev A.V., Rad’ko V.A., Veselovskiy R.V. et al. Correlation of the Permian-Triassic ore-bearing intrusions of the Norilsk region with the volcanic sequence of the Siberian Traps based on the paleomagnetic data // Econom. Geol. 2020. V. 115. № 6. P. 1173–1193.
Lightfoot P.C. Hawkesworth C.J., Hergt J. et al. Remobilisation of the continental lithosphere by a mantle plume: major-, trace-element, and Sr-, Nd-, and Pb-isotope evidence from picritic and tholeiitic lavas of the Noril’sk District, Siberian Trap, Russia // Contrib. Mineral. Petrol. 1993. V. 114. P. 171–188.
Liu Y., Brenan J. Partitioning of platinum-group elements (PGE) and chalcogens (Se, Te, As, Sb, Bi) between monosulfide-solid solution (Mss), intermediate solid solution (Iss) and sulfide liquid at controlled ${{f}_{{{{{\text{O}}}_{{\text{2}}}}}}}--{\kern 1pt} {{f}_{{{{{\text{S}}}_{{\text{2}}}}}}}$ conditions // Geochim. Cosmochim. Acta. 2015. V. 159. P. 139–161.
Mavrogenes J.A., O’Neill H.S.C. The relative effects of pressure, temperature and oxygen fugacity on the solubility of sulfide in mafic magmas // Geochim. Cosmochim. Acta. 1999. V. 63. № 7–8. P. 1173–1180.
Naldrett A.J., Wilson A., Kinnaird J. et al. The origin of chromitites and related PGE mineralization in the Bushveld Complex: new mineralogical and petrological constraints // Mineral. Depos. 2012. V. 47. P. 209–232.
Palme H., O’Neill H.S.C. Cosmochemical estimates of mantle composition // Eds. H.D. Holland, K.K. Turekian. Treatise on Geochemistry (Second Edition). Oxford: Elsevier, 2014. V. 3. P. 1–39.
Pang K.N., Arndt N., Svensen H. et al. A petrologic, geochemical and Sr–Nd isotopic study on contact metamorphism and degassing of Devonian evaporites in the Norilsk aureoles, Siberia // Contrib. Mineral. Petrol. 2013. V. 165. P. 683–704.
Prichard H.M., Hutchinson D., Fisher P.C. Petrology and crystallization history of multiphase sulfide droplets in a mafic dike from Uruguay: implications for the origin of Cu-Ni-PGE sulfide deposits // Econom. Geol. 2004. V. 99. № 2. P. 365–376.
Rakhimov I.R., Vishnevskiy A.V., Saveliev D.E. Geochemical evolution of PGE-sulfide mineralization of the Khudolaz differentiated complex in the South Urals: The role of R-factor and hydrothermal alteration // Ore Geol. Rev. 2021. V. 138. 104411.
Ripley E.M., Li C. Sulfur isotope exchange and metal enrichment in the formation of magmatic Cu-Ni-(PGE) deposits // Econom. Geol. 2003. V. 98. № 3. P. 635–641.
Sinyakova E., Kosyakov V., Distler V., Karmanov N. Behavior of Pt, Pd, and Au during crystallization of Cu-rich magma-tic sulfide minerals // Canad. Mineral. 2016. V. 54. № 2. P. 491–509.
Shea T., Lynn K.J., Garcia M.O. Cracking the olivine zoning code: Distinguishing between crystal growth and diffusion // Geology. 2015. V. 43. № 10. P. 935–938.
Sluzhenikin S.F., Yudovskaya M.A., Barnes S.J. et al. Low-sulfide platinum group element ores of the Norilsk-Talnakh camp // Econom. Geol. 2020. V. 115. № 6. P. 1267–1303.
Smith P.M., Asimow P.D. Adiabat_1ph: a new public front-end to the MELTS, pMELTS, and pHMELTS models // Geochem. Geophys. Geosyst. 2005. V. 6. https://doi.org/10.1029/2004GC000816
Tuba G., Molnár F., Ames D.E. et al. Multi-stage hydrothermal processes involved in “low-sulfide” Cu-(Ni)-PGE mineralization in the footwall of the Sudbury Igneous Complex (Canada): Amy Lake PGE zone, East Range // Mineral. Depos. 2014. V. 49. № 1. P. 7–47.
Velivetskaya T.A., Ignatiev A.V., Yakovenko V.V. et al. An improved femtosecond laser-ablation fluorination method for measurements of sulfur isotopic anomalies (∆³³S and ∆³⁶S) in sulfides with high precision // Rapid Communications in Mass Spectrometry. 2019. V. 33. № 22. P. 1722–1729.
Vishnevskiy A.V., Cherdantseva M.V. Merenskyite and other precious metal minerals in sulfide blebs from the Rudniy ultramafic-mafic intrusion, Northwest Mongolia // Canad. Mineral. 2016. V. 54. № 2. P. 519–535.
Warr L.N. IMA–CNMNC approved mineral symbols // Mineral. Mag. 2021. V. 85. № 3. P. 291–320.
Yao Z., Mungall J.E. Linking the Siberian Flood Basalts and Giant Ni-Cu-PGE Sulfide Deposits at Norilsk // J. Geophys. Res.: Solid Earth. 2021. V. 126. № 3. e2020JB020823.
Zelensky M., Kamenetsky V.S., Nekrylov N. et al. Textural, morphological and compositional varieties of modern arc sulfides: a case study of the Tolbachik volcano, Kamchatka // Lithos. 2018. V. 318. P. 14–29.