Геохимия, 2022, T. 67, № 3, стр. 205-226

Геохимия и петрология протосульфидных расплавов в рудоносном апофизе Йоко-Довыренского интрузива

И. В. Пшеницын ab*, А. А. Арискин ab, Г. С. Николаев b, Д. В. Корост a, В. О. Япаскурт a, Е. В. Кислов cd, С. Н. Соболев ab, И. В. Кубракова b, О. А. Тютюнник b

a Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Геологический факультет
119234 Москва, Ленинские горы, 1, Россия

b Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН
119991 Москва, ул. Косыгина, 19, Россия

c Геологический институт СО РАН
670047 Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, Россия

d Бурятский государственный университет
670000 Улан-Удэ, ул. Смолина, 24 “а”, Россия

* E-mail: lotecsi@gmail.com

Поступила в редакцию 24.04.2021
После доработки 17.09.2021
Принята к публикации 21.09.2021

Аннотация

Приводятся результаты петролого-геохимических исследований сульфидоносных пород из придонного апофиза в центральной части Йоко-Довыренского массива в Северном Прибайкалье (Россия). Тело апофиза, сложенное плагиоперидотитами, было опробовано от верхнего до нижнего контакта в месте его наибольшего раздува до 300 м. Изученные породы можно отнести к 4-м типам: (1) пикродолериты с сульфидными каплями; (2) оливиновые габбронориты с сульфидными каплями; (3) оливиновые габбронориты с крупными глобулами, переходящими в сидеронитовые домены, и (4) сидеронитовые/сетчатые руды. Перечисленные типы пород встречаются в нижней зоне апофиза в стратиграфическом интервале до 30 м от нижнего контакта. Петрографические характеристики этих пород отвечают оливиновым орто- и мезокумулатам, за исключением закалочных пикродолеритов с офитовой структурой основной массы. Ассоциация сульфидов (пирротин, халькопирит, пентландит и кубанит) также выдержана по составу, наблюдается относительное снижение доли халькопирита в пропорции этих минералов в образцах, содержащих более 5% сульфидов. Результаты рентгеновской компьютерной томографии демонстрируют увеличение степени связанности сульфидов от 25 до 95% с повышением их содержания в породе. Эти характеристики, в сочетании с визуальным анализам 3D-моделей, позволяют выделить структурно-морфологический тренд от пород с сульфидными глобулами к сидеронитовым рудам. Впервые приводятся данные по хемостратиграфии пород апофиза для ЭПГ и теллура. Положительные корреляции концентраций Au, Pt и Pd с содержаниями серы и теллура указывают на общий сульфидный источник благородных металлов. Показано, что наиболее примитивные и богатые благородными металлами сульфиды отвечают каплям из нижней части тела, а сидеронитовые руды обеднены этими элементами. Геохимические данные подкреплены моделированием при помощи программы КОМАГМАТ-5, что дало возможность оценить средние содержания золота, ЭПГ и теллура в протосульфидном расплаве (в ppm): 2.9 Au, 14.4 Pt, 25.1 Pd, 44.3 Te. Результаты геохимических исследований сульфидных фракций из сидеронитовых руд указывают на неоднородный состав рудных образцов, проявленный в виде участков минерализации в масштабе первых десятков сантиметров, относительно богатых медью, ЭПГ и теллуром. Это можно рассматривать как признак миграции и скоплений продуктов кристаллизации сульфидной массы на субсолидусной истории остывания рудоносных кумулатов.

Ключевые слова: Йоко-Довыренский массив, силлы, апофизы, сульфидоносные кумулаты, компьютерная томография, ЭПГ, теллур, геохимические тренды, моделирование

Список литературы

  1. Арискин А.А., Конников Э.Г., Данюшевский Л.В., Кислов Е.В., Николаев Г.С., Орсоев Д.А., Бармина Г.С., Бычков К.А. (2009) Довыренский интрузивный комплекс: проблемы петрологии и сульфидно-никелевой минерализации. Геохимия. (5), 451-480.

  2. Ariskin A.A., Konnikov E.G., Danyushevsky L.V., Kislov E.V., Nikolaev G.S., Orsoev D.A., Barmina G.S., Bychkov K.A. (2009) The Dovyren intrusive complex: Problems of petrology and Ni sulfide mineralization. Geochem. Int. 47(5), 425-453

  3. Арискин А.А., Конников Э.Г., Данюшевский Л.В., Костицын Ю.А., Меффре С., Николаев Г.С., Мак-Нил Э., Кислов Е.В., Орсоев Д.А. (2013) Геохронология Довыренского интрузивного комплекса в Неопротерозое (Северное Прибайкалье, Россия). Геохимия. (11), 955-972.

  4. Ariskin A.A., Konnikov E.G., Danyushevsky L.V., Kostitsyn Yu.A., Meffre S., Nikolaev G.S., McNeill A.W., Kislov E.V., Orsoev D.A. (2013) Geochronology of the Dovyren intrusive complex, northwestern Baikal area, Russia, in the Neoproterozoic. Geochem. Int. 51(11), 859-875.

  5. Арискин А.А., Бычков К.А., Николаев Г.С. (2017) Моделирование микроэлементного состава сульфидной жидкости в кристаллизующейся базальтовой магме: развитие концепции R-фактора. Геохимия. (5), 453-462.

  6. Ariskin A.A., Bychkov K.A., Nikolaev G.S. (2017) Modeling of Trace-Element Composition of Sulfide Liquid in a Crystallizing Basalt Magma: Development of the R-Factor Concept. Geochem. Int. 55(5), 465-473.

  7. Арискин А.А., Данюшевский Л.В., Фиорентини М.Л., Николаев Г.С., Кислов Е.В., Пшеницын И.В., Япаскурт В.О., Соболев С.Н. (2020) Петрология, геохимия и происхождение сульфидоносных и ЭПГ-минерализованных троктолитов из зоны Конникова в Йоко-Довыренском расслоенном интрузиве. Геология и геофизика. 61(5–6), 748-773.

  8. Арискин А.А., Николаев Г.С., Данюшевский Л.В., Фиорентини М.Л., Кислов Е.В., Пшеницын И.В. (2018) Геохимические свидетельства фракционирования платиноидов иридиевой группы на ранних стадиях дифференциации довыренских магм. Геология и геофизика. 59(5), 573-588.

  9. Арискин А.А., Пшеницын И.В., Дубинина Е.О., Авдеенко А.С., Коссова С.А., Соболев С.Н. (2021) Изотопный состав серы в плагиоперидотитах рудоносного апофиза Йоко-Довыренского интрузива в Северном Прибайкалье. Петрология. 29(6), 569-587.

  10. Бабурин Л.М. (1964) Геологическое строение и металлоносность Довыренского базит-гипербазитового массива. Окончательный отчет о результатах поисково-разведочных работ Байкальской комплексной партии за 1960–63 гг. Улан-Удэ, Бурятское геологическое управление, 429 с.

  11. Генкин А.Д., Дистлер В.В., Гладышев Г.Д. и др. (1981) Сульфидные медно-никелевые руды норильских месторождений. М.: Наука, 234 с.

  12. Годлевский М.Н. (1959) Траппы и рудоносные интрузии Норильского района. М., Госгеолтехиздат, 89 с.

  13. Качаровская Л.Н. (1986) Сульфидные медно-никелевые руды Йоко-Довыренского расслоенного плутона (состав и условия образования). Автореф. дисс. канд. геол.-мин. наук. Улан-Удэ, 20 с.

  14. Кислов Е.В. (1998) Йоко-Довыренский расслоенный массив. Улан-Удэ: Изд. Бурятского научного центра, 265 с.

  15. Конников Э.Г. (1986) Дифференцированные гипербазит-базитовые комплексы докембрия Забайкалья. Новосибирск: Наука, 127 с.

  16. Коптев-Дворников Е.В., Хворов Д.М. (2011) Оценка пропорций кристаллизации и равновесности закалочных экспериментов в системах базитового состава. Геохимия. (1), 16-34.

  17. Koptev-Dvornikov E.V., Khvorov D.M. (2011) Estimation of crystallization proportions and the equilibrium/disequilibrium of quench experiments in the basite systems. Geochem. Int. 49(1), 13-30.

  18. Корост Д.В., Арискин А.А., Пшеницын И.В., Хомяк А.Н. (2019) Рентгеновская компьютерная томография как метод реконструкции 3D-характеристик рассеянных сульфидов и шпинелида в плагиодунитах Йоко-Довыренского интрузива. Петрология. 27(4), 401-419.

  19. Кубракова И.В., Набиуллина С.Н., Тютюнник О.А. (2020) Определение ЭПГ и золота в геохимических объектах: опыт использования спектрометрических методов. Геохимия. 65(4). 338-342.

  20. Kubrakova I.V., Nabiullina S.N., Tyutyunnik O.A. (2020) Au and PGE determination in geochemical materials: experience in applying spectrometric techniques. Geochem. Int. 58(4), 377-390.

  21. Лихачев А.П. (2006) Платино-медно-никелевые и платиновые месторождения. Москва: Эслан. 496 с.

  22. Новиков Г.В. (1988) Пирротины: кристаллическая и магнитная структура, фазовые превращения. М.: Наука, 185 с.

  23. Орсоев Д.А., Мехоношин А.С., Э.Г. Канакин С.В., Бадмацыренова Р.А., Хромова Е.А. (2018) Габбро-перидотитовые силлы верхнерифейского Довыренского интрузивного комплекса (Северное Прибайкалье, Россия). Геология и геофизика. 59(5), 589-605.

  24. Пшеницын И.В., Арискин А.А., Николаев Г.С., Кислов Е.В., Корост Д.В., Япаскурт В.О., Соболев С.Н. (2020) Морфология, минералогия и состав сульфидных капель в пикродолеритах из придонных апофиз Йоко-Довыренского расслоенного интрузива. Петрология. 28(3), 280-297.

  25. Рябов В.В., Шевко А.Я., Гора М.П. (2011) Магматические образования Норильского района. Новосибирск: Нонпарель. Т. 1 (Петрология траппов, 2-е изд.), 407 с.

  26. Спиридонов Э.М. (2010) Рудно-магматические системы Норильского рудного поля. Геология и геофизика. 51(9), 1356-1378.

  27. Спиридонов Э.М., Орсоев Д.А., Арискин А.А., Кислов Е.В., Коротаева Н.Н., Николаев Г.С., Япаскурт В.О. (2019) Hg- и Cd-содержащие минералы Pd, Pt, Au, Ag сульфидоносных базитов и гипербазитов Йоко-Довыренского интрузива в байкалидах Северного Прибайкалья. Геохимия. 64(1), 43-58.

  28. Spiridonov E.M., Orsoev D.A., Ariskin A.A., Nikolaev G.S., Kislov E.V., Korotaeva N.N., Yapaskurt V.O. (2019) Hg-and Cd-Bearing Pd, Pt, Au, and Ag Minerals in Sulfide-Bearing Mafic and Ultramafic Rocks of the Yoko-Dovyren Intrusion in the Baikalides of the Northern Baikal Area. Geochem. Int. 57(1), 42-55.

  29. Служеникин С.Ф., Дистлер В.В., Дюжиков О.А. и др. (1994) Малосульфидное платиновое оруденение в Норильских дифференцированных интрузивах. Геология рудных месторождений. 36(3), 195-217.

  30. Толстых Н.Д., Орсоев Д.А., Кривенко А.П., Изох А.Э. (2008) Благороднометалльная минерализация в расслоенных ультрабазит-базитовых массивах юга Сибирской платформы. Новосибирск: Параллель, 193 с.

  31. Радько В.А. (1991) Модель динамической дифференциации интрузивных траппов Сибирской платформы. Геология и Геофизика. (11), 19-27.

  32. Ariskin A.A., Danyushevsky L.V., Bychkov K.A., Mc Neill A.W., Barmina G.S., Nikolaev G.S. (2013) Modeling solubility of Fe–Ni sulfides in basaltic magmas: The effect of Ni in the melt. Econom. Geol. 108(8), 1983-2003.

  33. Ariskin A.A., Kislov E.V., Danyushevsky L.V., Nikolaev G.S., Fiorentini M., Gilbert S., Goemann K., Malyshev A. (2016) Cu–Ni-PGE fertility of the Yoko-Dovyren layered massif (Northern Transbaikalia, Russia): thermodynamic modeling of sulfide compositions in low mineralized dunites based on quantitative sulfide mineralogy. Min. Deposit. 51(8), 993-1011.

  34. Ariskin A.A., Bychkov K.A., Nikolaev G.S., Barmina G.S. (2018a) The COMAGMAT-5: Modeling the effect of Fe-Ni sulfide immiscibility in crystallizing magmas and cumulates. J. Petr. 59(2), 283-298.

  35. Ariskin A., Danyushevsky L., Nikolaev G., Kislov E., Fiorentini M., McNeill A., Kostitsyn Yu., Goemann K., Feig S., Malyshev A. (2018б) The Dovyren Intrusive Complex (Southern Siberia, Russia): Insights into dynamics of an open magma chamber with implications for parental magma origin, composition, and Cu–Ni-PGE fertility. Lithos. 302, 242-262.

  36. Ariskin A.A, Nikolaev G.S., Danyushevsky L.V., Fiorentini M., Kislov E.V., Pshenitsyn I.V. (2018в) Genetic interpretation of the distribution of PGE and chalcogens in sulfide-mineralized rocks from the Yoko-Dovyren layered intrusion. Geochem. Int. 56(13), 1322-1340.

  37. Baker D.R., Moretti R. (2011) Modeling the solubility of sulfur in magmas: a 50-year old geochemical challenge. Rev. in Min. and Geochem. 73, 167-213.

  38. Barnes S.-J., Lightfoot P.C. (2005) Formation of magmatic nickel-sulfide ore deposits and processses affecting their copper and platinum-group element contents. In Hedenquist, J.W., Thompson, J.F.H., Goldfarb, R.J. and Richards, J.P. (eds.) Econom. Geol. 100th Anniversary Volume, 179-213.

  39. Barnes S.-J., Cruden A.R., Arndt N., Saumur B.M. (2016) The mineral system approach applied to magmatic Ni–Cu-PGE sulphide deposits. Ore Geol. Rev. 76(94), 296-316.

  40. Barnes S.-J., Ripley E.M. (2016) Highly siderophile and strongly chalcophile elements in magmatic ore deposits. Rev. in Min. and Geochem. 81(1), 725-774.

  41. Barnes S.J., Mungall J.E., Le Vaillant M., Godel B., Lesher M.C, Holwell D., Peter C. Lightfoot P.C., Krivolutskaya N., Wei B. (2017) Sulfide-silicate textures in magmatic Ni–Cu-PGE sulfide ore deposits: Disseminated and net-textured ores. Americ. Mineralogist. 102(3), 473-506.

  42. Barnes S.J., Le Vaillant M., Godel B., Lesher C.M. (2019) Droplets and bubbles: solidification of sulphide-rich vapour-saturated orthocumulates in the Norilsk–Talnakh Ni–Cu–PGE ore-bearing intrusions. J. Petrol. 60(2), 1-31.

  43. Campbell I.H., Naldrett A.J. (1979) The influence of silicate:sulfide ratios on the geochemistry of magmatic sulfides. Econ. Geol. 74(6), 1503-1506.

  44. Chung H.-Y., Mungall J.E. (2009) Physical constraints on the migration of immiscible fluids through partially molten silicates, with special reference to magmatic sulfide ores. Earth Planet. Sci. Lett. 286(1–2), 14-22.

  45. Duran C.J., Barnes S-J., Pleљe P., Kudrna Praљek M., Zientek M.L., Pagй P. (2007) Fractional crystallization-induced variations in sulfides from the Noril’sk-Talnakh mining district (polar Siberia, Russia). Ore Geol. Rev. 90, 326-351

  46. Fortin M.-A., Riddle J., Desjardins-Langlais Y., Baker D.R. (2015) The effect of water on the sulfur concentration at sulfide saturation (SCSS) in natural melts. Geochim et Cosmochim. Acta. 160, 100-116.

  47. Holwell D.A., McDonald I. (2010) A review of the behavior of platinum group elements within natural magmatic sulfide ore systems. The importance of semimetals in governing partitioning behavior. Plat. Met. Rev. 54(1), 26-36.

  48. Kiseeva E.S., Wood B.J. (2015) The effects of composition and temperature on chalcophile and lithophile element partitioning into magmatic sulphides. Earth Planet. Sci. Lett. 424, 280-294.

  49. Krivolutskaya N.A. (2016) Siberian traps and Pt–Cu–Ni deposits in the Noril’sk Area. Springer Cham Heidelberg New York Dordrecht London.

  50. Maier W.D. (2005) Platinum-group element (PGE) deposits and occurrences: Mineralization styles, genetic concepts, and exploration criteria. J. African Earth Sci. 41(3), 165-191.

  51. Mungall J.E., Brenan J.M. (2014) Partitioning of platinum-group elements and Au between sulfide liquid and basalt and the origins of mantle-crust fractionation of the chalcophile elements. Geochim. Cosmochim. Acta. 125, 265-289.

  52. Naldrett A.J. (2004) Magmatic sulfide deposits: geology, geochemistry and exploration. Heidelberg, Berlin: Springer-Verlag, 727.

  53. Prichard H.M., Hutchinson D., Fisher P.C. (2004) 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. 99(2), 365-376.

  54. Ripley E.M., Li C. (2013) Sulfide saturation in mafic magmas: is external sulfur required for magmatic Ni-Cu-(PGE) ore genesis?. Econom. Geol. 108(1), 45-58.

  55. Taylor L.A, Finger L.W. (1970) Structural refinement and composition of mackinawite. Carn. Inst. Washington Geophysic. Lab. Annual Rep. 69, 318-322.

  56. Vishnevskiy A.V., Cherdantseva M.V. (2016) Merenskyite and other precious metal minerals in sulfide blebs from the Rudniy ultramafic-mafic intrusion, northwest Mongolia. Canad. Mineral. 54(2), 519-535.

  57. Wang Z., Jin Z., Mungall J.E., Xiao X. (2020) Transport of coexisting Ni-Cu sulfide liquid and silicate melt in partially molten peridotite. Earth Planet Sci Lett. 536, 116-162.

Дополнительные материалы отсутствуют.