Записки Российского минералогического общества, 2021, T. 150, № 4, стр. 77-91
Первые находки минералов платиновой группы в ультрамафитах Кызыр-Бурлюкского массива (Западный Саян)
А. Н. Юричев 1, *, А. И. Чернышов 1, Е. В. Корбовяк 1
1 Томский государственный универсиет
634050 Томск, пр. Ленина, 36, Россия
* E-mail: juratur@sibmail.com
Поступила в редакцию 07.04.2021
После доработки 18.05.2021
Принята к публикации 22.06.2021
Аннотация
В дунитах и аподунитовых серпентинитах Кызыр-Бурлюкского ультрамафитового массива, входящего в состав Куртушибинского офиолитового пояса, впервые обнаружены минералы платиновой группы (МПГ). Охарактеризованы две группы МПГ: Os–Ir–Ru и Pt–Pd, с существенным преобладанием последней. Ведущая роль в составе твердых растворов первой группы осмия свидетельствует о важной роли этого элемента на ранних стадиях рудного процесса и его мобилизации из материнского лерцолитового субстрата. В массиве также выявлены более поздние сульфиды редких элементов платиновой группы (Ru, Os, Ir) с примесями Cu, Ni и Fe, составы которых соответствуют формулам MeS, Me4S3 и Me3S2. Отмечено, что Pd, наряду с Hg, являются характерными элементами рудоформирующей системы поздних платиноидов Pt–Pd специализации. Процесс формирования ассоциации МПГ происходил в несколько этапов. Наиболее ранними являются твердые растворы Os–Ir–Ru и фазы состава Pt3(Cu,Ni) и (Pt,Os,Re)3(Ni,Fe,Cu). Остальные выявленные МПГ относятся к более поздним образованиям и связаны с процессами мантийно-корового метасоматоза, когда при воздействии восстановленных флюидов, обогащенных Hg и S и несущих такие элементы, как Co, Cu, Pd, Au, Ag, Cd, происходили процессы ремобилизации и переотложения элементов платиновой группы.
Метаморфические ультрамафиты Куртушибинского офиолитового пояса пользуются значительным распространением среди метаморфизованных осадочно-вулканогенных венд-кембрийских отложений в северо-восточной части Западного Саяна (Соболев, Добрецов, 1977). Их массивы наблюдаются в виде многочисленных тектонических блоков и пластин, окруженных серпентинитовым меланжем, и имеют цепочечное расположение в ЮЗ–СВ направлении. Объектом настоящего исследования является слабо изученный Кызыр-Бурлюкский ультрамафитовый массив, расположенный в северо-восточной части Куртушибинского офиолитового пояса (Кривенко и др., 2002; Чернышов и др., 2020) (рис. 1). В этом массиве, в отличие от других близлежащих массивов данного пояса (Эргакского и Калнинского), благороднометальная минерализации не изучалась.
Рис. 1.
Схематическая геологическая карта Кызыр-Бурлюкского массива (составлена С.В. Лодыгиным, с дополнениями авторов). 1 – осадочные отложения, 2 – зеленые сланцы, 3 – дуниты, 4 – верлиты, 5 – зона серпентинового меланжа, 6 – габбро (а – штоки, б – дайки), 7 – диориты, 8 – геологические границы. На врезке показана схема строения Куртушибинского офиолитового пояса Западного Саяна (Кривенко и др., 2002): 1 – ультрамафитовые массивы (1 – Эргакский, 2 – Калнинский, 3 – Кызыр-Бурлюкский), 2 – вулканогенно-осадочные толщи (метабазальты, плагиориолиты, кремнистые, углистые и глаукофановые сланцы), 3–4 – каледонские складчатые системы (3 – Западно-Саянская, 4 – Хемчикско-Систигхемская), 5 – среднепалеозойские впадины. Fig. 1. Schematic geological map of the Kizir-Burluksky massif (compiled by S.V. Lodygin, with additions of authors).
При исследовании рудной акцессорной минерализации в образцах дунитов и их серпентинизированных разновидностей из Кызыр-Бурлюкского массива, авторами были диагностированы микроскопические включения минералов платиновой группы (МПГ). В работе приводится типизация этих минералов, рассмотрены возможные условия и механизмы их образования.
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Кызыр-Бурлюкский массив расположен на западном склоне хребта Эргак-Таргак-Тайга и слагает водораздел рр. Пряха–Кызыр–Бурлюк (правых притоков р. Амыл). Массив имеет удлиненную форму и вытянут в северо-западном направлении c крутым погружением на северо-восток (рис. 1). Ширина выходов пород массива варьирует от 1 до 2.5 км. Вдоль юго-западного контакта массива с вмещающими породами (зелеными сланцами венд-кембрийского возраста) картируется зона серпентинитового меланжа. На северо-востоке массив перекрывается более молодыми осадочными отложениями позднесилурийского возраста.
Массив сложен реститовыми дунитами и их серпентинизированными разновидностями, с редкими жильными телами ортопироксенитов (Чернышов и др., 2020). Дуниты прорываются многочисленными мелкими субизометричными интрузивными телами и дайками габброидов. Последние имеют субнормальную ориентировку по отношению к простиранию массива и, вероятно, образовались при внедрении расплава вдоль трещин отрыва, возникших при его поперечном сдавливании. В экзоконтактовых зонах габброидов часто встречаются породы верлит-клинопироксеновой ассоциации, являющиеся, вероятно, реакционно-метасоматическими образованиями, возникшими в результате воздействия высокотемпературных основных расплавов на консолидированные дуниты. В эндоконтактовых зонах массива и вдоль разломов отмечается интенсивная серпентинизация (антигоритизация).
Дуниты имеют преимущественно крупнозернистое строение и обнаруживают признаки пластических деформаций, которые выражаются в неоднородном субблоковом и мозаичном погасании зерен оливина, в характерных полосах сброса и проявлении по краям зерен синтектонической рекристаллизации. По химическому составу оливин занимает пограничное положение между форстеритом и хризолитом (Fa10.5–10.9) (Чернышов и др., 2020) и аналогичен по составу оливину деплетированной мантии (Workman, Hart, 2005). Хромшпинелиды встречаются редко в виде акцессорной вкрапленности мелких (<0.5 мм) зерен субизометричной, реже эвгедральной формы и по составу отвечают преимущественно магнезиохромиту, реже хромиту с повышенным содержанием Al и Fe3+.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Состав рудных минералов изучался в плоскопараллельных аншлифах толщиной 3–4 мм, которые напылялись слоем углерода толщиной 25–30 нм, с помощью электронных сканирующих микроскопов Tescan Mira 3 LMU с энергодисперсионным детектором UltimMax100 (Oxford Instruments), Tescan Vega II LMU с энергодисперсионной (с детектором Si(Li) Standard) INCA Energy 350 и волнодисперсионной INCA Wave 700 приставками (ЦКП “Аналитический центр геохимии природных систем” ТГУ, Томск). Измерения проводились на вольфрамовом катоде при ускоряющем напряжении 20 кВ, текущем токе 15 нA и времени набора спектра 120 с. Диаметр пучка зонда составил 1–2 мкм. В качестве стандартов для Ru, Os, Ir, Re, Rh, Pd, Pt, Au, Ag, Ni, Co, Cu, Fe, Cd и Sb были применены чистые металлы, для S – пирит, для Hg – HgTe. Использованы аналитические линии: Lα для Ru, Ir, Re, Rh, Pt, Au, Ag, Cd, Sb; Kα для S, Fe, Ni, Co, Cu; Mα для Os, Hg.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МПГ В ПОРОДАХ МАССИВА
В изучаемом массиве МПГ были обнаружены только в дунитах и аподунитовых серпентинитах. В ортопироксенитах, верлитах и габброидах данный тип минерализации не выявлен.
МПГ наблюдаются преимущественно в виде гипидиоморфных или неправильных по форме микроскопических выделений (0.5–3 мкм, отдельные зерна до 10 мкм), образующих включения в зернах магнетита, значительно реже – аваруита. В зернах оливина, пироксенов и хромшпинелидов и их срастаниях МПГ не обнаружены.
По химическому составу МПГ подразделяются на две группы: (1) минералы с примесями редких элементов платиновой группы – рутения, осмия и иридия (РЭПГ) и (2) минералы Pt–Pd (последние преобладают). В состав первой группы входят твердые растворы, сульфиды, состав которых соответствует формулам MeS, Me4S3 и Me3S2, а также фаза состава (Pt,Os,Re)3(Ni,Fe,Cu). Ко второй группе относятся фаза состава Pt3(Cu,Ni), интерметаллиды состава (Pt,Pd,Au)2Cu, (Pt,Pd,Au)3Cu и (Fe,Pd,Au)Cu, потарит PdHg и фазы состава (Pd,Ni)(Hg,S) и (Pd,Ag)(Hg,Cd,S).
МИНЕРАЛЫ ЭПГ
Твердые растворы РЭПГ. Эта соединения являются обычными для реститовых ультрамафитов и хромититов офиолитовых комплексов. Они встречены как в дунитах, так и в аподунитовых серпентинитах Кызыр-Бурлюкского массива в виде микроскопических (размером до 0.3 мкм) включений в сульфидах (рис. 2, а–б). Состав твердых растворов РЭПГ изучен в двух образцах. В образце дунита – это симплектитовые выделения твердого раствора (Os,Ir,Ru) в сульфиде с формулой MeS (рис. 2, а), в образце серпентинита – микроскопические включения твердого раствора (Ir,Ru,Rh) в сульфиде с формулой Me4S3 (рис. 2, б). Отмечено, что доминирующие в составе твердого раствора осмий и иридий (для образцов дунита и серпентинита соответственно) уступают ведущую роль в сульфидах рутению. При этом иридий нередко полностью отсутствует в химическом составе сульфида (табл. 1). Ранее подобные твердые растворы с ведущей ролью осмия и/или иридия были описаны во вкрапленных хромитовых рудах Калнинского ультрамафитового массива, расположенного рядом с Кызыр-Бурлюкским массивов и также входящим в состав Куртушибинского офиолитового пояса (Кривенко и др., 2002; Юричев, Чернышов, 2019) (рис. 3).
Рис. 2.
Акцессорная платинометальная минерализация из дунитов (а, в, д, е) и аподунитовых серпентинитов (б, г) Кызыр-Бурлюкского массива. Фото в отраженных электронах. Co-Pn – кобальтистый пентландит, Avr – аваруит, Mgt – магнетит, Sil – силикатная матрица, представленная лизардит-хлоритовым агрегатом. Fig. 2. Accessory platinum-metal mineralization in dunites (а, в, д, е) and apodunite serpentinites (б, г) of the Kizir-Burluksky massif. BSE images.
Таблица 1.
Химический состав (мас. %) минералов РЭПГ из дунитов и аподунитовых серпентинитов Кызыр-Бурлюкского массива Table 1. Chemical composition (wt %) of rare platinum group minerals from dunites and apodunite serpentinites of the Kizir-Burluksky massif
| Образец | Ru | Os | Ir | Re | Rh | Pd | Pt | Ni | Co | Cu | Fe | Hg | S | Cумма | Формула |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Твердые растворы Os-Ir-Ru | |||||||||||||||
| 7007-7-127 | 20.87 | 67.70 | 11.25 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | 99.81 | (Os0.57Ru0.33Ir0.10)1.00 |
| 7007-7-128 | 36.70 | 53.14 | 9.15 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | 98.99 | (Ru0.53Os0.40Ir0.07)1.00 |
| 7007-7-129 | 24.06 | 64.25 | 11.37 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | 99.68 | (Os0.53Ru0.38Ir0.09)1.00 |
| 7024/1-6-89 | 32.74 | – | 57.79 | – | 9.54 | – | – | – | – | – | – | – | – | 100.07 | (Ru0.45Ir0.42Rh0.13)1.00 |
| 7024/1-6-90 | 30.54 | – | 59.69 | – | 9.21 | – | – | – | – | – | – | – | – | 99.44 | (Ir0.44Ru0.43Rh0.13)1.00 |
| Сульфиды MeS | |||||||||||||||
| 7007-7-125 | 10.41 | 2.51 | – | – | – | – | – | 28.20 | 27.21 | – | – | – | 31.19 | 99.52 | (Ni0.49Co0.47Ru0.11Os0.01)1.08S0.92 |
| 7007-7-126 | 9.84 | 3.54 | – | – | – | – | – | 28.61 | 26.80 | – | – | – | 31.50 | 100.28 | (Ni0.49Co0.46Ru0.10Os0.02)1.07S0.93 |
| Сульфиды Me4S3 | |||||||||||||||
| 7024/1-6-91 | 2.81 | – | – | – | 0.78 | – | – | 24.18 | 10.61 | – | 31.88 | 1.09 | 28.19 | 99.55 | (Fe1.93Ni1.39Co0.61Ru0.09Rh0.03)4.05S2.93Hg0.02)2.95 |
| 7024/1-6-92 | 2.68 | – | – | – | 0.76 | – | – | 24.59 | 10.65 | – | 31.76 | – | 28.47 | 98.91 | (Fe1.92Ni1.41Co0.61Ru0.09Rh0.02)4.05S2.95 |
| 7024/1-6-95 | 2.76 | – | 1.21 | – | 0.67 | – | – | 23.84 | 10.87 | – | 31.07 | – | 29.04 | 99.46 | (Fe1.84Ni1.35Co0.61Ru0.09Rh0.02Ir0.02)3.93S3.07 |
| Сульфиды Me3S2* | |||||||||||||||
| 7006-10-141 | – | – | 26.75 | – | – | 0.58 | – | 21.72 | – | 3.49 | 25.63 | – | 22.38 | 100.55 | |
| 7006-10-142 | – | – | 25.32 | – | – | – | – | 23.21 | 1.75 | 2.00 | 26.15 | – | 22.42 | 100.85 | |
| (Pt,Os,Re)3(Ni,Fe,Cu)* | |||||||||||||||
| 7015-8-150 | – | 22.43 | – | 2.39 | – | – | 66.38 | 3.55 | – | 2.67 | 2.68 | – | – | 100.10 | |
| 7015-8-151 | – | 29.20 | – | 3.11 | – | – | 59.54 | 4.03 | – | 2.61 | 2.20 | – | – | 100.68 | |
Рис. 3.
Тройная диаграмма состава твердых растворов системы Os—Ir—Ru из Калнинского (1) (Кривенко и др, 2002) и Кызыр-Бурлюкского (2) массивов Куртушибинского офиолитового пояса Западного Саяна. Fig. 3. Composition of Os–Ir–Ru solid solutions in the Kalninsky massif (1) (Krivenko et al., 2002) and Kizir-Burluksky massif (2) from the Kurtushibin ophiolite belt of Western Sayan Mountains.
Сульфиды РЭПГ. Представлены тремя включениями в магнетите. Одно из них, как уже отмечалось ранее (рис. 2, а), является сульфидом с формулой MeS, где в катионной группе наряду с Ni и Co присутствуют Ru и Os (табл. 1), второе (рис. 2, б) – сульфидом с формулой Me4S3, где в катионной группе наряду с Ni, Co, Fe постоянно присутствуют Ru и Rh, значительно реже – Ir (табл. 1). Размер этих включений достигает 3 мкм, они характеризуются высокой степенью идиоморфизма с хорошо выраженными гранями. В срастании с Me4S3 сульфидами обнаружены более мелкие выделения кобальтистого пентландита и аваруита, заключенные в более крупных ксеноморфных выделениях магнетита (рис. 2, б). Третье включение сульфида в магнетите имело размер меньший, чем диаметр зонда (0.3 мкм), поэтому оно идентифицировалось на основе качественного анализа и, предположительно, имеет формулу Me3S2, где в катионной группе наряду с Ni, Co, Cu и Fe важную роль играет иридий и присутствует палладий (табл. 1). Обсуждаемое включение представлено сростком двух округлых выделений и приурочено к трещине в магнетите (рис. 2, в).
Фаза (Pt,Os,Re)3(Ni,Fe,Cu) обнаружена в виде неправильных по форме, каплевидных микроскопических (размером до 0.4 мкм) включений в зернах, соответствующих по составу фазе Pt3(Cu,Ni), в аподунитовых серпентинитах (рис. 2, г). Состав этих включений определен приблизительно на основе качественного анализа. Наряду с Pt и Os эти включения содержат Re (до 3.1 мас. %), Ni (до 3.5 мас. %), Сг (до 2.6 мас. %) и Fe (до 2.7 мас. %) (табл. 2).
Таблица 2.
Химический состав (мас. %) минералов ЭПГ (Pt–Pd специализации) из дунитов и аподунитовых серпентинитов Кызыр-Бурлюкского массива Table 2. Chemical composition (wt %) of Pt–Pd PGE minerals from dunites and apodunite serpentinites of the Kizir-Burluksky massif
| Образец | Pd | Pt | Ag | Au | Ni | Co | Cu | Fe | Cd | Sb | Hg | S | Cумма | Формула |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Фаза Pt3 – х(Cu,Ni)1 + х | ||||||||||||||
| 7006-17-218 | – | 89.06 | – | – | 2.05 | – | 7.81 | – | – | – | – | – | 98.92 | Pt2.97(Cu0.23Ni0.80)1.03 |
| 7006-17-219 | – | 88.85 | – | – | 2.94 | – | 8.38 | – | – | – | – | – | 100.17 | Pt2.81(Cu0.33Ni0.86)1.19 |
| 7006-17-220 | – | 89.64 | – | – | 1.93 | – | 7.37 | – | – | – | – | – | 98.94 | Pt3.03(Cu0.21Ni0.76)0.97 |
| 7015-8-149 | – | 90.65 | – | – | 5.40 | – | 4.14 | – | – | – | – | – | 100.19 | Pt2.99(Cu0.59Ni0.42)1.01 |
| 7006-17-222 | – | 88.47 | – | – | 2.12 | – | 8.02 | – | – | – | – | – | 98.62 | Pt2.93(Cu0.24Ni0.83)1.07 |
| 7015-8-148 | – | 89.72 | – | – | 5.88 | – | 4.60 | – | – | – | – | – | 100.20 | Pt2.88(Cu0.65Ni0.47)1.12 |
| (Pt,Pd,Au)2Cu, (Pt,Pd,Au)3Cu | ||||||||||||||
| 7006-6-84 | 9.85 | 64.41 | – | 10.09 | – | – | 15.29 | – | – | – | – | – | 99.64 | (Pt1.37Pd0.39Au0.21)1.97Cu1.00 |
| 7006-6-85 | 9.12 | 67.28 | – | 8.47 | – | – | 15.27 | – | – | – | – | – | 100.13 | (Pt1.44Pd0.36Au0.18)1.98Cu1.00 |
| 7006-6-88 | 11.60 | 73.10 | – | 4.50 | – | – | 10.64 | – | – | – | – | – | 99.84 | (Pt2.24Pd0.65Au0.13)3.02Cu1.00 |
| (Fe,Pd,Au)Cu | ||||||||||||||
| 7029-12-139 | 10.89 | 1.70 | – | 12.71 | 0.37 | – | 45.80 | 27.80 | – | 0.44 | – | – | 99.70 | (Fe0.69Pd0.14Au0.09Pt0.01Ni0.01)0.94Cu1.00 |
| 7029-12-144 | 9.86 | 1.42 | – | 11.27 | – | – | 45.49 | 30.4 | – | 0.33 | – | – | 98.78 | (Fe0.76Pd0.13Au0.08Pt0.01)0.98Cu1.00 |
| Потарит PdHg | ||||||||||||||
| 7006-12-234 | 32.64 | 9.04 | – | – | – | – | – | – | – | – | 57.59 | – | 99.27 | (Pd1.07Pt0.16)1.23Hg1.00 |
| 7006-12-177 | 33.73 | 6.38 | – | – | – | – | – | – | – | – | 59.47 | – | 99.58 | (Pd1.07Pt0.11)1.18Hg1.00 |
| 7006-12-179 | 34.06 | 4.28 | – | – | – | – | – | – | – | – | 61.92 | – | 100.26 | (Pd1.04Pt0.07)1.11Hg1.00 |
| 7006-12-237 | 33.92 | 3.37 | – | – | – | – | – | – | – | – | 61.65 | – | 98.93 | (Pd1.04Pt0.05)1.09Hg1.00 |
| 7006-12-238 | 33.92 | 4.63 | – | – | – | – | – | – | – | – | 61.36 | – | 99.92 | (Pd1.04Pt0.08)1.12Hg1.00 |
| 7006-2-35 | 34.95 | – | 3.67 | – | – | – | 0.56 | – | – | – | 61.75 | – | 100.93 | (Pd1.06Ag0.11Cu0.03)1.20Hg1.00 |
| 7006-2-36 | 34.44 | – | 3.42 | – | – | – | 0.53 | – | – | – | 62.35 | – | 100.74 | (Pd1.04Ag0.10Cu0.02)1.16Hg1.00 |
| 7006-2-38 | 35.06 | – | 3.66 | – | – | – | 0.69 | – | – | – | 61.80 | – | 101.21 | (Pd1.07Ag0.11Cu0.03)1.21Hg1.00 |
| 7006-7-106 | 34.70 | – | – | 2.32 | – | – | – | – | – | – | 62.22 | – | 99.24 | (Pd1.05Au0.04)1.09Hg1.00 |
| 7006-7-107 | 34.82 | – | – | 2.03 | – | – | – | – | – | – | 62.00 | – | 98.85 | (Pd1.06Au0.03)1.09Hg1.00 |
| 7006-7-108 | 34.36 | – | – | 2.09 | – | – | – | – | – | – | 62.43 | – | 98.88 | (Pd1.03Au0.03)1.06Hg1.00 |
| 7006-12-239 | 35.13 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | 64.54 | – | 99.67 | Pd1.02Hg0.98 |
| 7006-13-184 | 31.84 | – | – | – | – | – | 3.06 | – | – | – | 64.40 | – | 99.29 | (Pd0.93Cu0.14)1.07Hg0.93 |
| 7006-12-178 | 24.86 | 10.35 | – | 3.36 | – | – | 11.44 | – | – | – | 49.32 | – | 99.33 | Pd0.94(Cu0.73Pt0.22Au0.07)1.02Hg1.00 |
| (Pd,Ni)(Hg,S)* | ||||||||||||||
| 7006-14-193 | 29.92 | – | – | – | 9.88 | – | – | – | – | – | 54.68 | 5.20 | 99.68 | (Pd0.65Ni0.38)1.03(Hg0.63S0.37)1.00 |
| 7006-14-194 | 29.48 | – | – | – | 10.20 | – | – | – | – | – | 54.96 | 5.30 | 99.95 | (Pd0.63Ni0.39)1.02(Hg0.62S0.37)0.99 |
| 7006-14-195 | 29.42 | – | – | – | 10.06 | – | – | – | – | – | 54.05 | 5.46 | 98.99 | (Pd0.63Ni0.39)1.02(Hg0.61S0.39)1.00 |
| 7006-16-210 | 33.21 | – | – | – | 2.44 | – | – | – | – | – | 64.04 | – | 99.68 | (Pd0.97Ni0.13)1.10Hg0.90 |
| 7006-16-211 | 31.81 | – | – | – | 2.89 | – | 0.97 | – | – | – | 62.85 | 1.21 | 99.72 | (Pd0.85Ni0.14Cu0.04)1.03(Hg0.89S0.11)1.00 |
| 7006-16-212 | 33.02 | – | – | – | 2.30 | – | – | – | – | – | 64.44 | – | 99.76 | (Pd0.96Ni0.12)1.08Hg0.92 |
| (Pd,Ag)(Hg,Cd,S) | ||||||||||||||
| 7024/1-2-41 | 34.19 | – | 5.12 | – | 2.05 | 1.98 | 0.62 | – | 6.48 | – | 45.95 | 3.77 | 100.16 | (Pd0.79Ag0.12Ni0.09Co0.08Cu0.02)1.10(Hg0.57S0.29Cd0.14)1.00 |
| 7024/1-2-42 | 35.80 | – | 5.27 | – | – | – | 0.45 | – | 7.06 | – | 50.82 | – | 99.40 | (Pd1.06Ag0.15Cu0.02)1.23(Hg0.80Cd0.20)1.00 |
| 7024/1-2-45 | 34.91 | – | 5.16 | – | 1.71 | 1.44 | 0.62 | – | 6.60 | – | 47.17 | 2.56 | 100.17 | (Pd0.88Ag0.13Ni0.08Co0.06Cu0.02)1.17(Hg0.63S0.21Cd0.16)1.00 |
| 7024/1-3-48 | 35.47 | – | 5.36 | – | 0.96 | 0.89 | 0.51 | – | 6.65 | – | 47.71 | 1.83 | 99.38 | (Pd0.94Ag0.14Ni0.04Co0.04Cu0.02)1.18(Hg0.67Cd0.17S0.16)1.00 |
| 7024/1-3-49 | 36.15 | – | 5.37 | – | 0.90 | 0.71 | 0.49 | – | 6.97 | – | 47.59 | 1.53 | 99.71 | (Pd0.98Ag0.14Ni0.04Co0.03Cu0.02)1.21(Hg0.68Cd0.18S0.14)1.00 |
| 7024/1-4-55 | 37.25 | – | 4.39 | – | – | – | – | – | 12.99 | – | 44.88 | – | 99.51 | (Pd1.03Ag0.12)1.15(Hg0.66Cd0.34)1.00 |
| 7024/1-4-56 | 37.13 | – | 4.11 | – | – | – | – | – | 12.64 | – | 45.70 | – | 99.58 | (Pd1.02Ag0.11)1.13(Hg0.67Cd0.33)1.00 |
Фаза Pt3(Cu,Ni) отмечается в виде мелких (2–3 мкм) неправильных по форме зерен исключительно внутри выделений магнетита как в дунитах, так и в аподунитовых серпентинитах (рис. 2, г–д). Эти зерна содержат примеси Cu и Ni (до 9.0 мас. % и до 5.9 мас. % соответственно). С учетом стехиометрии, данная фаза может выступать медно-никелевым аналогом изоферроплатины. Состав этой фазы из дунитов отличается от такового из аподунитовых серпентинитов меньшим содержанием Ni при большем содержании Cu (табл. 2). Внутри отдельных зерен фазы в аподунитовых серпентинитах наблюдаются микроскопические включения состава (Pt,Os,Re)3(Ni,Fe,Cu) (рис. 2, г). Ранее выделения с близким химическим составом были диагностированы в шлихе из аллювия притока р. Эргак, размывающего зону вкрапленного хромитового оруденения Эргакского ультрамафитового массива Куртушибинского офиолитового пояса (Кривенко и др., 2002; Кривенко и др., 2005).
Интерметаллиды (Pt,Pd,Au)2Cu, (Pt,Pd,Au)3Cu и (Fe,Pd,Au)Cu наблюдаются более ограниченно, в основном в виде мелких (размером до 2 мкм) неправильных включений в зернах магнетита (рис. 2, е; рис. 4, а). Первый и второй виды интерметаллидов обнаружены только в магнетите из дунитов, третий – только в магнетите из аподунитовых серпентинитов (табл. 2).
Рис. 4.
МПГ Pt–Pd специализации в дунитах (б–е) и аподунитовых серпентинитах (а) Кызыр-Бурлюкского массива. Фото в отраженных электронах. Ptr – “классический” потарит с примесью меди, Ptr1 – потарит с примесью платины, Ptr2 – потарит с примесью серебра, Ptr3 – потарит с примесью золота. Fig. 4. Pt–Pd PGM in dunites (б–е) and apodunite serpentinites (а) of the Kizir-Burluksky massif. BSE images.
Потарит PdHg встречен только в дунитах и является наиболее распространенным минералом из выделенных минералов ЭПГ в этих породах. Он наблюдается в виде гипидиоморфных зерен размером до 1.5 мкм в магнетите и аваруите (рис. 4, б–д). В химическом составе потарита помимо типичной для этого минерала примеси меди зафиксированы примеси золота, серебра и платины (табл. 2). Следует отметить, что примеси серебра и золота характерны для включений потарита в магнетите, а примесь платины – для включений потарита в аваруите. Возможно, речь идет о тонкодисперсных включениях фаз, содержащих эти элементы. На это указывает, в частности, обнаружение внутри потарита обособленного выделения твердого раствора (Cu,Pt,Au) (рис. 4, в).
Фаза (Pd,Ni)(Hg,S), занимающая по составу промежуточное положение между потаритом и высоцкитом, обнаружена только в дунитах в виде очень мелких (размером до 0.3 мкм) гипидиоморфных включений в неправильных выделениях магнетита (рис. 4, е; табл. 2). В связи с малыми размерами включений, их состав определялся приблизительно, на основе суммарного химического состава самого минерала и вмещающего его магнетита, путем исключения из анализа хрома и железа. Отметим, что в химическом составе вмещающего магнетита элементы, входящие в состав фазы, не выявлены.
Фаза (Pd,Ag)(Hg,Cd,S) встречена только в аподунитовых серпентинитах в виде одиночных гипидиоморфных и неправильных по форме включений размером до 4 мкм в крупных неправильных выделениях магнетита. Последний нередко обнаруживает в своем составе также включения кобальтистого пентландита и аваруита (рис. 5). Помимо выделенных элементов в химическом составе фазы часто присутствует незначительная примесь никеля (до 2.0%), кобальта (до 2.0%) и меди (до 0.6%) (табл. 2).
Рис. 5.
Микровключения фазы (Pd,Ag)(Hg,Cd,S) в выделениях магнетита из аподунитового серпентинита Кызыр-Бурлюкского массива. Фото в отраженных электронах. Fig. 5. Microinclusions of the phase (Pd,Ag)(Hg,Cd,S) in magnetite from apodunite serpentinite of the Kizir-Burluksky massif. BSE images.
ГЕНЕЗИС ПЛАТИНОИДНОЙ МИНЕРАЛИЗАЦИИ
В разномасштабных хромитовых проявлениях в ультрамафитовых массивах различных регионов мира практически всегда присутствует акцессорная минерализация ЭПГ. В хромититах Эргакского и Калнинского массивов, входящих наряду с Кызыр-Бурлюкским массивом в состав Куртушибинского офиолитового пояса Западного Саяна, ранее была отмечена платинометальная минерализация двух типов (Подлипский, Кривенко, 2005; Юричев, Чернышов, 2019). В первом преобладают тугоплавкие платиноиды (Os–Ir–Ru) с невысокими содержаниями, во втором – установлена Pt–Pd-минерализация с высокими концентрациями, которая обнаруживает сходство с минерализацией россыпных месторождений платиноидов, ассоциирующих с зональными массивами (Урал, Корякия, Юго-Восточная Аляска) (Himmelberg, Loney, 1995; Иванов, 1997; Foley et al., 1997, Пушкарев и др., 2007; Сидоров и др., 2012; Малич и др. 2013).
Впервые проведенные детальные исследования дунитов и аподунитовых серпентинитов Кызыр-Бурлюкского массива позволили выявить в его составе МПГ обоих типов, формирование которых, вероятно, происходило в несколько этапов. Твердые растворы РЭПГ, характеризующиеся осмисто-иридиевой специализацией, являются образованиями, сингенетичными с присутствующими в породах акцессорными хромшпинелидами. Такая пространственная и генетическая связь является общепризнанной (Талхаммер, 1996; Zhou et al, 1996; Melcher et al, 1997; Пушкарев и др., 2007; Юричев и др., 2020). Концентрирование РЭПГ, по-видимому, было связано с их мобилизацией из рудно-силикатной жидкости, отделившейся от большого объема материнского лерцолитового субстрата (содержащего РЭПГ в состоянии рассеяния) в результате его частичного плавления.
Сульфиды РЭПГ с цветными металлами (Ni, Co, Cu) и железом могут быть связаны с более поздними преобразованиями первичных твердых растворов. Эти преобразования могли быть вызваны мантийным метасоматозом, в результата которого при воздействии восстановленных флюидов мантийного происхождения на дуниты происходили процессы ремобилизации и переотложения ЭПГ (Melcher et al, 1997; Garuti, Zaccarini, 1997; Ahmed, Arai, 2003; Киселева и др., 2014).
Формирование МПГ Pt–Pd специализации происходило в два этапа. К главным минералам раннего (высокотемпературного) этапа относятся фаза Pt3(Cu,Ni) и переходная между двумя типами платинометальной минерализации фаза (Pt,Os,Re)3(Ni,Fe,Cu). Все прочие МПГ Pt–Pd специализации относятся к второму (низкотемпературному) этапу, связанному с воздействием на ранние минералы ЭПГ восстановленных флюидов, обогащенных Hg и S и несущих такие элементы, как Ni, Cu, Pd, Au, Ag, формирование которых было связано с мантийным метасоматозом (Garuti et al., 2002; Пушкарев и др., 2007) или с процессами клинопироксенизации дунитов под воздействием более поздних габброидных интрузий, интрудирующих массив (Чернышов и др., 2020).
На восстановительную природу флюидов указывают находки в составе дунитов и аподунитовых серпентинитов самородного серебра и аваруита (Смирнова, 1970; Bezmen et al, 1991). Миграции таких флюидов способствовала система микротрещиноватости, развитие которой могло быть обусловлено экзотермическими реакциями гидратации, протекающими при серпентинизации дунитов, которые приводили к увеличению общего объема породы и возникновению напряжений (Сидоров и др., 2012).
ВЫВОДЫ
1. Выполненные исследования позволили впервые диагностировать в породах Кызыр-Бурлюкского массива МПГ. Охарактеризованы две группы МПГ: Os–Ir–Ru и Pt–Pd, с существенным преобладанием последней. Ранее эти типы платинометальной минерализации были диагностированы в хромититах из двух других ультрамафитовых массивов (Эргакского и Калнинского), входящих в состав северо-восточной части Куртушибинского офиолитового пояса. При этом в Эргакском массиве преобладающим типом являются платиноиды Os–Ir–Ru специализации, а в Калнинском массиве – Pt–Pd. С учетом того, что в ряду массивов Эргакский → Калнинский → Кызыр-Бурлюкский степень деплетированности пород возрастает (Чернышов и др., 2019; Чернышов и др., 2020), выявленная закономерность указывает на зависимость между типом платинометального оруденения и степенью деплетированности пород, а именно на смену ведущей роли платинометальной специализации с Os–Ir–Ru на Pt–Pd по мере увеличения степени деплетированности.
2. Ведущая роль в составе твердых растворов осмия и обнаружение фазы (Pt,Os,Re)3(Ni,Fe,Cu) в породах Кызыр-Бурлюкского массива свидетельствует о важной роли Os в ранних парагенезисах и его наиболее ранней мобилизации из материнского лерцолитового субстрата. Подобная особенность находит подтверждение и в МПГ из хромититов Калнинского массива. В хромититах Эргакского массива, содержащих дисульфиды ряда лаурит–эрликманит, твердые растворы Os–Ir–Ru не выявлены (Кривенко и др., 2005; Юричев, Чернышов, 2019; Yurichev, Chernyshov, 2020).
3. В отличие от Эргакского массива (где широко развиты дисульфиды лаурит-эрликманитового ряда) и Калнинского массива (где известны лишь единичные находки подобных минералов), в Кызыр-Бурлюкском массиве они не найдены. Однако в этом массиве выявлены более поздние сульфиды РЭПГ с примесями Cu, Ni и Fe, составы которых соответствуют формулам MeS, Me4S3 и Me3S2. Сульфиды РЭПГ с различным стехиометрическим соотношением металл–сера ранее были описаны в хромитовых рудах Кемпирсайского (Южный Урал) и Харчерузского (Полярный Урал) ультрамафитовых массивов (Дистлер и др., 2003; Юричев и др., 2019; Юричев, 2020; Юричев и др., 2020).
4. В изученных платиноидах Pt–Pd специализации, представляющих наиболее поздние продукты замещения фаз Pt3(Cu,Ni) и (Pt,Os,Re)3(Ni,Fe,Cu), присутствуют примеси палладия и ртути. Эта особенность объясняется Hg–Pd специализацией рудной системы в период образования поздних фаз и является специфической признаком изученной ассоциации. Подобная тенденция характерна и для платиноидов Pt–Pd специализации из Калнинского массива (Подлипский, Кривенко, 2005).
5. Процесс формирования МПГ происходил в несколько этапов. Наиболее ранними являются твердые растворы, характеризующиеся осмисто-иридиевой специализацией, фазы Pt3(Cu,Ni) и (Pt,Os,Re)3(Ni,Fe,Cu). Прочие МПГ могут быть связаны с более поздними изменениями первичных минералов под воздействием восстановленных мантийных либо коровых флюидов на консолидированные дуниты. Отличительной особенностью этих флюидов является обогащенность Hg, S и Co, Cu, Pd, Au, Ag, Cd, что способствовало процессам ремобилизации и переотложения ЭПГ.
Список литературы
Дистлер В.В., Крячко В.В., Юдовская М.А. Условия образования оруденения платиновых металлов в хромитовых рудах Кемпирсайского рудного поля // Геол. рудн. месторождений. 2003. Т. 45. № 1. С. 44–74.
Иванов О.К. Концентрически-зональные пироксенит-дунитовые массивы Урала. Екатеринбург: Уральский университет, 1997. 546 с.
Киселева О.Н., Жмодик С.М., Дамдинов Б.Б., Агафонов Л.В., Белянин Д.К. Состав и эволюция платинометальной минерализации в хромитовых рудах Ильчирского офиолитового комплекса (Оспино-Китойский и Харанурский массивы, Восточный Саян) // Геол. геофиз. 2014. Т. 55. № 2. С. 333–349.
Кривенко А.П., Подлипский М.Ю., Кубышев А.И., Катанов С.Г. Перспективы хромитоносности и платиноносности гипербазитов Верхнеамыльского района в Западном Саяне / Минеральные ресурсы Красноярского края. Красноярск, 2002. С. 314–324.
Кривенко А.П., Подлипский М.Ю., Агафонов Л.В. Рудная минерализация гипербазитов Эргакского массива и перспективы его хромитоносности / Состояние и освоение природных ресурсов Тувы и сопредельных регионов Центральной Азии. Геоэкология природной среды и общества. Вып. 8. Кызыл: ТувИКОПР СО РАН, 2005. С. 32–44.
Малич К.Н., Баданина И.Ю, Кнауф В.В., Мейзел Т. Минералого-геохимические ассоциации платиноидов дунит-гарцбургитовых и клинопироксенит-дунитовых массивов // Труды ИГГ УрО РАН. 2013. Вып. 160. С. 255–260.
Подлипский М.Ю., Кривенко А.П. Платино-хромитовое оруденение в офиолитовых гипербазитах Западного Саяна / Платина России. Новые нетрадиционные типы месторождений и рудопроявлений платиносодержащего сырья. Т. 6. Москва, 2005. С. 100–109.
Пушкарев Е.В., Аникина Е.В., Гарути Дж., Заккарини 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. Гальмоэнанский базит-гипербазитовый массив и его платиноносность. Москва: Научный мир, 2012. 288 с.
Смирнова Т.А. Теллурическое железо в ультраосновных породах Кемпирсайского плутона // ЗВМО. 1970. Ч. 99. Вып. 6. С. 745–748.
Соболев В.С. Добрецов Н.Л. Петрология и метаморфизм древних офиолитов (на примере Полярного Урала и Западного Саяна). Новосибирск: Наука, 1977. 222 с.
Талхаммер Т.В. Ассоциации минералов платиновой группы в массивных хромитовых рудах Кемпирсайского офиолитового комплекса (Южный Урал) как проявление мантийного метасоматоза // ЗРМО. 1996. Ч. CXXV. № 1. С. 25–36.
Чернышов А.И., Юричев А.Н., Кичеева А.В. Петрогеохимические особенности хромитоносных ультрамафитов Куртушибинского офиолитового пояса (Западный Саян) // Литосфера. 2019. Т. 19. № 5. С. 687–703.
Чернышов А.И., Воробьева А.В., Юричев А.Н. Петрология Кызыр-Бурлюкского мафит-ультрамафитового массива (северо-восток Западного Саяна) // Изв. Томского политехнического университета. 2020. Т. 331. № 8. С. 199–207.
Юричев А.Н. Акцессорные сульфиды из хромититов Харчерузского ультрамафитового массива, Полярный Урал // Руды и металлы. 2020. № 4. С. 54–64.
Юричев А.Н., Чернышов А.И. Платиноносность хромититов Куртушибинского офиолитового пояса, Западный Саян: новые данные // ЗРМО. 2019. Т. 148. № 5. С. 113–125.
Юричев А.Н., Чернышов А.И., Корбовяк Е.В. Минералы платиновой группы из хромититов Кемпирсайского ультрамафитового массива (Мугоджары, Казахстан): новые данные // ЗРМО. 2019. Т. 148. № 2. С. 76–86.
Юричев А.Н., Чернышов А.И., Корбовяк Е.В. Платиноносность хромититов Харчерузского ультрамафитового массива (Полярный Урал): новые данные // ЗРМО. 2020. Т. 149. № 3. С. 38–53.
Дополнительные материалы отсутствуют.
Инструменты
Записки Российского минералогического общества
Пн.-пт.: 10.00-19.00