CC BY
283
Уникальные месторождения и рудопроявления Кольского региона: геология,
минералогия
УДК: 549.3
ПЛАТИНОМЕТАЛЛЬНАЯ МИНЕРАЛИЗАЦИЯ ФЕДОРОВО-ПАНСКОГО РУДНОГО УЗЛА: ТИПЫ ОРУДЕНЕНИЯ,
МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ, ОСОБЕННОСТИ ГЕНЕЗИСА
В.В. Субботин, А.У. Корчагин, Е.Э. Савченко
Г еологический институт КНЦ РАН
Аннотация
Платинометалльные месторождения и рудопроявления Федорово-Панской расслоенной интрузии локализованы на разных стратиграфических уровнях разрезов и контролируются краевой (базальной) зоной массива Федорова тундра, платиноносными рифами ЗападноПанского массива и расслоенным горизонтом Восточно-Панского массива. В составе оруденения насчитывается 44 минерала ЭПГ и Au и ряд новых фаз. Впервые в России установлен торнроозит. Ассоциации минералов ЭПГ подразделяются на раннюю (первичную) -сульфидно-теллуридную и позднюю (переотложенную) - арсенидно-теллуридную.
Ключевые слова:
Федорово-Панская интрузия, минералы ЭПГ и золота, сульфиды, арсениды, теллуриды, торнроозит.
Важнейшим рудным узлом Кольской платинометалльной провинции является Федорово-Панская расслоенная ультра-мафит-мафитовая интрузия [1-3 и др.]. Именно в ней за последние 20 лет, благодаря масштабным научно-исследовательским, поисковым и геологоразведочным работам ГИ КНЦ РАН и ОАО ПАНА, компаний BHP Minerals, Barrick Gold, UralPlatinum Holding Ltd, ООО Кольская ГГК и др. открыто три месторождения и ряд рудопроявлений элементов платиновой группы (далее ЭПГ) малосульфидного типа. Месторождения относятся к важнейшему геолого-промышленному типу, к которому также принадлежат риф Меренского (Бушвельд, ЮАР), J-M риф (Стиллуотер, США), Главная сульфидная зона (Великая Дайка, Зимбабве), SK риф залежи Наркус (Портимо, Финляндия) и др., поставляющие основную долю платиновых металлов на мировой рынок.
Федорово-Панский расслоенный интрузивный комплекс расположен в центральной части Кольского полуострова на границе архейских и раннепротерозойских пород. Протяженность его составляет 90 км при мощности до 4 км. Крупными тектоническими нарушениями массив разбит на три блока: Федорова Тундра, Западно-Панский и Восточно-Панский. Согласно современным данным, любой из этих блоков представляет собой самостоятельную магматическую камеру, каждая со своей историей формирования и различными механизмами их внутрикамерной дифференциации.
Месторождения и рудопроявления локализованы в разных интрузивных блоках на разных стратиграфических уровнях разрезов и контролируются различными структурными элементами этих интрузий (рис. 1):
• краевой (базальной) зоной массива Федорова тундра;
• Северным и Южным рифами в расслоенных горизонтах Западно-Панского массива;
• расслоенным горизонтом Восточно-Панского массива.
ЭПГ-оруденение Федорово-Панской интрузии повсеместно пространственно и генетически связано с сульфидной медно-никелевой минерализацией.
Фактической основой настоящей работы являются исследования, выполненные в Геологическом институте КНЦ РАН:
■ всего изучено около 1.8 тыс. аншлифов из керна скважин и коренных обнажений;
■ по химическому составу диагностировано 4.5 тыс. зерен минералов платиновых металлов (далее МПМ), определены их размеры, макро- и микроассоциации;
■ выполнено более 1.5 тыс. SEM/EDS анализов МПМ, главных сульфидов и др. минералов и 360 микрозондовых анализов МПМ и сульфидов;
■ для каждого месторождения дана количественная оценка распространенности различных МПМ.
Рис. 1. Схематическая геологическая карта Федорово-Панского интрузива
Результаты выполненных минералогических исследований показали, что комплексному оруденению интрузии свойственны разнообразие структурно-
вещественных типов, условий нахождения, богатство минералами платиновых металлов, сложная многостадийная история
формирования, проявление
пространственной неоднородности и зональности в распределении разных МПМ и их составе.
Эти черты в комплексе с
геологическими, геохимическими и геохронологическими данными [4— 12 и др.] позволяют подразделить все месторождения и проявления на три типа (табл. 1).
По данным изотопно-
геохронологического датирования и-РЬ методом по цирконам [12]
Рис. 2. Вариации содержаний Pd в пентландите и виоларите из платинометалльныхруд месторождений ирудопроявлений Федорово-Панского комплекса (на диаграмме не показаны аномально высокие содержания Pd -1.64 и 1.00 мас. % для пентландита из руд В. Чуарвы).
По данным 115 микрозондовых анализов оруденение первых двух типов сформировалось в узком временном интервале 2485±9 - 2491±1.5 млн лет. Оруденение третьего типа было сформировано примерно на 40 млн лет позднее (2447±12).
Оруденение всех трех типов характеризуется четко выражен-ной палладиевой специализацией (Pd/Pt - 2.59.5) и преобладанием меди над никелем (Cu/Ni - 1.1-1.9). Ближайшим аналогом оруденения краевого типа (месторождение Федорова тундра) являются месторождения ЭПГ в маргинальных зонах интрузивного комплекса Портимо в северной Финляндии [4, 13, 14]. Особенности строения и распределения ЭПГ-оруденения Северного платиноносного рифа (месторождение В. Киевей) во многом аналогичны рифу J-M комплекса Стиллуотер и рифу SK комплекса Портимо [5, 13, 14].
Таблица 1
Основные типы платинометалльного оруденения Федорово-Панского интрузивного комплекса
Тип оруденения Типичные содержания и отношения компонентов Локализация оруденения Специфика минерального состава оруденения
Краевой (Федорова тундра) ЭПГ+Аи - 0.53 г/т; № - 0.04-0.10 мас.%; Си - 0.04-0.20 мас.%; Pd/Pt=4.4 Си/№=1.8 Локализован в базальной зоне массива Федорова тундра в такситовых габброноритах краевой серии, содержащих автолиты пироксенитов вышележащей расслоенной серии. Образует мощные (до 280 м) и протяженные (до 1.5 км) линзовиднопластообразные залежи сложного строения Вкрапленные сульфиды с локальными проявлениями массивных сульфидов. Доминируют: халькопирит, пирротин и пентландит; минералы изоморфных рядов котульскит-соболевскит, высоцкит-брэггит, мончеит-меренскиит и Аи^. Среднее содержание Pd в пентландите 420 г/т. Среднее содержание сульфидов 1-2 мас.%
Рифовый (Северный риф, В. Киевей) ЭПГ+Аи - 0.88 г/т; № - 0.05-0.15 мас.%; Си - 0.05-0.20 мас.%; Pd/Pt=6.7; Си/№=1.1 Контролируется определенными подразделениями (циклами) магматической стратификации Нижнего расслоенного горизонта Западно-Панского массива. Локализован в пироксенитовом слое в основании 2 цикла, в габброноритах и лейкогаббро и в участках их тонкого переслаивания 2 и 3 циклов. Образует маломощные (до первых метров) протяженные (до нескольких километров) пластообразные залежи Бедная, неравномерная, интерстициальная сульфидная вкрапленность. Главные минералы -халькопирит, пентландит и пирротин; котульскит, мончеит, высоцкит, брэггит, (Аи^^). Среднее содержание Pd в пентландите 1800 г/т. Среднее содержание сульфидов около 1 мас.%
Рифовый переотложен-ный (Южный риф) ЭПГ+Аи - 1-20 г/т, в единичных пробах до 220 г/т; № - 0.03-0.13 мас.%; Си - 0.05-0.20 мас.%; Pd/Pt=9.5; Си/№=1.9 Контролируется линзовидными телами анортозитов в Верхнем расслоенном горизонте ЗападноПанского массива. Сульфиды образуют согласные линзы и шлировидные зоны мощностью 0.52.0 м и протяженностью до первых сотен метров вблизи кровли и подошвы анортозитовых тел. Минерализация прерывистая по простиранию и падению Крайне неравномерное, бедное сульфидное оруденение, нередко без видимых сульфидов. Главные минералы - халькопирит, борнит, пентландит, миллерит, пирротин; высоцкит, брэггит, котульскит, кейтконнит, теллуропалладинит, мончеит, сперрилит, стиллуотерит, торнроозит*, (Аи^^). Среднее содержание Pd в пентландите 1100 г/т. Среднее содержание сульфидов 0.5-1 мас.%
Примечание. * - утвержден КНМ ММА в качестве нового минерального вида в 2010 г. (IMA No.
2010-043; Kojonen K.K., McDonald A.M., Stanley C.J. & Johanson, B.: Tomroosite, PdnAs2Te2, a new mineral related to isomertieite from Miessijoki, Finish Lapland, Finland. Canadian Mineralogist - accepted for publication 23 Feb. 2011)
Основными формами концентрации ЭПГ в рудах в месторождениях Федорово-Панского комплекса, как и на большинстве крупных малосульфидных месторождений мира [15], являются их собственные минералы (МПМ) и твердые растворы Pd в пентландите. Вариации содержаний Pd в пентландите и виоларите (вторичном минерале, развивающемся по пентландиту) из платинометалльных руд месторождений и рудопроявлений Федорово-Панского комплекса показаны на рис. 2. По данным 55 микрозондовых анализов среднее содержание Pd в пентландите месторождения Федорова тундра составляет 420 г/т, месторождения Киевей - 1.8 тыс. г/т (25 анализов), месторождения В. Чуарвы - 2.3 тыс. г/т (24 анализа), рудопроявлений в анортозитах Южного рифа - 1.1 тыс. г/т (11 анализов). При содержании пентландита в рудах среднего качества 0.05-0.4 мас.% примерно половина валового Pd всех месторождений Федорово-Панского рудного узла сосредоточена в пентландите.
Относительная распространенность минералов платиновых металлов и золота в рудах месторождений и рудопроявлений Федорово-Панского комплекса (по данным диагностики 4470 зерен SEM/EDS-методом)
МПМ и минеральные фазы Федорова тундра В. Киевей Ю. Риф В. Чуарвы Максимальный размер зерен, цт
Золото (Au,Ag,Pd) 0.9 1.1 0.5 0.2 80x160
Серебро (Ag,Au) е.з. е.з. е.з. - 5x10
Платина (Р^Си^) е.з. - - - 0.5x2
Изоферроплатина (Рі^^е е.з. е.з. е.з. е.з. 5x10
Хонгшит (Р1^)Си - е.з. е.з. - 3x15
Палладий (Pd, Ag) е.з. - е.з. - 0.5x2
Скаергаардит (Р4Си,2п) - - е.з. - 5x10
Звягинцевит Pd3Pb - е.з. 0.2 - 10x15
Рустенбергит Pt3Sn е.з. е.з. - е.з. 10x15
Нигглиит PtSn е.з. - - е.з. 3x5
Паоловит (Pd,Au)2Sn 1.7 е.з. - е.з. 30x40
Атокит (Pd,Pt,Au)3Sn е.з. е.з. е.з. е.з. 5x10
Паларстанид Pd5(Sn,As)2 е.з. е.з. - е.з. 30x40
Куперит-брэггит (Pt,Pd,Ni)S 14.7 10.6 20.2 27.3 150x750
Маланит Си(И,Ь)^4 - е.з. - - 5x20
Высоцкит (Pd,Pt,Ni)S 6.8 14.3 64.1 23.1 200x660
Василит Pdl6S7 - - е.з. - 2x3
Лафламмеит Pd3Pb2S2 - - е.з. - 5x5
Лаурит (Ru,Os)S2 - е.з. е.з. - 5x5
Купрородсит Cu(Rh,Pt)2S4 - - е.з. - 3x5
Платарсит (Pt,Rh,Ru)AsS - - - е.з. 10x10
Ирарсит (Ir,Ru,Rh,Pt)AsS е.з. е.з. е.з. е.з. 5x10
Руарсит RuAsS - - - е.з. 2x3
Холлингуортит (Rh,Pt,Pd)AsS е.з. е.з. е.з. е.з. 10x20
Сперрилит PtAs2 1.1 1.2 1.5 13.1 50x250
Стиллуотерит Pd8As3 4.7 1.0 1.5 2.5 140x180
Палладоарсенид Pd2As е.з. е.з. - 1.5 20x30
Меньшиковит Pd3Ni2As3 е.з. - е.з. - 30x100
Винцентит (Pd,Pt)3(As,Sb,Te) е.з. е.з. 0.3 е.з. 10x15
Атенеит (Pd,Hg)3As е.з. - - - 2x3
Мертиит Pd11(Sb,As)4 е.з. е.з. е.з. е.з. 10x15
Торнроозит Pd11As2Te2 е.з. 0.1 0.3 - 50x100
Мончеит (Pt,Pd)(Te,Bi)2 8.4 15.4 1.3 4.4 100x100
Кейтконнит Pd3-xTe е.з. 0.3 2.8 0.5 20x30
Котульскит Pd(Te,Bi) 45.5 40.4 4.7 25.9 120x320
Меренскиит (Pd,Pt)(Te,Bi)2 10.6 13.1 0.7 0.5 80x400
Теллуропалладинит Pd9Te4 - е.з. 1.1 е.з. 20x30
Соболевскит PdBi 4.6 0.5 - - 150x270
Фрудит PdBi2 е.з. - - - 3x5
Майчнерит (Pd,Pt)BiTe е.з. е.з. ? - - 20x30
Темагамит Pd3HgTe3 е.з. е.з. - е.з. 2x3
Теларгпалит (Pd,Ag)3+xTe е.з. ? 0.5 е.з. - 30x50
Сопчеит Ag4Pd3Te4 е.з. 0.5 е.з. е.з. 30x50
Без названия ^е,Си,РҐ^2 - е.з. - - 3x5
Без названия (Pd,Ag)4S е.з. - 0.1 - 15x20
Без названия Pd2-x(Bi,Pb)(S,Se) е.з. е.з. - - 8x15
Без названия (Pd,Au)2+x(As,Sn) е.з. - - 0.1 20x40
Без названия Р^е7 - е.з. ? - е.з. 20x60
Без названия Pd3(Ge,Te) - - е.з. - 0.5x8
Без названия Pd5Ge2 е.з. - - - 1.5x10
Кол-во диагностировонных зерен 1460 1015 697 1298
Примечание. е.з. - единичные зерна
Собственные минералы ЭПГ и золота, установленные в оруденении всех типов, насчитывают 44 минеральных вида и ряд новых минеральных фаз, что характеризует минеральный состав оруденения как весьма сложный. Ведущими среди МПМ по распространенности являются: высоцкит, брэггит, куперит, сперрилит, стиллуотерит, палладоарсенид, мончеит, меренскиит, котульскит, соболевскит, кейтконнит, самородное золото (табл. 2). На долю этих минералов в общем балансе металлов в рудах приходятся практически вся Pt и Аи и примерно половина Pd.
По преимущественной приуроченности к тому или иному петрографическому типу пород и на основании анализа морфологии, состава, парагенетических взаимоотношений разных МПМ между собой и с породообразующими силикатами и сульфидами все основные минералы благородных металлов могут быть подразделены на раннюю - сульфидно-теллуридную и позднюю - арсенидно-теллуридную минеральные ассоциации (табл. 3). Обе они довольно устойчиво проявлены в изученных месторождениях и рудопроявлениях Федорово-Панского интрузивного комплекса и в большинстве случаев достаточно надежно распознаются по преимущественной распространенности либо сульфидов, либо арсенидов Pt и Pd. Некоторая условность их выделения связана со смешанными парагенезисами, когда типоморфные для разных ассоциаций минералы (например, мончеит и сперрилит, или высоцкит и стиллуотерит) встречаются совместно, образуют срастания между собой, а явные признаки замещения одного минерала другим отсутствуют. Смешанные парагенезисы наиболее типичны для рудных пегматитов В. Чуарвы и анортозитов Южного рифа. Там и главные сульфидные минералы (пентландит, халькопирит и пирротин) образуют смешанные ассоциации с миллеритом, годлевскитом, кубанитом, борнитом, дигентом и другими относительно более поздними и более низкотемпературными минералами. На месторождениях Федорова тундра, Киевей, В. Чуарвы смешанные парагенезисы (совместно с поздними) чаще встречаются во фланговых частях рудных зон и сопутствующих рудных линзах - в участках наиболее подверженных автометасоматическим и метаморфическим преобразованиям.
Распределение разновозрастных ассоциаций МПМ в объеме рудных зон по типам пород вполне отчетливое: ранние платиноиды преимущественно приурочены к мезо-меланократовым кумулатам (габброноритам, норитам и плагиопироксенитам), а поздние - к анортозитам, лейкогаббро, габбро-пегматитам и интенсивно измененным габброидам.
Типоморфными для ранней ассоциации МПМ являются сульфиды и висмуто-теллуриды ЭПГ (брэггит, куперит, высоцкит, мончеит, меренскиит), а также палладистое золото, редкие сульфоарсениды Pt, ЯЪ, 1г, Яи, ассоциирующие с ранними сульфидами - пентландитом и пирротином. К этой же группе, по-видимому, следует отнести редко встречающиеся платиновые сплавы и станниды Pt и Pd. Для поздней ассоциации наиболее типичны сперрилит, разнообразные арсениды палладия, кейтконнит, сопчеит и др. Котульскит является сквозным минералом и широко распространен как в ранней, так и в поздней ассоциациях.
Важно отметить, что для поздней арсенидно-теллуридной ассоциации МПМ в большей степени, чем для ранней, типичны парагенезисы с кварцем, хлорсодержащими минералами (хлорапатит, щелочной амфибол паргасит-ферропаргаситового ряда, скаполит), альбитом, тальком, серпентинами, клиноцоизитом, эпидотом, хлоритами, титанитом, лейкоксеном и даже кальцитом. Химический состав поздних С1-содержащих минералов приведен в табл. 4.
Наиболее распространенные сульфиды Pt и Pd - куперит, брэггит и высоцкит парагенетически и, по-видимому, генетически тесно связаны между собой. Совместно распространены в неизмененных и слабо измененных мелко-среднезернистых пойкилитовых габброноритах, неравномернозернистых до пегматоидных габброноритах, плагиопироксенитах. Они образуют крупные, часто комплексные хорошо образованные кристаллы и зерна сложной морфологии, в которых нередко проявлена сложная зональность.
Для высоцкита характерной формой выделений являются тесные скелетные срастания с пентландитом, напоминающие структуры распада твердого раствора (рис. 3). Так же часто высоцкит образует внешние зоны кристаллов брэггита (рис. 4).
В ассоциации с брэггитом и высоцкитом, помимо сульфидов Си, № и Fe, чаще всего устанавливаются мончеит, котульскит, другие теллуриды Pd и Pt. В ассоциации с арсенидами брэггит не установлен ни разу, а для высоцкита из ассоциаций со сперрилитом и стиллуотеритом иногда удается наблюдать признаки его более раннего происхождения - дробление высоцкита и «залечивание» микротрещин халькопиритом (рис. 5).
Ассоциации минералов платиновых металлов и золота
Минералы Г лавные Второстепен ные Редкие Особенности локализации минералов (ассоциаций)
Ранняя (сульфидно-теллуридная)
Р^золото (Au,Pd,Ag) X Распространены в придонных и осевых частях рудных
Изоферроплатина (И^)^е X залежей. Парагенетически связаны со слабо измененными мезо-
Нигглиит PtSn X меланократовыми пироксенитами, норитами, габброноритами
Паоловит ^,Аи)^п X (ЬСр, ЬоС, раСЬ±о).
Атокит (Pd,Pt)3Sn X Макроассоциация: плагиоклаз, клинопироксен,
Паларстанид Pd8(Sn,As)3 X ортопироксен, оливин, магнетит, ильменит, бадделеит, С1-
Брэггит X содержащий апатит, антофиллит, магнезиокуммингтонит,
Куперит (Pt,Pd,Ni)S X актинолит, клинохлор, клиноцоизит, кварц.
Высоцкит (Pd,Ni)S X Микроассоциация: ранние сульфиды Си, №, Fe, Ае, Мо и
Сперрилит PtAs2 X вторичные силикаты в реакционных ореолах вокруг ранних
Стиллуотерит Pd8As3 X сульфидов. Сложные срастания сульфидов Pt и Pd, теллуридов и
Платарсит (Pt,Rh,Ru)AsS X интерметаллидов.
Холлингуортит (Rh,Pt,Pd)AsS X Морфология и внутреннее строение: эвгедральные,
Руарсит RuAsS X каплевидные зерна в сульфидах и на границе сульфид-силикат;
Ирарсит (Ir,Ru,Rh,Pt)AsS X скелетные срастания высоцкита с пентландитом, подобные
Мончеит (К^ХТе,Ві)2 X структурам распада твердого раствора; сложнозональные
Без названия Pt5Te7 X кристаллы - полный ряд твердых растворов высоцкит-брэггит,
Меренскиит (Pd,Pt)(Te,Bi)2 X твердые растворы сульфоарсенидов Rh, Р1, 1г, Яи, Со.
Котульскит Pd(Te,Bi) X Ранние высоцкит, мончеит, сульфоарсениды Pt, ЯЪ, 1г, Яи
Соболевскит PdBi X часто сохраняются как реликтовые в крупных сульфидных вкрапленниках в рудах с поздней ассоциацией МПМ
Поздняя (арсенидно-теллуридная)
Электрум (Au,Ag) X Распространены преимущественно на флангах, в висячем
Серебро(Ag,Au) X боку рудных залежей и в рудных линзах. Парагенетически
Паларстанид Pd8(Sn,As)3 X связаны с интенсивно измененными лейкократовыми средне-
Брэггит (Pt,Pd,Ni)S X крупнозернистыми габбро и габбро-пегматитами (рСа и раС).
Высоцкит (Pd,Ni)S X Макроассоциация: плагиоклаз, клинопироксен, магнетит,
Сперрилит PtAs2 X ильменит, актинолитовая роговая обманка, биотит, кварц,
Стиллуотерит Pd8As3 X актинолит, гастингсит, С1-содержащий ферропаргасит, альбит,
Палладоарсенид Pd2As X клиноцоизит, эпидот, клинохлор, титанит, марганцовистый
Мертиит Pd11(Sb,As)4 X альмандин, рутил, хлорапатит, скаполит, циркон, кальцит,
Винцентит ^,К)3^^Ь,Те) X пренит, натролит.
Без названия(Pd,Au)2+x(As,Sn) X Микроассоциация: ранние Си-№-Ре-сульфиды, вторичные
Холлингуортит(Rh,Pt,Pd)AsS X силикаты, кварц, пирит, сфалерит, лейкоксен. Сложные
Мончеит (К^ХТе,Ві)2 X срастания арсенидов и теллуридов Pd, замещение котульскита
Котульскит Pd(Te,Bi) X арсенидами Pd.
Меренскиит (Pd,Pt)(Te,Bi)2 X Морфология и внутреннее строение: идиоморфные и
Кейтконнит Pd3-xTe X ксеномерфные зерна на границе сульфид-силикат, реже внутри
Торнроозит Pd11As2Te2 X сульфидов и в интерстициях вторичных силикатов; каемчатые,
Сопчеит Ag4Pd3Te4 X прожилковидные, часто секущие по отношению к сульфидам и
Темагамит Pd3HgTe3 X поздним силикатам обособления сперрилита, котульскита,
Без названия (Pd,Ag)4S X электрума, реже стиллуотерита; относительно однородный состав зерен отдельных минералов; моно- и полиминеральные кластеры очень тонких зерен МПМ (особенно котульскита) во вторичных силикатах
Для химического состава сульфидов Pt и Pd характерен непрерывный ряд твердых растворов высоцкит-брэггит на всех изученных объектах (рис. 6). Зональность кристаллов и некоторая дискретность в зависимости содержаний Pt и Pd, наблюдаемая на диаграммах, могут служить свидетельством колебаний температурного режима среды минералообразования [16].
Химический состав поздних С1-содержащих силикатов и апатита из малосульфидных руд месторождения В. Чуарвы, м/з анализ (мас.%)
Минерал SІO2 ТІО2 А1203 СЄ203 FeO МпО MgO СаО Ка20 К2О ?205 С1 Сумма
Ферропаргасит 39.46 0.44 16.58 - 21.85 0.24 3.88 11.03 1.65 1.07 - 1.01 97.21
Скаполит 51.79 - 23.53 - 0.08 - - 10.48 8.29 0.16 - 1.40 95.73
Хлорапатит 0.26 0.06 0.13 0.13 0.09 0.10 - 54.37 - - 41.27 3.32 99.73
Хлорсодержащий апатит 0.24 - - 0.26 0.14 - - 54.75 - - 42.07 0.65 98.11
Рис. 3. Тесные скелетные срастания высоцкита (уу) с пентландитом (рп), напоминающие структуры распада твердого раствора, ро - пирротин, срх - клинопироксен. Плагиопироксенит, В. Чуарвы ^ЕЫ-фото)
Рис. 4. Сложные зональные срастания брэггита (Вг) и высоцкита (Ууз) с пентландитом (Рп) и халькопиритом (Ср). AuAg - тонкие включения электрума. Ат/-амфибол. Габбронорит, Федорова тундра, ^ЕЫ-фото)
Рис. 5. «Реликтовый» кристалл высоцкита (уу), раздробленный и залеченный халькопиритом (ср) из образца с поздней ассоциацией МПМ, ср - халькопирит, ро - пирротин. Габбро (метагаббронорит?)
кварцевое, среднезернистое, В. Чуарвы ^ЕЫ-фото)
Большинство висмуто-теллуридов характерны для руд с ранней ассоциацией МПМ. К ним относятся мончеит, меренскиит, соболевскит, майчнерит, новая фаза состава Pt5Te7 и котульскит. Последний является сквозным минералом и также широко распространен и в поздних ассоциациях. К поздним минералам также относятся высокопалладиевые кейтконнит и теллуропалладинит, редкие теллуриды - сопчеит, темагамит.
Федорова тундра (59) Pt
Pd
Ni
+Fe+Cu
Южный риф (42) Pt
Pd
Ni
+Fe+Cu
Киевей (17) Pt
Pd
Ni
+Fe+Cu
В. Чуарвы (20) Pt
Pd
N
+Fe+Cu
Рис. 6. Диаграммы химического состава (а.к.) минералов ряда брэггит-высоцкит
(в скобках - количество анализов)
Рис. 7. Комплексный каплевидный сросток мончеита (тп), паларстанида (ра), атокита (а^, самородного золота (аи), окруженный зональной высоцкитовой (уу) каймой в краевой части халькопирит (ср) -пирротинового(ро) вкрапленника, ат - амфибол. Габбронорит неравномернозернистый, В. Чуарвы (8ЕМ-фото)
Рис. 8. Секущий котульскитовый прожилок в тонкозернистой амфиболовой (ат) псевдоморфозе по пироксену, ср - халькопирит, габбронорит неравномернозернистый, амфиболизированный, В. Чуарвы (8.ЕЫ-фотв))
Морфологически теллуриды весьма разнообразны. Образуют самостоятельные, чаще идиоморфные зерна и сложно срастаются между собой и с высоцкитом (рис. 7). В ассоциации с ними установлены: палладистое золото, атокит, паоловит, паларстанид, платарсит, холлингуортит, ирарсит, изоферроплатина, нигглиит, сперрилит, электрум и др.
Федорова тундра (270)
Киевей (43)
0,75
Котульскит-Соб'
1,00
0,75
киит-Мончеит
\ 0,50
0,00 0,25 0,50 0,75 1,00
Pd БІ
+PGE+Fe+Ni+Cu
Южный риф (68)
Теллуропаллади Кейтконнит
1,00
0,00 0,25 0,50 0,75 1,00
Pd БІ
+PGE+Fe+Ni+Cu
1,00
0,00 0,25 0,50 0,75 1,00
Pd БІ
+PGE+Fe+Ni+Cu
В. Чуарвы (50)
1,00
0,00 0,25 0,50 0,75 1,00
Pd БІ
+PGE+Fe+Ni+Cu
0,00
0,00
0,00
0,00
Рис. 9. Тройные диаграммы состава (а.к.) висмуто-теллуридов Pd и Рґ (в скобках - количество анализов)
ат
сИ
сИ
ат
ат
20ц т
сИ
Рис. 10. Каемчатые агрегаты мелких кристаллов сперрилита (зр) вокруг хлоритовых (с^) гнезд среди вторичных амфиболов (ат). Габбро пегматоидное, В. Чуарвы (БЕЫ-фото)
Рис. 11. Сложное срастание стиллуотерита (зґ) с фазой (Pd,Au)2+xAs и котульскитом (кґ), диффузный характер границ с которым свидетельствует о замещении котульскита арсенидами; зр - сперрилит, ро - пирротин, ат - амфибол. Габбронорит неравномернозернист ый, амфиболизированный, В. Чуарвы (БЕЫ-фото)
Поздний котульскит часто встречается совместно со сперрилитом и другими арсенидами, пиритом, сфалеритом, ильменитом, лейкоксеном. Нередко наблюдается в виде секущих микропрожилков (рис. 8) и весьма тонкой (<5цт) интерстициальной вкрапленности с кластерным распределением во вторичных силикатах.
Химический состав висмуто-теллуридов из-за обилия микропримесей довольно сложный, но для известных минералов всегда близкий к стехиометрии. Тренды изменения химического состава висмуто-теллуридов для разных месторождений не одинаковы (рис. 9). Изоморфные ряды котульскит-соболевскит и меренскиит-мончеит наиболее полно проявлены только в оруденении краевого типа Федоровой Тундры. Здесь же достаточно типичен майчнерит и установлен фрудит. Для остальных месторождений существенно висмутовые минералы менее типичны, а в анортозитах Южного рифа не обнаружены. Кроме того, в оруденение Южного рифа и В. Чуарвы в минералах ряда меренскиит-мончеит наблюдаются только крайние платиновые и палладиевые члены. Появляются составы, отвечающие кейтконниту и теллуропалладиниту.
В рудах с поздней ассоциацией МПМ сперрилит, стиллуотерит и другие арсениды является главными концентраторами Pt и занимают важное место в балансе Pd. Для сперрилита обычны ассоциации с пиритом, миллеритом, кварцем, хлорапатитом, поздним котульскитом, электрумом, другими арсенидами. Изредка встречается в сростках с мончеитом. Одинаково часто образует как самостоятельные зерна, так и сложные срастания с другими МПМ. Сперрилит, как и поздний котульскит, иногда образует прожилковидные, каемчатые обособления (рис. 10).
Для палладиевых арсенидов наиболее типичны сложные срастания с котульскитом, сперрилитом между собой. Иногда удается наблюдать признаки замещения котульскита стиллуотеритом и фазой (Pd,Au)2+x(As,Sn) - рис. 11: арсениды имеют четкие фазовые границы между собой, а с котульскитом - диффузные. Кроме того, котульскит наблюдается в виде «теневых» участков в арсенидах.
Химический состав сперрилита близок к стехиометрическому. Арсениды Pd (рис. 12) имеют более изменчивый состав, нередко содержат примесь Те, иногда Аи, часто наблюдаются составы промежуточные между стиллуотеритом и палладоарсенидом. Среди арсенидов Pd появляется обширная группа с устойчиво равным соотношением As и Те, что соответствует недавно открытому новому минералу торнроозиту с формулой PdllAs2Te2. Наиболее часто он фиксируется в анортозитах Южного рифа, что может свидетельствовать о нестандартности условий платинометалльного минералообразования в Верхнем расслоенном горизонте Западно-Панской интрузии.
Вышеназванные особенности МПМ позволяют предполагать, что выявленные ранняя (сульфидно-теллуридная) и поздняя (арсенидно-теллуридная) минеральные ассоциации платиноидов соответствуют первичной, сформированной в
позднемагматических условиях, и вторичной, переотложенной в результате процессов гидротермально-
метасоматических изменений. Последние проходили в режиме высокой активности летучих компонентов (С1, Н20, С02, As и др.) и при относительно низких температурах. Аналогичные процессы постмагматического гидротермального изменения руд выявлены в J-M Рифе [17]. Авторы этой работы установили, что Pt и Pd из первичных руд
могли выноситься гидротермальными
флюидами, богатыми летучими в виде бисульфидных и хлоридных комплексов при температуре около 350 °С.
Согласно современным представлениям о генезисе малосульфидного платинометалльного
оруденения в маргинальных (краевой тип) и рифовых (рифовый тип) зонах расслоенных
ультрамафит-мафитовых интрузий [14, 15] и экспериментальным данным по исследованию
важнейших сульфидных систем (Ре-№^, Си-Ре^, PtS-PdS-NiS и др.) [14-16, 18], механизм
Рис. 12. Тройная диаграмма состава (а.к.) арсенидов Pd (92 SEM/EDS и м/з анализа)
формирования ЭПГ минерализации Федорово-Панского интрузива должен рассматриваться в рамках генезиса вкрапленного сульфидного оруденения, возникшего на позднемагматической стадии. Исходя из условий образования, МПМ можно разделить на две группы: 1 - кристаллизующиеся непосредственно из сульфидного расплава и из остаточного газово-жидкого флюида после кристаллизации главных сульфидных минералов (500-1100 °С); 2 - кристаллизующиеся при перераспределении ЭПГ в результате постмагматических флюидно-гидротермальных преобразований МПМ, уже сформированных на позднемагматической стадии (<500 °С).
Наиболее ранними по времени образования и наиболее высокотемпературными являются широко распространенные сульфиды Pt и Pd - куперит, брэггит и высоцкит и редкие выделения сульфоарсенидов и сульфидов Ir, Ru, Rh (ирарсит, руарсит, холлигуортит и др.). Кристаллизация их могла начаться одновременно с кристаллизацией моносульфидного твердого раствора (mss) при температуре около 1100 °С [14-16, 18]. В обогащенном Cu и Ni остывающем сульфидном расплаве кристаллизация сульфидов Pt и Pd могла продолжаться и с появлением высокотемпературного пентландита (865 °С) и халькопирита (780 °С) [16, 18]. Одновременно происходило образование основной массы высокотемпературных теллуридов, сплавов, станнидов и др. интерметаллидов (мончеит, меренскиит, котульскит и др.). Температурный интервал, характеризующий позднемагматический этап формирования МПМ, ограничивается снизу температурой
кристаллизации галенит-халькопиритовой (борнитовой) эвтектики-----500 °С [15]. Таким образом,
основная масса МПМ (сульфиды и висмуто-теллуриды Pt и Pd) во вкрапленных малосульфидных рудах месторождений Федорова тундра, Киевей, В. Чуарвы образовались в позднемагматических условиях в интервале температур около 500-1100 °С при непосредственной кристаллизации из сульфидного расплава и остаточного газово-жидкого флюида.
Заключительный этап формирования МПМ связан с ремобилизацией ЭПГ в пределах уже сформированных рудных горизонтов. В результате автометаморфических процессов флюидногидротермальных изменений ранних платиноидов и ЭПГ-содержащих сульфидов (главным образом пентландита) образовались наиболее поздние МПМ - сперрилит, арсениды палладия, низкотемпературные теллуриды (кейтконнит, сопчеит, теларгпалит, поздний котульскит и др.). К этому этапу следует отнести случаи замещения раннего мончеита кейтконнитом, сопчеитом, стиллуотеритом, сперрилитом; формирование метакристаллов ЭПГ-содержащих кобальтинов-герсдорфитов; сложные срастания МПМ близкого состава (стиллуотерит, винцентит, мертиит, палладоарсенид и др); появление новых необычных по химическому составу минералов и минеральных фаз - (Pd,Ag)4S, Pd2_x(Bi,Pb)(S,Se), (Pd,Au)2+x(As,Sn), PdnAs2Te2 и др. Автометаморфические изменения были особенно сильными в расслоенных зонах, где в ходе остывания породы массива испытывали воздействие остаточной флюидной фазы. Влияние регионального метаморфизма в приконтактовых и приразломных частях интрузива (Пахкварака, Восточно-Панский) также было заметным. В зонах постмагматических преобразований пентландит очищается от палладия, а среди МПМ преимущественно распространены уже не сульфиды и теллуриды Pt и Pd, как в первичных рудах, а арсениды - сперрилит, стиллуотерит и др. Процессы ремобилизации рудного вещества проходили в режиме высокой активности летучих компонентов (Cl, H2O, CO2, As и др.). Pt и Pd из первичных руд могли выноситься в виде бисульфидных и хлоридных комплексов гидротермальными флюидами, богатыми летучими компонентами, при температуре ниже 500 °С [17] и переотлагаться в новых минеральных формах. Наибольшим распространением поздние ассоциации МПМ пользуются в Южном рифе Западно-Панского массива и локально распространены в интенсивно измененных (пегматоидных, окварцованных, амфиболизированных) рудах Федоровой тундры, Киевея, В. Чуарвы.
Таким образом, все многообразие МПМ подразделяется на две устойчиво повторяющиеся минеральные ассоциации - раннюю (сульфидно-теллуридную) и позднюю (арсенидно-теллуридную). Разновозрастные ассоциации платиноидов соответствуют первичной, сформированной в позднемагматических условиях, и вторичной, переотложенной в результате процессов флюидногидротермальных изменений.
Платиноиды ранней ассоциации образуют крупные промышленные залежи в месторождениях краевого и рифового типов - Федорова тундра, Киевей и В. Чуарвы. Формирование их связанно с позднемагматическими рудообразующими процессами сегрегации и кристаллизации сульфидов Fe, Cu и Ni.
Известные в Южном рифе Западно-Панского массива рудные зоны с поздним, переотложенным типом минерализации и более высокими содержаниями благородных металлов, промышленных масштабов не имеют из-за крайне высокой изменчивости всех оценочных
параметров и частой прерывистости по простиранию и падению. Обусловлено это, по-видимому, локальностью проявления процессов постмагматических флюидно-гидротермальных преобразований рудоносных пород, сформированных на магматическом этапе, на фоне общего затухания магматической активности.
Работа подготовлена при поддержке Государственного контракта № 16.515.11.5013 от 12 мая 2011 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кольский регион - новая платинометалльная провинция / Ф.П. Митрофанов, Ю.Н. Яковлев, В.В. Дистлер, Н.Л. Балабонин // Геология и генезис месторождения платиновых металлов. М.: Наука, 1994. С. 65-79. 2. Main results from the study of the Kola PGE-bearing province // Mineral Deposits: Reserch and Exploration. Where do They Meet? / F.P. Mitrofanov, N.L. Balabonin, T.B. Bayanova, A.U. Korchagin, Gritsay A.L., Subbotin V.V., Papunen (ed.), Balkema, Rotterdam, 1997. P. 483-486. 3. Корчагин А.У. и др. Месторождения МПГ западной части Федорово-Панских тундр (Федорово и Малая Пана): состояние и перспективы освоения / А.У. Корчагин, Ф.П. Митрофанов // Интеррег-Тасис проект: Стратегические минеральные ресурсы Лапландии - основа устойчивого развития Севера: сб. материалов проекта. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 2008. Вып. 1. С. 43-52. 4. Basal Platinum-Group Element Mineralization in the Federov Pansky Layered Mafic Intrusion, Kola Peninsula, Russia / D. S^issel, A.A. Tsvetkov, F.P. Mitrofanov, A.U. Korchagin // Economic Geology. 2002. Vol. 97. P. 1657-1677. 5. Платинометалльное месторождение Киевей в Западно-Панском расслоенном массиве: геологическое строение и состав оруденения / А.У. Корчагин, В.В. Субботин, Ф.П. Митрофанов, С.Д. Минеев / Интеррег-Тасис проект: Стратегические минеральные ресурсы Лапландии - основа устойчивого развития Севера: сб. материалов проекта. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 2009. Вып. 2. С. 12-32. 6. Дубровский М.И. и др. Раннепротерозойский платиноносный массив Федоровых тундр (Кольский полуостров): геология и петрология / М.И. Дубровский, Т.В. Рундквист // Записки РМО. 2008. № 4. С. 20-33. 7. Платинометалльная минерализация Западно-Панского массива (Кольский полуостров) / Д.А. Габов, Т.В. Рундквист, В.В. Субботин // ДАН. 2007. Т. 414, № 2. С. 215-218. 8. Platinum-group minerals in the PGE deposit of the Fedorovo-Pansky layered intrusion, Kola peninsula / V.V. Subbotin, A.U. Korchagin,
D.A. Gabov, E.E. Savchenko, E.V. Nozdrja, S.D. Mineev, P.A. Korchak // The 33 International Geological Congress, Oslo, 2008. (MPM04614L). 9. Казанов О.В., Калинин А.А. Геологическое строение и платинометалльная минерализация Восточно-Панского массива // Промежуточные результаты международного проекта KOlAaRCTiC INTERREG III A NORTH - TACIS N KA-0197 «Стратегические минеральные ресурсы - основа устойчивого развития Севера» (Россия - Финляндия - Швеция) / Коллектив авторов. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 2008. С. 56-67. 10. Двухфазный механизм образования платинометалльных базитов Федоровотундровского массива на Кольском полуострове: новые геологические и изотопно-геохронологические данные / Н.Ю. Гоошев,
E.А. Ниткина, Ф.П. Митрофанов // ДАН. 2009. T. 427. № 5. С. 669-673. 11. Изотопно-газовые (He, Ar) характеристики платиноносных горизонтов западной части Панского массива (Кольский полуостров) / В.А. Нивин, А.У. Корчагин, Д.Д. Новиков, Т.В. Рундквист, В.В. Субботин // Глубинный магматизм, его источники и связь с плюмовыми процессами: тр. IV Международного семинара. Улан-Удэ - Иркутск. Изд-во Института географии СО РАН, 2004. С. 222-240. 12. Баянова Т.Б. Возраст реперных геологических комплексов Кольского региона и длительность процессов магматизма // СПб.: Наука, 2004. 174 с. 13. Alapieti T.T. and Lahtinen J.J. Platinum-Group Element mineralization in layered intrusions of Northern Finland and the Kola Peninsula, Russia // The Geology, Geochemistry, Mineralogy and Mineral Beneficiation of Platinum-Group Elements. Edited by L.J. Cabri. Canadian Institute of Mining, Metallurgy and Petroleum. 2002. Spec. vol. 54. P. 507-546. 14. Налдретт А.Дж. Магматические сульфидные месторождения медно-никелевых и платинометалльных руд. СПб.: Изд-во СПбГУ, 2003. 487 с. 15. Петрология сульфидного магматического рудообразования / В.В. Дистлер, Т.Л. Гороховская, Т.Л. Евстигнеева,
С.Ф. Служеникин, А.А. Филимонова, О.А. Дюжиков, И.П. Лапутина. М.,1988. 232 с. 16. Makovicky E. Ternary and quaternary phase systems with PGE / Geology, Geochemistry, Mineralogy and Mineral Beneficiation of Platinum-Group Elements / Canadian Institute of Mining, Metallurgy and Petroleum. 2002. Spec. vol. 54. P. 131-176. 17. Polovina J.S, Hudson D.M. and Jones R.E. Petrographic and geochemical characteristics of postmagmatic hydrothermal alteration and mineralization in the J-M Reef, Stillwater Complex, Montana // Canadian Mineralogist. 2004. Vol. 42, № 2. P. 261-277. 18. Verryn S.M.C., Merkle R.K.W. The system PtS-PdS-NiS between 1200 and 700 °C // Canadian Mineralogist. 2002. Vol. 40, № 2. P. 571-584.
Сведения об авторах
Субботин Виктор Владимирович - к.г.-м.н., старший научный сотрудник; e-mail: sub@geoksc.apatity.ru. Корчагин Алексей Урванович - к.г.-м.н., зав. лаб. платинометалльного рудогенеза; e-mail: korchagin@geoksc. apatity.ru
Савченко Евгений Элланович - ведущий электроник; e-mail: evsav@geoksc.apatity.ru
