SOURCES OF ORE MATERIAL IN THE PLATINUM-GROUP ELEMENT DEPOSITS OF POLAR SIBERIA AND THE MIDDLE URALS BASED ON THE DATA FROM RADIOGENIC (RE–OS, PT–OS) AND STABLE (CU, S) ISOTOPES
Authors: МАЛИЧ К.Н. , ПУХТЕЛЬ И.С. , БАДАНИНА И.Ю. , ВОТЯКОВ С.Л. , СОЛОШЕНКО Н.Г. , БЕЛОУСОВА Е.А. , ВЕЛИВЕЦКАЯ Т.А. , ИГНАТЬЕВ А.В. 
Published: June 2024

Понимание главных событий платинометалльного рудообразования невозможно без анализа источников и поведения главных рудообразующих компонентов, а именно платины, осмия, серы и меди, являющихся важными индикаторами магматических и гидротермальных процессов. В отличие от Re-Os изотопной системы, изотопные системы Pt-Os, меди и серы платинометалльных месторождений до сих пор остаются слабоизученными. Выполненное нами комплексное исследование направлено на частичное восполнение данного пробела. В статье представлен обширный набор данных, включая: 1) содержания сильносидерофильных элементов (ССЭ) в породах и минералах платиновой группы (МПГ), 2) Re-Os и Pt-Os изотопные вариации в хромитите, Os-Ir сплавах и Ru-Os сульфидах, 3) изотопный состав серы Ru-Os и Ir-Rh сульфидов в составе первичных и вторичных минеральных ассоциаций МПГ, 4) изотопный состав меди Pt-Fe минералов из хромититов и россыпных месторождений Гулинского массива ультраосновных и щелочных пород с карбонатитами в Полярной Сибири и зональных Нижнетагильского и Светлоборского клинопироксенит-дунитовых массивов на Среднем Урале. При проведении исследований были использованы сканирующая электронная микроскопия, рентгеноспектральный микроанализ и прецизионные изотопно-геохимические методы анализа. Высокоточные Re-Os и Pt-Os изотопные данные свидетельствуют, что содержания ССЭ в хромититах и МПГ Гулинского массива в значительной степени контролировались составом мантийного источника, который эволюционировал с околохондритовыми интегрированными по времени Re/Os и Pt/Os отношениями, характерными также для источников большинства коматиитов и абиссальных перидотитов. Значения δ65Cu для изученных образцов железистой платины и изоферроплатины в пределах погрешности неотличимы друг от друга и характеризуются изотопными составами меди, близкими к 0 ‰, что типично для высокотемпературных Cu-содержащих минералов. Особенности изотопного состава серы Ir-Rh сульфидов ряда кашинит—боуит и Ru-Os сульфидов ряда лаурит—эрликманит в составе первичных ассоциаций МПГ свидетельствуют в пользу ее источника с хондритовым изотопным составом, что находится в согласии с данными по изотопному составу осмия для Ru-Os сульфидов и Os-Ir сплавов. Изотопно-тяжелый состав серы (δ34S = 5.6 ± 1.5 ‰) As-содержащего эрликманита согласуется с его вторичным происхождением. Выявленные особенности изотопного состава осмия, платины, меди и серы могут быть использованы в качестве новых дополнительных параметров, характеризующих условия образования платиноидной минерализации.

Understanding the main events of platinum-group element (PGE) ore formation is impossible without analysis of the sources and behavior of major ore-forming components, namely, platinum, osmium, sulfur, and copper, which are important indicators of magmatic and hydrothermal processes. In contrast to the Re–Os isotope system, the radiogenic Pt–Os isotope system, as well as stable isotopes of Cu and S in PGE deposits, are still relatively understudied. Our comprehensive research is aimed at filling this gap. The paper presents data for the Guli massif of ultramafic and alkaline rocks and carbonatites in Polar Siberia and on the zonal Nizhny Tagil and Svetly Bor clinopyroxenite–dunite massifs in the Middle Urals, which include: (1) the contents of the highly siderophile elements (HSE) in whole rocks and platinum-group minerals (PGM), (2) the Re–Os and Pt–Os isotope systematics of chromitite, Os–Ir alloys, and Ru–Os sulfides, (3) the sulfur isotope composition in Ru–Os and Ir–Rh sulfides in primary and secondary PGM assemblages, and (4) the copper isotope composition in Pt–Fe minerals from chromitites and placers. The research was performed using scanning electron microscopy, electron probe microanalysis, and high-precision isotope-geochemical analysis. The high-precision Re–Os and Pt–Os isotope data show that the HSE contents in chromitites and PGM of the Guli massif were controlled by the composition of the mantle source that evolved with near-chondritic time-integrated Re/Os and Pt/Os ratios, which are also typical of the sources of most komatiites and abyssal peridotites. The δ65Cu values of the studied samples of ferroan platinum and isoferroplatinum are identical within the analytical uncertainty and are close to 0‰, which is typical of high-temperature Cu-containing minerals. The sulfur isotope compositions of the Ir–Rh sulfides of the kashinite–bowieite series and of the Ru–Os sulfides of the laurite–erlichmanite series in the primary PGM assemblages indicate that the source of sulfur has a chondritic isotope composition, which is in agreement with the osmium isotope composition of the Ru–Os sulfides and Os–Ir alloys. The heavy sulfur isotope composition (δ34S = 5.6 ± 1.5‰) of As-containing erlichmanite is consistent with its secondary origin. The new data on the isotope compositions of osmium, copper, and sulfur can be used as new important parameters that characterize the sources of PGE mineralization.