О титановом минеральном парагенезисе и распределении элементов платиновой группы в апатит-магнетит-ильменитовых рудах Геранского анортозитового массива, хребет джугджур

О ТИТАНОВОМ МИНЕРАЛЬНОМ ПАРАГЕНЕЗИСЕ И РАСПРЕДЕЛЕНИИ ЭЛЕМЕНТОВ ПЛАТИНОВОЙ ГРУППЫ В АПАТИТ-МАГНЕТИТ-ИЛЬМЕНИТОВЫХ РУДАХ ГЕРАНСКОГО АНОРТОЗИТОВОГО МАССИВА, ХРЕБЕТ ДЖУГДЖУР

В Г. Лазаренков Санкт-Петербургский государственный горный институт

Запасы апатит-магнетит-ильменитовых руд, ассоциированных с анартозитовыми массивами Джугджура. весьма велики (Гаврилов, Иванов, 1979). Вместе с тем, определение содержания элементов платиновой группы (ЭПГ) в апатит-магнетит-ильменитовых рудах Джугджура и подобных руд, генетически связанных с анортозитовыми массивами вообще, насколько нам известно, до сих пор не производилось, а минеральный состав руд Джугджура в настоящее время изучен далеко не в полной мере.

Анализ распределения ЭПГ в титан-железных рудах, ассоциированных с мафит-ультрамафитовыми массивами, в целом свидетельствует о том, что в ряде случаев эти руды могут содержать повышенные концентрации ЭПГ (Лазаренков и др., 1992). При их наличии стоимость таких руд может оказаться более высокой. Как показал опыт изучения Кондерского, Гуд-Ньюсского, Бушвелдского и других массивов, возможными концентраторами ЭПГ в апатит-магнетит-ильменитовых рудах Геранского массива, помимо сульфидов, могут оказаться главные рудные минералы. По этой причине, прежде чем перейти к платинометальной характеристике образцов руд этих месторождений, нами был изучен их фазовый и химический состав, в том числе с помощью современных методов исследования. Кроме того, данные о составе и строении этих минералов несут определенную информацию об их генетической истории и возможном поведении ЭПГ в этом процессе. Определение минералов и содержание ЭПГ нами производилось в образцах и пробах апатит-магнетит-ильменитовых руд и горных пород Маймаканс-кого, Гаюмского, Давакитского и Гербиканского месторождений Геранского анортозитового массива, отобранных геологами Аяно-Майской ГРЭ Аушевым С. А. и Малых Г. Д. Геология этих месторождений, минеральный состав руд и их генезис были описаны в ряде работ (Соля-ник, 1982; Суханов и др., 1990).

Геранский габбро-анортозитовый массив вместе с Лантарским слагает самый крупный в России Джугджур-ский анортозитовый массив, вытянутый вдоль побережья Охотского моря на расстояние около 500 км. Он имеет овальную в плане и лополитоподобную в разрезе форму, площадь около 1000 км2 и сложен расслоенной серией пород - от анортозитов до меланократовых норитов и габ-бро-норитов, а также оливинитов, перидотитов и пиро-ксенитов. В разрезе Геранского массива четко обособляются две серии пород: нижняя мафитовая и верхняя анор-тозитовая общей мощностью 4,5-7,0 км. Анортозиты (лабрадориты, андезиниты и олигоклазиты) составляют 70-75% объема массива, на долю мафитов приходится не более 25-30 об.%. Мафитовая серия представлена переслаивающимися между собой норитами, габбро, габбро-

анортозитами, анортозитами, троктолитами, рудными и безрудными оливинитами и пироксенитами, апатит-маг-нетит-ильменитовыми рудами, реже монцонитами и сиенитами. Для анортозитов верхней серии Геранского массива получена 8т-Ыс1 изохрона с протерозойским возрастом 1,7 млрд. лет (Суханов и др., 1990), относительно близким к возрасту таких “платиновых” массивов, как Буш-велд (2,05 млрд. лет), Садбери (1,85 млрд. лет) и других.

Методы исследования Главные рудные минералы (ильменит, магнетит, рутил) определялись на приборе “ЬЕМК-АН-10000”, а также с помощью электронного микроскопа “Сатвсап”, дающего изображение во вторичных электронах с увеличением в 9000-17900 раз. Для исследования минерального состава проб, находящихся в раздробленном состоянии (по месторождениям Гаюм, Давакит, Гербикан) использовался метод порошковой дифракгометрии. Съемки проводились на рентгеновской установке ДРОН-2,0 с использованием медного и кобальтового излучения. Измеренные межплоскостные расстояния и относительные интенсивности отражений сопоставлялись с данными картотеки АЗТМ. Анализы на элементы платиновой группы, золото и серебро выполнены в ЛАИК ВНИПИ “МЕХАНОБР” пробирно-химико-спектральным методом, аналитиком И. А.Соловьевой, по следующей схеме:

1. Пробирная плавка (навеска 20-40 г), переплавка шлаков и капелей. 2. Сокращение свинцового веркблея (неполное до веса 100мг). 3. Растворение сплава в азотной кислоте. 4. Добавление активированного угля, №С1 и троекратное выпаривание с азотной кислотой. 5. Сушка концентрата, взвешивание. 6. Взятие навески свинцово-угольного конценрата на анализ (около 70 мг). 7. Спектральное определение методом “вдувания просыпки” на полуавтомате АИ-3.8. Фотометрирование, расчет. Стандарт пред-приятия(СТП 1402.151.2-84). Осмий определяли кинетическим методом по реакции окисления арсенид-ионов броматом калия (СТП 1402.151.10-85).

Состав и строение главных рудных минералов Апатит-магнетит-ильменитовые руды обычно развиваются по анортозитам, которые около рудных тел замещаются типичным пропилитовым парагенезисом; главным образом, альбитом, а также хлоритом, флогопитом, актинолитом, кальцитом, эпидот-цоизитом, серицитом, кварцем, зеленой шпинелью. Среди нерудных минералов в первую очередь необходимо отметить апатит, а также реликтовые - андезин и клинопироксен. Гематит, псевдо-брукит и сфен содержатся в относительно небольшом количестве. Сульфидные минералы обычно представлены пиритом - около 1% - и единичными и редкими зернами халькопирита. Термодинамические условия, при ко-

торых образуется этот парагенезис, соответствуют температуре 50-400 °С и давлению 5-8 кбар (В.В. Доливо-Добровольский, устное сообщение).

Ильменит хорошо диагностируется в аншлифах по анизотропии отражения и иногда по присутствию двойников по ромбоэдру. В шлифах на обычном поляризационном микроскопе видно, что этот непрозрачный минерал прорастается тем или иным количеством удлиненных или пластинчатых зерен сфена и лейкоксена размером

0,1 -0,6 мм, нередко обнаруживающих отчетливую приуроченность и вытянутость вдоль трещин спайности ильменита. Структурные взаимоотношения ильменита и сфена хорошо фиксируются на микроскопе “Сатвсап” (рис. 1). С одной стороны с фен прорастает ильменит, который слагает в нем коррозионные реликты, а с другой с фен образует в ильмените мельчайшие более или менее идиомор-фные зерна, возможно, образующиеся в процессе собирательной перекристаллизации. Содержание сфена и лейкоксена обычно варьирует от 3 до 12%, но есть зерна ильменита, в которых количество этих минералов возрастает до 30-40% или, наоборот, снижается до 0%. Обращает на себя внимание различие в строении и составе ильмени-тов Маймаканского и Гаюмского месторождений: в май-маканских ильменитах зафиксированы те или иные содержания сфена и лейкоксена, а в гаюмских ильменитах оба эти минерала вовсе отсутствуют. Главным минералом, слагающим лейкоксен, является ругил, который образует наиболее крупные выделения (доли мм) в рудах Маймаканского месторождения. Помимо рутила по данным рентгеновского анализа в составе лейкоксеновых псевдоморфоз отмечается сфен и псевдобрукит Ре2ТЮ5 (определение И. А.Самусиной).

Наблюдения над строением и составом зерен ильменита с помощью электронного микроскопа “Сатвсап” показывают, что наиболее часто встречающимся случаем строения ильменитовых зерен на месторождениях Маймакан, а также Давакит и Гербикан является такой, когда ильменитовая матрица прорастается тончайшими -от нескольких микрон до нескольких десятков микрон -пертитовыми ламеллями магнетита (рис.2,3,4). Из рис. 2

Рис. 1. Идиоморфные кристаллы сфена в сфен-иль-менитовой матрице. Апатит-ильменитовая руда. Месторождение Давакит.

видно, что эти ламелли сохраняют свою ориентировку и размеры и в зернах сфена. По-видимому, распад ильменита с выделением сфена происходит позднее распада с выделением магнетита. Наряду с двухфазными пертитовыми отмечаются зерна однородного ильменита, характерного для месторождения Гаюм. Возможно, гаюмский ильменит является своего рода “протоильменитом”, который в месторождениях Маймакан и Давакит распадается с выделением сначала магнетита, а потом сфена. На месторождении Гербикан наблюдался как однородный, так и “пертитовый” ильменит.

Химический состав ильменита дан в таблице 1. Помимо главных компонентов в составе ильменита определяются магний, алюминий, марганец и хром. Поскольку в рентгеновском спектре ильменита линия К ванадия перекрывается линией К железа, содержание этого важного элемента определить не удалось. Ильменит рассмотренных месторождений содержит заметную примесь гейке-литовой (MgTi03) и пирофанитовой (МпТЮ,) “молекул”. Причем, если в ильмените Маймаканского и Давакитско-го месторождений примесь гейкелитовой “молекулы” относительно велика, а примесь пирофанитовой относительно низка, то в ильмените Г аюмского и Гербиканского месторождений картина обратная - здесь примесь пирофанитовой “молекулы” относительно велика, а примесь гейкелитовой относительно низка. Другими словами, чем больше в ильмените магния, тем меньше в нем марганца и наоборот. Эта зависимость может представлять интерес при определении в ильмените содержания ванадия с помощью его корреляционных связей с магнием и марганцем. Содержания в ильмените алюминия и хрома низкие.

Состав рутила в образцах Маймаканского и Давакитс-кого месторождений приведен в таблице 2. В месторождениях Г аюм и Гербикан рутил зафиксирован не был.

Магнетит (“титаномагнетит”) в изученных образцах оказался значительно менее распространённым минералом, чем ильменит. В аншлифах он был установлен только в пробе Центральной зоны Гаюмского месторождения в виде генерации ячеистого и струйчатого магнетита.

Рис. 2. Магнетитовые ламелли в зёрнах ильменита и сфена. Ильменит-титаномагнетитовая руда. Месторождение Давакит.

Средние химические составы ильменита месторождений Геранского анортозитового массива, мас.%

Оксиды Маймаканское Г аюмское Давакитское Г ербиканское

МяО 1,54 0,39 0,91 0,25

А120з 0,12 0,17 0,13 0,10

ТЮ2 47,89 49,38 48,15 47,90

Сг203 0,06 0,16 0,06 0,14

МпО 0,72 1,33 0,71 1,34

Ре203 49,51 48,90 47,85 50,47

Сумма 99,86 100,34 99,51 100,18

п 12 8 6 4

Примечание: В таблицах 1 -3 анализы выполнены методом РСМД на приборе "ЫЫК-АН-10000" Е. А.Балмасовой и Л.С.Смольской. п-число образцов.

Таблица 2

Химические составы рутила из вростков в ильмените Маймаканского и Давакитского месторождений, мас.%

Оксиды 1 2 3 4 5 6 7 8

МяО 0,09 0,08 0,47 1,13 0,48 0,00 0,30 0,08

А1203 0,00 0,02 0,08 0,00 0,34 0,00 0,00 0,00

ТЮ2 99,09 98,60 97,09 99,16 98,56 95,43 97,40 98,90

Сг203 0,11 0,00 0,39 0,07 0,37 0,00 0,26 0,00

МпО 0,20 0,36 0,00 0,12 0,08 0,00 0,30 0,09

Ре203 0,11 1,80 2,80 0,51 0,92 4,03 2,38 0,18

Сумма 99,60 100,70 100,83 100,48 100,75 99,46 100,64 99,25

Примечание: Образцы 1-7-Маймаканское, 8-Давакитскоеместорождение.

Таблица 3

Химические составы магнетита из руд Маймаканского и Давакитского месторождений, мас.%

Оксиды 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

МяО 1,78 3,54 0,17 1,95 0,00 0,00 0,30 0,54 0,92 1,22

А1203 1,35 0,18 1,07 0,42 0,11 1,12 2,01 0,12 1,44 2,57

ТЮ2 24,33 4,12 0,97 23,17 0,00 28,54 11,80 18,26 22,79 25,22

Сг203 0,00 0,02 0,26 0,39 0,00 0,24 0,00 0,38 0,54 0,17

МпО 0,72 0,30 0,25 0,51 0,22 1,15 0,47 0,42 0,14 0,52

Ре203 72,67 92,11 95,69 73,40 97,32 67,92 82,03 80,04 72,10 70,20

Сумма 100,87 100,27 98,41 99,84 97,65 98,97 97,41 99,76 97,93 99,90

Примечание: образцы 1,2-Маймаканское, 3-8 —Давакитское, 9,10-Гаюмское месторождения.

При наблюдении на электронном микроскопе “Сатвсап” отдельные зёрна магнетита размером в десятки и сотни микрон были уставлены на месторождениях Маймакан и Гербикан в срастании с ильменитом. Обычно магнетит имеет однородное строение (рис. 4). Результаты химического анализа магнетита приведены в таблице 3.

Обращает на себя внимание широко варьирующее в магнетите (“титаномагнетите”) содержание титана -4,12-24,33 мас.% ТЮ2 в месторождении Гаюм и 0,00-28,54 мас.% в месторождении Давакит. Казалось бы, микро-зондовые данные, полученные на точечном “уколе” электронного пучка, позволят определить состав “однородного” магнетита. К сожалению, сильно расходящиеся по титану результаты рентгеноструктурного исследования

(таблица 3) совершенно не дают к этому основания и нам остаётся предположить, что на площади укола магнетит (“титаномагнетит”) не является гомогенной фазой, а скорее всего, образует тончайшие срастания магнетита и титановых минералов (ильменита?), может быть пластинчатого типа. А их “тонкость”, по-видимому, такова, что мы не фиксируем её даже с помощью столь современного электронного микроскопа, как ''Сгпшсап".

Платиноносностьапатит-магнетит-ильменитовых руд и горных пород Геранского массива Результаты определения благородных металлов в рудах и горных породах Маймаканского, Гаюмского, Давакитского и Гербиканского месторождений приведены в таблицах 4 и 5.

Содержание элементов платиновой группы, золота и серебра в апатит-магнетит-ильмеиитовых рудах Геранского массива, мг/т

Месторождение п Яи Ші Реї Ов ІГ рг Аи ЕЭПГ

Маймакан 11 <3 <2 15 5 <6 <10 <10 <200 >20

Гаюм 4 <3 <2 <20 5 <6 <10 <10 <200 >5

Давакит 3 <1 <2 <20 5 8 <10 <10 430 >13

Г ербикан 3 <1 <2 <20 5 <8 <10 <10 570 >5

Примечание: п - число проб.

Таблица 5

Содержание элементов платиновой группы, золота и серебра в горных породах Маймаканского месторождения, мг/т

Г орная порода п Яи Ші Реї Ов ІГ рг Аи ЕЭПГ

Г аббро 4 <3 <2 20 5 <6 <10 <10 <200 >25

Клинопироксенит 1 <3 4 120 5 <6 20 <10 <200 >149

Анортозит 1 <3 <2 <20 5 <6 <10 <10 <200 >5

Примечание: п - число проб.

Анализ данных этих таблиц показывает, что как в апа-тит-магнетит-ильменитовых рудах, так и в горных породах Геранского массива (габбро, анортозитах, пироксенитах) элементы платиновой группы присутствуют в низких количествах на уровне фоновых содержаний. Эта достаточно однообразная картина распределения благородных металлов нарушается лишь тем, что в рудах Давакитского и Гербиканского месторождений отмечаются относительно высокие концентрации серебра (до 0,5 г/т). Чуть более

повышенные содержания элементов платиновой группы, золота и серебра были определены в сульфидной пирит-пирротиновой с халькопиритом пробе из жилы с восточного фланга Центральной зоны Гаюмского месторождения (мг/т): палладий - 80, платина - 50, осмий - 10, родий - 5, рутений - 4, иридий - меньше 6, золото - 40, серебро - 600, сумма ЭПГ - около 150, с геохимической специализацией Рд:>Р1>0$>Я\\>Яи>\г. Такая же специализация ЭПГ наблюдается в пробе клинопироксенита Маймакан-

Рис. 3. Ламелли магнетита в ильмените. Апатит- Рис. 4. Зёрна магнетита и вростки магнетита в рутил-ильменитовая руда. Месторождение Маймакан. ильмените. Месторождение Гербикан.

На рис. 1-4: изображение во вторичных электронах, микроскоп “Сатвсап”, 11т - ильменит, - магнетит,

Ру - пироксен, 8рЬ - сфен.

ского месторождения (мг/т): палладий -120, платина - 20, осмий - 5, родий - 4, рутений - меньше 3, иридий - меньше 6.

В целом, первый опыт определения концентрации платиновых металлов на примере апатит-магнетит-ильмени-товых руд Геранского Анартозитового массива свидель-ствует о близком к кларковому уровню концентрации ЭПГ в этих рудах. И это несмотря на то, что Геранский массив принадлежит к группе мафит-ультрамофитовых формаций и обладает древним “платиновым” возрастом, в принципе благоприятным для образования концентраций элементов платиновой группы. Наши визуальные наблюдения в аншлифах и на электронном микроскопе не обнаружили в апатит-магнетит-ильменитовых рудах видимых минералов платиновой группы, что соответствует с геохимическим данным.

С другой стороны, изучение в шлифах и аншлифах данных рентгеновского и микрозондового анализа, а также наблюдения на электронном микроскопе показали, что в изученных образцах руд и горных пород Маймаканско-го, Гаюмского, Давакитского и геранского месторождений основной рудной фазой является ильменит, а не магнетит. Резкое преобладание ильменита над магнетитом является неблагоприятным минералогическим условием для накопления элементов платиновой группы, поскольку установлено, что ильменит является худшим концентратом этих элементов, чем магнетит (Лазаренков и др., 1992). Также известно, что элементы платиновой группы хорошо коррелируются с хромом и никелем и плохо с титаном - важнейшим химическим элементом анализированных руд.

Низкое содержание в апатит-магнетит-ильменитовых рудах таких носителей платиновых металлов как халькопирит и пирит при полном отсутствии важных концентратов ЭПГ - пирротина и пентландита, также является одной из минералогических причин низкого содержания элементов платиновой группы. Повышенное же содержание ЭПГ (около 0,15 г/т), наблюдавшееся в сульфидной пробе Гаюмского месторождения, далеко не столь высокое, как в сульфидах эксплуатирующихся платинометальных месторождений (граммы на тонну и больше).

Характеризуя общий стиль распределения ЭПГ в ти-тан-железных рудах Геранского анортозитовош массива, нельзя не отметить, что по низкому уровню содержания ЭПГ и характеру их распределения он весьма напоминает титаномагнетитовые слои Бушвельдского массива (Harney et al., 1990). С генетической точки зрения, если

обратиться к одной из гипотез образования апатит-маг-нетит-ильменитовых руд - в результате ликвационного процесса (Соляник, 1982), - можно констатировать, что в отличие от ликвационного сульфидного расплава, хорошо экстрагирующего элементы платиновой группы из мафит-ультраосновных магм, железо-титановый расплав, по-видимому таким свойством не обладает.

Важным положительным следствием наших исследований является установление в рудах изученных месторождений доминирующей роли ильменита и сопутствующих ему минералов титанового парагенезиса: сфена, рутила, псевдобрукита при достаточно ограниченной роли магнетита. Это обстоятельство, несомненно, увеличивает рыночную стоимость этих руд. По-видимому, руды Маймаканского месторождения можно назвать апатит-рутил-ильменитовыми в отличие от апатит-ильменитовых руд Г аюмского месторождения. В этом отношении руды Геранского массива хорошо сопоставляются с ильмени-товыми рудами месторождений Лейк-Санфорд (штат Нью-Йорк), также ассоциирующими с анортозитовыми массивами и принадлежащими к числу важнейших источников титана (Парк, Марк-Дормид, 1966).

ЛИТЕРАТУРА

1. Гаврилов В.В., Иванов В.М. Апатит-ильменит-ти-таномагнетитовые руды Джунгджурской провинции -перспективная сырьевая база // Разведка и охрана недр. 1979. №4. С. 16-20.

2. ЛазаренковВ.Г., МаличК.Н., Сахьянов Л.О. Платинометальная минерализация зональных ультраосновных икоматиитовыхмассивов. Л.: Недра, 1992. 217с.

3. ПаркЧ.Ф., Мак-Дормид. Рудные месторождения. М. Мир, 1966. 534 с.

4. Соляник А.Н. Апатитоносные габро-сиенитовые интрузивы и генезис апатит-ильменит-титаномагнетито-вых рудопроявлений хребта Джугджур // Геология руд-ныхместор. 1982. Т. 24,№5. С. 8-17.

5. Суханов М.К., Тяжелов А.Г., Журавлев Д.З., Титов В.М. О составе, рудоносности и генезисе Геранского мангерит-анортозитового комплекса хр. Джу гджур // Изв. АН СССР, сер. геол. 1990. № 8. С. 21-34.

6. Harney D.M.W., Merkle R.K.W., Cruenewaldt G. Platinum group element behavior in the Lower Part of the Zone Eastern Bushveld Complex - implication for the formation of the Main Magnetit layer // Econ. Geol. 1990. V. 85, №8. P. 1777-1790.