Редкие минералы благородных металлов малосульфидных руд Федорово-Панского массива

Редкие минералы благородных металлов малосульфидных руд Федорово-Панского массива

H.Л. Балабонин1, А.У. Корчагин1, В.В. Субботин1'2, С.М. Карпов1, Я.А. Пахомовский1, Е.Э. Савченко1

1 Геологический институт КНЦ РАН

2 Естественно-технический факультет МГТУ, кафедра геологии и полезных ископаемых

Аннотация. В статье охарактеризованы редкие минералы платиновых металлов малосульфидных руд Федорово-Панского массива: (Au,Pd), Hg-, Au-, Sn-, Se-содержащие МПМ1, включая ЭПГ-содержащие кобальтины-герсдорфиты. Эти МПМ могут быть использованы как индикаторы генезиса руд.

Abstract. Rare minerals of the platinum group minerals (PGM) of the low grade sulphide ores of Fedorovo-Pansky massif have been described in the paper: (Au,Pd), Hg-, Au-, Sn-, Se-bearing PGM, including PGE-bearing cobaltites-gersdorfites. These minerals may be applied as indicators of ore genesis.

I. Введение

Как хорошо известно из опыта минералогических исследований (А.Е. Ферсман, Н.П. Юшкин), главные распространенные минералы, с одной стороны, и редкие акцессорные - с другой, несут разную информационную нагрузку. Для первых наиболее важными характеристиками являются оценки постоянства - изменчивости конституционных свойств (состав, структура, физические свойства) в объеме изучаемого геологического пространства; для вторых - уже само появление в породах, рудах на уровне "единичных знаков" может оказать существенную помощь в распознавании определенных породо- и рудообразующих процессов, в пространственно-временной типизации и реконструкции различных геологических обстановок.

Частично вопросы, касающиеся редких минералов, рассмотрены в нашей предыдущей статье настоящего издания.

2. Самородное золото

Золото самородное является одним из самых поздних минералов благородных металлов и обычно в виде тончайших выделений, полукайм фиксируется совместно с поздними штютцитом (Ag5-XTe3) и гесситом (Ag2Te) в краевых частях сульфидных вкрапленников, либо находится во вторичных силикатах, нередко образуя микропросечки.

Золото чрезвычайно изменчиво по составу в отношении посторонних элементов. Постоянно присутствует Ag (о пробности Au - ниже). В 35 % золотин устанавливается Pd в количестве до 6.2 %; в 9 % - Pt до 0.09 %; в 30 % - Cu до 1.16 %; в 3 % - Fe до 0.72 %; в 4 % - Bi до 0.3 %; Hg до 0.26 %.

Специфическая особенность золота интрузии заключается в чрезвычайно высокой вариации пробности: для всей интрузии она занимает почти весь возможный диапазон от 149 0/00 (высокосеребристое золото) до 946 0/00 (весьма высокопробное золото). Причем дисперсия пробности наблюдается не только для разных образцов, но и в одном аншлифе она может достигать 400 0/00.

И все же на гистограмме (рис. 1) отчетливо проявлен максимум (56.5 %) в относительно узком интервале 500-700 0/00. Важно подчеркнуть, что максимум совпадает с таким же по расслоенным интрузиям мира и резко отличен, например, от максимума в ультрамафитах (рис. 1). Так что пробность 500-700 0/00 достаточно уверенно можно считать типичной для расслоенных

1 Принятые сокращения см. в примечании к нашей предыдущей статьи в настоящем издании.

60 - " = 34 40

_20 -

г?

If ,—;—;—

| 0 200 400 600 800 1000

о

? 40 h

п п

I ' '_I

20

гс 0 Т

п = 117

0 200 400 600 800 1000 п = 23 А

I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I

0 200 400 600 800 1000 Пробность Аи

Рис. 1. Пробность золота Федорово-Панского интрузива

Балабоним Н.Л. и др. Редкие минералы благородных металлов малосульфидных руд... интрузий.

Высокая дисперсия иробности золота, практическое отсутствие в его составе Р1, типичной, например, для интрузий Скергаард и комплекса Кэп Эдвард Холм (Б1гё а1., 1991, 1995), вероятно, объясняются его очень поздней кристаллизацией в неравновесных условиях, а Р1 на этой стадии рудного процесса в растворах уже отсутствовала.

3. ЭПГ-содержащие кобальтины-герсдорфиты

Сульфоарсениды Со, N1 и Бе относятся к редким минералам и пространственно ограничены рудами 3-х участков: Пешемпахк, Ластъявр и Малый Ихтегипахк. Морфология и парагенетические соотношения с ассоциирующими минералами указывают, что они по происхождению являются метаморфическими метакристаллами.

Из данных табл. 1 хорошо видно, что эти минералы являются эффективными концентраторами ЭПГ, причем всего спектра из 6 металлов в приблизительной последовательности обогащения (по максимальным значениям) ИИ > И > Pd > 1г > 08 > Яи. Заметим, что последние 3 элемента находятся в рудах на околокларковых уровнях: доли - первые мг/т. Высокие содержания ЭПГ в кобальтинах-герсдорфитах представляют собой достаточно специфическую, хотя и не уникальную особенность интрузии и Кольской провинции в целом. Ранее сообщалось о подобных составах в рудах Карикъявра (Дистлер, Лапутина, 1981) и для интрузии г. Генеральская (Гроховская и др., 1996). За пределами Кольской провинции нам известны лишь 2 анализа из руд месторождений Пайп Майн и Садбери в Канаде (СаЬп, 1981), где уровень концентрации ЭПГ приближается к кольским сульфоарсенидам. Из других генетических типов повышенные содержания ЭПГ отмечались в кобальтинах-герсдорфитах из альпинотипных ультрамафитов Сибири, в осадочных породах.

Некоторые относительно крупные зерна кобальтина обнаруживают зональное строение. При этом от центра к краю зерен фиксируется уменьшение концентраций ЯИ, 08, 1г, И, рост - Pd, Бе, менее отчетливо Лб, разнотипное поведение Со, N1. В целом можно констатировать, что уровень накопления ЭПГ и роль каждого из них не зависит от состава кобальтинов-герсдорфитов в системе Бе-Со-№ (табл. 1).

4. ^-содержащие МПМ

В интрузиве установлено 13 минералов и фаз ЭПГ, содержащих Н^ в количестве от 0.09 до 21.9 % (табл. 2). Они фиксируются на значительной площади: от Пешемпахка на востоке до Малого Ихтегипахка на западе. Минералами-концентраторами Н§ являются самородное Ли, сульфиды, арсениды, теллуриды, плюмбид и станноарсенид. Высокая концентрация Н§ характерна для существенно палладиевых минералов, тогда как в платиновых она не превышает 1 %, что, вероятно, объясняется большим сродством к Pd (известные 3 минерала тоже палладиевые). В 3-х случаях из 14 присутствует золото. На рис. 2 показан пример ртутной палладиевой фазы (табл. 2). Ртуть, кроме того, в количестве 0.05 % зафиксирована в пентландите.

Сравнительно частое присутствие этого металла в минералах Федорово-Панского интрузива является его специфической минералого-геохимической особенностью на фоне аналогичных интрузивов всей восточной части Балтийского щита.

5. Аи-содержащие МПМ

Кроме самородного, золото также в количестве 0.12-5.8 % входит в состав минералов ЭПГ (табл. 3). Это арсениды, теллуриды, плюмбид, станно-арсенид, арсено-теллурид с постоянной примесью В1; так что "ответственными" за концентрацию золота являются всего три элемента: Лб, Те, В1 - те же, что образуют с Ли его собственные (утвержденные) минералы. Химическое сродство Ли к Pd и И примерно равное в разных минералах, но в меренскиитах-мончеитах Ли фиксируется исключительно в последних с частотой встречаемости 11 %.

Пространственное развитие Ли-содержащих МПМ неоднородное: ограничено Панским блоком. В рудопроявлениях Федоровых тундр реже встречается и самородное золото. Столь очевидное различие несомненно определяется пониженной концентрацией Ли в рудах последних (табл. 3).

Помимо МПМ, золото входит в состав пирротина (до 0.15 %) и самых поздних минералов -теллуридов серебра (до 0.29 %).

Необходимо отметить, что Аи-содержащие мончеиты - это достаточно уникальное явление.

Рис. 2. Растровый снимок срастания ртутно-палладиевой фазы (справа) и котульскита. Увел. 100. а - в отраженных электронах; б - в характеристических лучах Pd; в - Те; г - Н§

Таблица 1. Состав ЭПГ-содержащих кобальтииов, герсдорфита из малосульфидных руд Федорово-Панского массива

№ п/п 1 2 3 4 5 6 7

Эл-ты мас.% ф.е. мас.% ф.е. мас.% ф.е. мас.% ф.е. мас.% ф.е. мас.% ф.е. мас.% ф.е.

Яи 0.05 0.001 0.16 0.002 н.о. н.о. н.о. н.о. н.о.

0.87 0.014 1.57 0.025 4.13 0.068 0.70 0.011 2.00 0.032 2.41 0.039 4.15 0.068

ра 0.92 0.014 1.52 0.024 0.98 0.015 1.11 0.017 0.73 0.011 0.58 0.010 0.09 0.001

08 н.о. н.о. н.о. 0.013 н.о. н.о. н.о. н.о.

1г н.о. н.о. 0.24 н.о. н.о. 0.01 0.02

Р1 0.70 0.006 0.48 0.004 1.54 0.002 0.18 0.002 0.40 0.003 0.50 0.004 0.50 0.004

Со 23.11 0.647 21.16 0.593 18.98 0.544 19.89 0.567 18.48 0.521 17.89 0.501 17.32 0.493

N1 н.о. 6.34 0.179 6.33 0.182 7.81 0.223 7.87 0.223 8.65 0.243 8.45 0.242

Ее 5.40 0.160 5.70 0.169 5.77 0.174 5.76 0.173 6.72 0.200 6.14 0.181 6.33 0.190

I 0.999 0.996 0.998 0.994 0.991 0.977 0.998

А8 44.27 0.975 43.86 0.968 42.66 0.963 44.37 0.995 44.90 0.996 43.33 0.954 44.14 0.989

Б 19.92 1.025 20.11 1.036 19.66 1.037 19.28 1.011 19.56 1.014 20.78 1.069 19.30 1.011

I 2.001 2.004 2.000 2.006 2.010 2.023 2.000

Coaт.кoл./Nlaт.кoл. 4.11 3.32 2.99 2.54 2.34 2.06 2.04

I 100.84 100.91 100.30 99.08 100.68 100.29 100.31

№ п/п 8 9 10 11 12 13

Эл-ты мас.% ф.е. мас.% ф.е. мас.% ф.е. мас.% ф.е. мас.% ф.е. мас.% ф.е.

Яи н.о. н.о. н.о. н.о. н.о. н.о.

2.57 0.041 4.02 0.067 1.14 0.019 1.76 0.029 н.о. 1.30 0.022

ра н.о. н.о. 1.16 0.019 н.о. 1.21 0.020 9.52 0.156

08 н.о. 0.29 0.003 н.о. н.о. н.о. 0.25 0.002

1г 0.05 0.0005 1.17 0.010 0.11 0.001 н.о. н.о. н.о.

Р1 0.61 0.005 1.77 0.016 0.65 0.006 0.70 0.006 0.13 0.001 0.39 0.003

Со 17.00 0.472 15.73 0.456 17.89 0.520 15.68 0.447 17.54 0.514 8.27 0.245

N1 8.60 0.239 8.18 0.238 10.39 0.303 9.66 0.276 11.00 0.324 12.75 0.380

Ее 8.10 0.237 6.16 0.189 3.88 0.119 7.55 0.227 4.13 0.128 5.65 0.177

I 0.994 0.979 0.986 0.985 0.990 0.987

А8 43.29 0.944 43.91 1.002 42.99 0.982 44.44 0.996 43.09 0.993 42.02 0.980

Б 20.82 1.061 19.10 1.019 19.33 1.032 19.31 1.012 18.85 1.015 18.95 1.033

I 2.006 2.021 2.014 2.008 2.010 2.013

Соат.кол./ №й/г]к/ 1.97 1.92 1.72 1.62 1.59 0.65

I 101.05 100.89 97.54 99.63 96.27 99.14

Примечание. 1. Рудопроявления: № 1,2 - Малый Ихтегипахк; № 3-9,11 - Ластъявр; № 10,12,13 - Пешемпахк; 2. н.о. - элемент не обнаружен; 3. В сумму анализов включено: № 12 - 0.04 % Си, 0.17 % 0.06 % БЬ, 0.05 % Те; № 13 - 0.04 % Си.

Таблица 2. Состав и кристаллохимические формулы ^-содержащих минералов и фаз ЭПГ из малосульфидных руд Федорово-Панского массива

№ п/п 1 2 3 4 5 6 7

Эл-ты мас.% ф.е. мас.% ф.е. мас.% ф.е. мас.% ф.е. мас.% ф.е. мас.% ф.е. мас.% ф.е.

Ра 19.83 0.333 74.07 16.837

И 55.45 0.508 70.26 14.120 76.25 4.686 57.20 4.826 56.36 8.717

^ 0.26 0.002 0.42 0.004 0.86 0.169 0.77 0.046 0.34 0.041 0.43 0.035 0.26 0.039

Ее 1.13 0.036 0.26 0.184 0.16 0.035 0.22 0.094 0.22 0.064 0.45 0.241

N1 3.50 0.106 7.61 5.082 0.22 0.061

Си 0.67 0.017 0.73 0.021 0.06 0.022

Ag 28.25 0.414

Ли 70.54 0.567

В1 2.39 0.451 3.77 0.216

I 1.008 20.006 4.983 16.994 4.986 8.997

Б 17.76 0.990 18.80 22.994 18.76 7.017

Л8 24.23 7.822 40.44 8.886 41.98 16.907

В1 0.08 0.010 1.63 0.128 0.66 0.096

I 99.72 98.93 0.992 100.18 22.994 99.71 7.017 99.92 8.006 100.15 9.014 99.71 17.003

Формулы (Ли,Лй) (р1,ра,N1)1.0180.99 Р115ш№5.00Б22.99 Ра18.00В1Б15.00 Ра17.00Л§8.00 №4.99^9.01 ^9.00^17.00

Рудопроявления: № 1,3,4 - Пахкварака; № 2 - Вост. Киевей; № 5,6 - Мал. Ихтегипахк; № 7 - Массив-1. В сумму анализов включено: №2 - 0.11 % Бе; № 5 - 0.92% Те; 3. № 3-7 - фазы ПМ.

Таблица 3. Состав Ли-содержащих минералов и фаз ЭПГ из малосульфидных руд Федорово-Панского массива

№ п/п 1 2 3 4 5 6 7

Эл-ты мас.% ф.е. мас.% ф.е. мас.% ф.е. мас.% ф.е. мас.% ф.е. мас.% ф.е. мас.% ф.е.

ра 69.6 4.681 0.4 0.017 57.88 2.831 21.14 2.902 75.16 2.952 28.91 8.610

И 40.6 0.932 41.6 0.977 51.95 3.890 0.71 0.015 0.32 0.051

Ли 5.8 0.210 1.4 0.032 1.6 0.037 0.16 0.004 1.66 0.123 0.12 0.003 0.19 0.031

Ее 0.28 0.026 0.06 0.004 0.37 0.209

N1 0.02 0.004 0.09 0.006 0.16 0.085

Си 1.92 0.157 0.31 0.072 0.04 0.003

^ 2.9 0.103 0.50 0.013

I 4.994 0.981 1.014 3.031 6.991 2.983 9.616

Л8 21.0 2.006 1.84 0.359 8.09 0.451

Бп 20.06 2.469 3.12 0.110

Те 56.8 1.993 54.1 1.944 1.30 0.149 13.77 0.451 65.61 16.294

РЬ 37.36 0.938

В1 1.2 0.026 1.9 0.042 1.04 0.026 0.45 0.032 0.28 0.005 4.28 0.650

I 99.3 2.006 100.4 2.019 99.2 1.986 99.23 0.968 98.94 3.009 100.45 1.017 99.91 17.014

РазЛ82 РОе2 РОе2 Ра3.03 РЬ0.97 (Р1,Рф7.01(8п,Л5)2.99 Ра298(Л8,Те)1.02 Ра8.99В11.00Те16.01

1. Рудопроявления: №1 - НРГ; №2,3,5,6 - Вост. Киевей; №4 - Юж. Сулейпахк; №7 - Пешемпахк; 2. В сумму анализов включено: №4 - 0.10% БЪ; №7 - 0.07% Б; 3. №1, 5-7 -фазы ПМ; №2,3 -мончеит; №4 - звягинцевит; 4. №1 - по данным (Додин и др., 1994); №2 - (Кривенко и др., 1991); 5. Формулы даны без элементов-примесей (менее 5 ат.%).

Таблица 4. Состав Бп-содержащих минералов ЭПГ из малосульфидных руд Федорово-Панского массива

№ п/п 1 2 3 4 5 6 7 8

Эл-ты мас.% ф.е. мас.% ф.е. мас.% ф.е. мас.% ф.е. мас.% ф.е. мас.% ф.е. мас.% ф.е. мас.% ф.е.

ра 65.97 10.178 21.14 2.886 42.04 15.874 35.61 0.780 35.45 0.780 39.97 13.310 44.17 7.422 75.16 2.951

Р1 0.19 0.016 51.95 3.870 0.81 0.075 0.71 0.015

Ее 0.10 0.030 0.20 0.052 1.51 0.483 0.06 0.005

0.31 0.116 10.92 0.236 10.79 0.234 17.30 5.684

Аи 1.01 0.084 1.66 0.122 0.12 0.003

Щ 8.20 0.671

I 10.979 7.006 15.990 1.016 1.014 18.994 8.016 2.983

Бп 5.66 0.783 20.06 2.456 0.19 0.064 0.80 0.016 0.80 0.015 3.25 0.971 7.82 1.178 3.12 0.110

Б 0.10 0.051 0.77 0.429

А8 14.54 3.187 1.84 0.358 0.49 0.116 8.09 0.451

Те 1.30 0.148 48.42 15.247 53.03 0.968 52.96 0.971 29.74 8.260 36.43 5.105 13.77 0.451

В1 0.45 0.032 8.84 1.699 4.58 0.776 1.47 0.125 0.28 0.005

I 95.77 4.021 98.94 2.994 99.80 17.010 100.36 0.984 100.00 0.986 94.84 10.007 93.89 6.983 100.45 1.017

Формулы Раю.98(А8,Бп)4.02 (Р1,ра)7.01(Бп, А8)299 Ра15.99(Те, В1)17.01 (ра,Ам) 1.02Те0.98 (ра,Ам) 1.01 Те0.99 (ра^)19.00 БпТе9.00 ра8.02(Те,8п)з.98 (Те,Б) рё2.9в(А8,Те)1.02

Примечание. 1. Рудопроявления: № 1,3,4-7 - Малый Ихтегипахк; № 2,8 - Восточный Киевей; 2. В сумму анализов включено: № 2 - 0.02 % N1, 0.31 % Си; № 7 - 0.22 % Са, 0.21 % БЪ; № 8 - 0.09 % N1, 0.04 % Си; 3. № 1-8 - фазы платиновых металлов; 4. Формулы даны без элементов-примесей (менее 5 ат.%).

6. Sn-содержащие МПМ

Олово спорадически фиксируется исключительно в палладиевых минералах в количестве 0.19-20.1 % (табл. 4). Его концентрируют арсениды, теллуриды, арсено-теллуриды с примесью Bi. Три элемента Te, As и Bi обнаруживают, таким образом, наибольшее сродство к олову. Содержащие его фазы характеризуются крайне локальным характером развития: из 8 фаз 6 установлены на Малом Ихтегипахке и 2 - на Восточном Киевее. В отличие от Hg и Au, Sn в составе МПМ не выделяет Федорово-Панский интрузив среди прочих в восточной части Балтийского щита: наоборот, этот металл в составе МПМ типичен для Кольской провинции, Карелии и Финляндии. По разнообразию Sn-содержащих МПМ руды Балтийского щита уступают лишь рудам Норильского района.

7. Se-содержащие минералы

Se-содержащие минералы отмечаются редко, но для этого низкокларкового элемента (50 мг/т) в "ураганных" количествах. Собственный минерал - единственный из ряда галенит PbS - клаусгалит PbSe содержит 13.2 % селена. В других минералах зафиксировано (г/т): брэггит - 1100, шгюгцит - 1300, сфалерит - 1000, пентландит - 400. Практическое отсутствие собственных минералов Se объясняется его рассеянием при повышенных температурах в главных сульфидах; и лишь на самых поздних стадиях рудного процесса он концентрируется. Важно подчеркнуть, что даже редкие находки высоких содержаний Se в минералах подтверждают имеющиеся у нас геохимические данные об уникально высокой величине отношения Se/S в рудах Федорово-Панского интрузива.

8. Заключение

Редкие МБМ и неназванные фазы, хотя и обнаружены в качестве единичных зерен, существенно дополняют информацию о составе руд Федорово-Панского массива и о минералогии ЭПГ в широком плане.

• Наличие главных минералов ЭПГ в рудах массива (висмуто-теллуриды, сульфиды, сперрилит) отражает основной минерально-геохимический профиль всей Кольской платинометальной провинции и сопредельных территорий Карелии и Финляндии. Редкие минералы и фазы ПМ определяют специфику формирования руд отдельных интрузий на фоновом территориальном уровне.

• Ни в одном из главных МПМ не обнаружены Ru, Os, Ir, Cd, установленные в составе редких МПМ и фаз. Высокая изоморфная емкость и экстрагирующая способность в отношении микроэлементов, которые содержатся в породах и рудах на субкларковом уровне, делает МПМ чуткими индикаторами геохимических условий среды рудогенеза. Минералы, имеющие в своем составе Ru, Os, Ir, Hg, Se, Au указывают на мантийный источник рудного вещества, а содержание Pb, Cd, Sn, Ag - на возможнуую контаминацию расплавов коровым материалом.

• Находки неназванных фаз с необычной стехиометрией (отношения d-элемент/р-элемент 1:3; 2:5; 3:7 и др.) при наличии аналогичных синтетических соединений говорят о большом потенциале открытия новых минералов и о развитии в минералогии будущего новых концепций.

Литература

Bird D.K., Arnason J.G., Brandris M.E., Nevle R.J., Radford G., Bernstein S., Gannicott R.A. and Kelemen P.B. A gold-bearing horizon in the Kap Edvard Holm complex, East Greenland. Econ. Geol., v.90, No.5, p.1288-1300, 1995. Bird D.K., Brooks C.K., Gannicott R.A. and Turner P.A. A gold-bearing horizon in the Skaergaard

intrusion, East Greenland. Econ. Geol, v.86, No.5, p.1083-1092, 1991. Cabri L.J.(ed) Platinum-group elements: Mineralogy, geology and recovery. Canad. Inst. Mining. Metallurgy, v.23, 267 p., 1981.

Агафонов Л.В., Кужугет K.C., Ойдуп Ч.К., Ступаков С.И. Самородные металлы в гипербазит-базитах

Тувы. Новосибирск, 86 е., 1993. Гроховская Т.Л., Лапутина И.П., Кузнецов Г.С., Муравицкая Г.Н., Соколов C.B., Тельнов В.А., Большаков А.Н. Платино-медно-никелевое оруденение расслоенного интрузива горы Генеральской (Печенгский рудный район, Кольский полуостров). Геология рудных месторождений, т.38, № 3, с.211-225, 1996. Дистлер В.В., Лапутина И.П. Необычная ассоциация минералов платиновых металлов из расслоенного габбро-норит-лерцолитового массива на Кольском полуострове. Изв. АН СССР, сер. геол., № 2, с.103-105, 1981.

Додин Д.А., Чернышов Н.М., Полферов Д.В., Тарновецкий Л.Л. Платинометальные месторождения мира. Платинометальные малосулъфидные месторождения в ритмично расслоенных комплексах. М., АОГеоинформмарк, т.1, кн.1, 279 е., 1994. Кривенко А.П., Толстых Н.Д., Веселовский H.H., Майорова О.Н. Золотосодержащие теллуриды платиноидов и палладистое золото в габбро-норитах Панского массива на Кольском полуострове. Докл. АН СССР, т.319, № 3, с.725-729, 1991.