ГлавнаяЭти группы интрузий, наиболее широко развитые в Воронцовском эпикратонном прогибе ВКМ, выявляют достаточно отчетливую приуроченность к определенным структурно-фациальным зонам, в пределах которых образуют своеобразные пояса (рис. 1): Лосевско-Мамонский — существенно ультрамафитовых интрузий мамонского типа; Ширяевско-Озерковский — дифференцированных (расслоенных) ультрамафит-мафитовых плутонов ширяевского типа; Елань-Эртильский — сложно дифференцированных (фазных) ультрамафит-мафитовых плутонов и сопряженных с ними сульфидоносных норитовых тел (еланский тип).
Петролого-геохимический облик никеленосных дифференцированных умеренно-магнезиальных ультраосновных интрузивов Лосевско-Мамонского пояса определяется: 1) обширным сингенетическим рядом преимущественно бесполевошпатовых ультрамафитов и крайне ограниченным (менее 1%) развитием мафитов с последовательно возрастающей железистостью оливина (Fa — 14—30%), орто- (Fs — 15—33%) и отчасти клинопироксенов (Fs — 3—15%); 2) широким развитием в хромшпинелид-сульфидно-магнетитовом типе акцессорной минеральной ассоциации пирротина, халькопирита, пирита, пентландита, т. е. типичных минералов сульфидных медно-никелевых руд; 3) умеренной маг-незиальностью при повышенной железистости (ЕFeO = 11 —13%), невысокими количествами Cr2O3 (0,2—0,3%), TiO2 (0,3—0,5%), Al2O3 (1,5 — 4,5%), щелочей (0,2—1%; Na2O > K2O); 4) преобладанием палладия над платиной (Pd/Pt = 2—10), повышенным содержанием серы (0,2—0,6%), никеля и меди и четким обособлением рудообразующей (Fe—Ni—Cu—Co—S) ассоциации от силикатного (Si, Mg, Ca, Al) парагенезиса в ультрамафитах рудоносных интрузивов в отличие от безрудных, в которых Ni—Cu—Co тесно ассоциируют с магнием.
Сульфидные медно-никелевые месторождения и рудопроявления локализующиеся в наиболее обогащенных оливином ультраосновных дифференциатах, характеризуются: преимущественным развитием никель-медных и медно-никелевых (Ni/Cu = 0,6—2,0; Ni/Со = 15—20; Pd/Pt = 1,3—1,5) вкрапленных сингенетических при ограниченной роли эпигенетических (Ni/Cu = 15—17; Ni/Со = 12—14; Pd/Pt > 20) руд сравнительно простого состава (пирротин, пентландит, халькопирит, магнетит, хромшпинелиды, кубанит и др.); близкими к метеоритным соотношениями изотопов серы (b34S = -0,3/+2,9%); крайне ограниченной ролью в рудах элементов корового типа. По генетическим особенностям этот тип месторождений относится к классу собственно магматических, позднее метаморфизованных (мамонский тип).
Петролого-геохимический облик существенно мафитовых дифференцированных массивов ширяевского типа и ультрамафит-мафитовых плутонов еланского типа, магматические расплавы которого формировались при вероятном участии гранито-зеленокаменных образований архейского основания, определяется: 1) резким преобладанием мафитовых дифференциатов (до 90% объема) над ультрамафитовыми и широким развитием среди последних плагиоклазовых и роговообманковых разновидностей с высокомагнезиальным составом мафических минералов (оливин — Fa15-30, ортопироксен — Fs15-32; роговая обманка — f' = 23—32 мол.%); 2) умеренной магнезиальностью и повышенной железистостью (EFeO до 13%) и отчасти щелочностью (0,9—2,2%) и глиноземистостью (Al2O3 = 4,1—9,2%) ультрамафитов и пониженной концентрацией в них серы переменного изотопного состава (b34S = +0,4/-1,5%).
Ассоциирующие с ультрамафитовыми дифференциатами плутонов руды (Абрамовское, Вязовское, Пионерское рудопроявления), подобно мамонскому типу месторождений, являются преимущественно медноникелевыми (Ni/Cu = 1,9—2,2; Ni/Со = 10; Pd/Pt = 1,6; b34S = +0,3/-2,6%), халькопирит-пентландит-пирротиновыми с постоянным присутствием в них в незначительных количествах арсенидов и сульфоарсенидов никеля и кобальта, иногда молибденита.
Сопряженные с ультрамафит-мафитовыми плутонами Елань-Зртильского пояса высокомагнезиальные (8 < MgO < 20%) кварц- и биотитсодержащие мелко- и среднезернистые порфировидные нориты, с которыми ассоциирует сульфидный никелевый тип месторождений и рудопроявлений (Еланское, Елкинское), отличаются: 1) отчетливой минералогопетрографической и петрогеохимической комплементарностью с породами ультрамафит-мафитовых плутонов еланского типа; 2) кристалломорфологической неоднородностью породообразующих минералов (цинк- и хромсодержащий ортопироксен — Fs18-30, плагиоклаз Аn45-70, реже оливин Fa22-30 постоянным присутствием кварца, биотита (f' = 22—33 мол.%), иногда роговой обманки (f' = 15—27 мол.%) и клинопироксена, более характерного для безрудных интрузивов; 3) специфическим составом акцессорной минеральной ассоциации (высокохромистые хромшпинелиды, магнетит, ильменит, рутил, апатит, циркон, бадделеит, муассанит, периклаз, турмалин, пирротин, халькопирит, пентландит, молибденит, сфалерит, галенит, арсениды и сульфоарсениды никеля и кобальта); 4) повышенными содержаниями SiO2 (50—57%), TiO2 (0,6—0,75%), Al2O3 (9,6—13,5%), щелочей (2,5—4,9%; Na2O > K2O); 5) высокими содержаниями никеля и резким преобладанием его над медью и кобальтом (Ni/Cu = 8—50); повышенными концентрациями цинка; 6) значительной (по сравнению с известными пределами ее растворимости) обогащенностью серой (S = 0,2—0,7%) и наибольшей обедненностью ее тяжелым изотопом (b34S = -0,2/5,5%) при обратной связи между этими величинами; 7) устойчиво высокими значениями корреляционных связей Fe, Ni, Co, S. Уместно подчеркнуть, что нориты промышленно-рудоносных интрузий в известной мере как бы наследуют петрогеохимический облик постоянно присутствующих в них глубинных ксенолитов ультрамафитов — тремолититов и тальк-тремолитовых пород (типа пироксенитовых коматиитов?) архейского основания, которые характеризуются повышенной магнезиальностыо (MgO = 24,5%) и общей железистостью (FeO = 12%) при избыточном содержании SiO2 (до 55,5%), значительным преобладанием никеля над медью и кобальтом Ni/Cu = 6—10; Ni/Со — 18—20) и несколько обеднены тяжелым изотопом серы (b34S = -0,3/-1,8%), обнаруживая в этом отношении определенное сходство с изотопным составом серы архейских коматиитов KMA (b34S = +1,7/-2,1%).
Для сульфидных никелевых руд еланского типа характерны: 1) приуроченность к структурно-неоднородным мелано- и мезократовым разновидностям норитов; 2) пространственное совмещение в пределах единой рудной зоны (столба) структурно-текстурно-неоднородных типов руд (тонковкрапленные, гнездовые, шлировые, гнездово-прожилковые, брекчиевидные, вкрапленно-прожилковые, массивные), наследующих крутопадающий характер залегания сульфидоносных норитовых тел (магматических колонн); 3) несоответствие между размерностью породообразующих минералов силикатной матрицы и содержащимися в ней сульфидными выделениями, что резко отличает их от руд мамонского типа; 4) обилие в рудных зонах ксенолитов тремолититов и тальк-тремолитовых пород (типа пироксенитовых коматиитов?); 5) значительное преобладание пентландита (15—50%) над халькопиритом (3—15%) при ведущей роли пирротина; 6) тесное пространственное совмещение раннего пентландит-пирротинового (+халькопирит, хромшпинелиды, ильменит) с более поздним кобальт-никелевым арсенид-сульфоарсенидным (+молибденит, золото) парагенезисов, формирующихся из единого сульфидного расплава.
Особенностью руд еланского типа является несоответствие между составом силикатной (норитовой) матрицы и высоким содержанием в них сульфидной фракции, что ставит этот тип вне большинства известных сульфидных медно-никелевых месторождений, для которых (за исключением, пожалуй, лишь месторождения Садбери) характерна петрогеохимическая сопряженность между составом силикатной и сульфидной составляющих рудоносных магм. Руды еланского типа принадлежат к маломедистым высоконикелистым (10 < Ni/Cu < 100; 8 < Ni/Со < 20) и значительно обогащены элементами корового типа (Mo, Au, Ag, Bi, Sn, As, Sb и др.). По содержанию никеля и меди они отчетливо тяготеют к коматиит-ассоциированным рудам (рис. 2). Постоянно присутствующие в рудах хромшпинелиды относятся к высокохромистым (Cr2O3= 41,5—60%) цинксодержащим (0,2 < ZnO < 2%) разновидностям и близки к подобным минералам пикеленосных коматиитов Западной Австралии. Важно также отметить, что по величинам отношений Pd/Pt (1,6—2,6) и Pt/(Pt+ Pd)—Cu/(Cu + Ni) руды еланского типа располагаются в поле месторождений, связанных с архейскими коматиитами (рис. 3) и тем самым заметно отличаются от руд мамонского типа.
Ассоциирующие с норитами сульфидные никелевые руды значительно обеднены тяжелым изотопом серы (b34S = -0,3/-11,5%), что существенно отличает их от медно-никелевых месторождений мамонского типа и приближает к коматиит-ассоциированным месторождениям Западной Австралии и Канады (рис. 4), также обогащенных изотопно легкой серой.
Наличие в сульфидоносных норитах ксенолитов ультрамафитов, в известной мере сходных с коматиитовой породной группой, маломедистый характер руд и резкое преобладание никеля над медью, наконец, устойчивое обеднение их тяжелым изотопом серы и ряд других минералого-геохимических черт, присущих коматиит-ассоциированным месторождениям, свидетельствуют о вероятной принадлежности сульфидных никелевых руд в норитах Воронцовской структуры BKM к особому — коматиит-регенерированному типу сульфидных никелевых месторождений (еланский тип).
Предлагаемая геолого-генетическая модель формирования сульфидных никелевых руд в норитах как особого — коматиит-регенерированного — типа сульфидного никелевого рудообразования исходит из представлений: 1) о принадлежности норитов к самостоятельным продуктам глубинного расплава, поступавшего вслед за становлением крупных ультрамафит-мафитовых плутонов еланского типа, с которыми нориты связаны общностью исходной родоначальной магмы мантийного типа и структурно-тектонической сопряженностью; 2) об автономной эволюции норитового расплава и обогащении его в условиях движущейся магматической колонны в зонах интенсивной пропитки рядом петрогенных и рудообразующих элементов путем магматического замещения с экстракцией сульфидной фракции как из коматиит-ассоциированных сульфидных никелевых руд зеленокаменного пояса, наличие которого по геолого-геофизическим данным предполагается в архейском основании Воронцовской структуры ВКМ, так и частично за счет донных рудных залежей Еланского ультрамафит-мафитового плутона; 3) о внедрении различных по степени насыщенности рудным веществом норитовых магм и возможности частичной кристаллизационной дифференциации магматического расплава на пути следования к современной камере и частично в ее пределах в условиях сравнительно быстрого охлаждения (субвулканическая фация); 4) о незначительном перераспределении рудного вещества на магматической стадии внутри-камерной эволюции сульфидного расплава, обогащенного элементами как коматиит-ассоциированного сульфидного оруденения, так и рудных залежей плутона и другими компонентами корового типа; о дальнейшем обособлении его от застывающей силикатной составляющей с последовательной сменой пентландит-пирротинового (+халькопирит) кобальт-никелевым арсенид-сульфоарсенидным парагенезисом, кристаллизовавшимся из той же порции сульфидного расплава.
Магматическое замещение и переотложение сульфидов, содержащиеся в ультрамафитах архейского основания и в придонных дифференциатах плутона, предполагает высокие температуры норитового расплава. По данным экспериментальных исследований по плавлению сульфидно-окисносиликатных породных ассоциаций, переход в расплав наиболее высокотемпературной части сульфидной фракции осуществлялся при температуре не ниже 1150—1200°С, при этом значительная часть бессульфидной высокомагнезиальной (MgO > 30%) образуется при более высоких (не менее 1350—1400°С) температурах. Наличие в норитах высокобарических и высокотемпературных минералов (муассанит, периклаз), расчетные данные показывают, что температура норитового расплава, при которой могло осуществляться плавление сульфидной фракции коматиит-ассоциированного никелевого оруденения, была, вероятно, не ниже 1250°С. Вместе с тем постоянное присутствие в рудоносных норитах реликтовых высокохромистых цинксодержащих хромшпинелидов и многочисленных ксенолитов высокомагнезиальных (MgO = 24,5%) пород (тремолититы, тальк-тремолитовые породы, приближающиеся по составу к оливиновым пироксенитовым коматиитам (?)), несомненно, свидетельствуют о том, что термодинамические параметры норитовой магмы, воздействующей на рудоносную коматиитовую систему, были недостаточны для перевода в расплавленное состояние наиболее тугоплавких компонентов этой системы, формирующейся, как известно, в условиях значительных (1650°С) температур.
Быстрое продвижение расплава, обогащенного сульфидной жидкостью и флюидами мантийного и корового типа, и столь же быстрое застывание исключали возможность широкого проявления процессов внутрикамерной дифференциации, которая могла осуществляться, вероятно, лишь крайне ограниченно в условиях кристаллизующейся магмы на пути следования. В противном случае было бы весьма затруднительно объяснить незакономерное чередование различных по составу и структурно-текстурным особенностям сульфидоносных норитов, крупнозалегающее положение рудных тел (столбов) и их прерывистый характер, пространственное совмещение вкрапленных, прожилково-вкрапленных и массивных руд, согласную с общей структурой магматической колонны ориентировку сульфидной вкрапленности.
Высокомагнезиальный состав норитового расплава и избыточное количество в нем кремнезема (вследствие вероятного магматического замещения средних и кислых членов коматиитсодержащей формации и отчасти песчаниково-сланцевых отложений вмещающей рамы) предопределили в процессе становления сульфидоносных норитовых тел предпочтительную кристаллизацию ортопироксена вместо оливина, который, как отмечалось, практически отсутствует в норитах, а весь глинозем связывался с кальцием и щелочами в плагиоклаз, а также биотит, постоянно присутствующий в норитовой породной ассоциации. В процессе кристаллизации сульфидоносного расплава и образования рудных тел происходили незначительное перераспределение сульфидного вещества, обособление его от застывающей силикатной составляющей, последовательная смена пентландит-пирротинового (+халькопирит) парагенезиса кобальт-никелевым арсенид-сульфоарсенидным в условиях понижающейся температуры и все более полного перехода серы во вполне подвижное состояние. Присутствующие совместно с арсенидами и сульфоарсенидами молибденит, золото и другие типичные для высокотемпературных пост-магматических процессов минералы представляют собой, по существу, конечные продукты того же сульфидного расплава, прошедшего длительную эволюцию, трансформируясь на заключительных стадиях в пневматолитогидротермальные растворы.
Особенности формирования раннего (пентландит-пирротинового) и позднего (арсенид-сульфоарсенидного) парагенезисов, определяющих в совокупности минералого-геохимический облик никелевых руд в норитах, описаны нами ранее с использованием ряда парагенетических диаграмм (Fe—Ni—S; Ni-Co—As) при различных режимах (uО—uS; uS—uCu). Здесь же важно подчеркнуть, что арсенид-сульфоарсенидный парагенезис, включающий помимо кобальтина, никелина, леллингита, герсдорфита, раммельсбергита, смальтина-скуттерудита минералы Mo, Au, Ag, Bi, Sn, по своему характеру соответствует высокотемпературным пневматолито-гидротермальным условиям рудогенезиса с присущими этому процессу околорудными изменениями рудовмещающих пород (амфиболизация, полевошпатизация, биотитизация и др.), морфологией рудных залежей, наследующих внутреннюю структуру практически полностью закристаллизовавшейся интрузии. Высокая подвижность полиэлементной флюидо-сульфидной системы не исключает возможности появления рудных залежей с высоким содержанием арсенидов и сульфоарсенидов никеля и кобальта и сопутствующих им других минералов, т. е. появления руд вблизи сульфидоносных ортопироксенит-норитовых тел, подобных мартовскому типу.
Особое положение занимают руды в ортопироксенитах Центрального рудопроявления, располагающегося непосредственно в Еланском плутоне. По петролого-геохимическо-му облику ортопироксениты в значительной мере аналогичны наиболее меланократовым разновидностям норитов, с которыми они образуют, вероятно, единую ортопироксенит-норитовую породную группу. Согласные с элементами внутреннего строения крутопадающих ортопироксенитовых тел рудные залежи, ассоциирующие с мелкозернистыми ортопироксенитами, характеризуются сложной морфологией, значительной структурнотекстурной изменчивостью, незакономерным чередованием и постепенными переходами вкрапленных, гнездововкрапленных, шлироподобных, иногда массивных руд. Количественно преобладающие вкрапленные руды являются медно-никелевыми (Ni/Cu = 2—3; b34S = -1,1/-3,7%) халькопирит-пентландит-пирротиновыми; более ограниченно развитые шлировидные и массивные принадлежат к существенно никелевым, мало-медистым (Ni/Cu > 10; b34S = -2/-5,2%); в них значительно возрастает роль арсенидов и сульфоарсенидов никеля и кобальта, постоянно отмечаются молибденит, золото, графит. По своему составу эти руды с одной стороны, наследуют минералого-геохимический облик оруденения, присущего ранним ультрамафитовым дифференциатам Еланского плутона, а с другой — несут отчетливые признаки аналогии с рудами еланского типа. Подобная неоднородность их минералого-геохимического облика отражает, вероятно, более сложный характер взаимодействия ортопироксенитового расплава как с коматиит-ассоциированными рудами архейского основания, так и в большей мере с придонными залежами плутона, приближаясь таким образом к своеобразному и пока мало исследованному сложнорегенерированному типу сульфидного медно-никелевого оруденения.
Таким образом, в пределах BKM выделяется два наиболее важных в промышленном отношении типа месторождений медно-никелевой формации: а) медно-никелевые собственно магматические, позднее несколько метаморфизованные в ультрамафитах (мамонский тип), масштабы нике-леносности которых определяются размером интрузий и полнотой развития в сингенетически родственном ряду наиболее обогащенных оливином дифференциатов; б) никелевые в норитах (еланский тип), сформировавшиеся в результате магматического замещения и последующего переотложения ранее образованных коматиит-ассоциированного оруденения архейского основания и придонных залежей плутона (тип Садбери); ресурсные запасы подобного типа месторождений определяются пространственной сопряженностью магматических колонн норитового расплава и характером его взаимодействия с коматиит-ассоциированным никелевым оруденением архейского основания и придонными залежами дифференцированных ультрамафит-мафитовых плутонов. Эти типы месторождений, а также сульфидные медно-никелевые руды в ортопироксенитах в совокупности определяют высокую потенциальную никеленосность BKM.