Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер




15.09.2020


15.09.2020


15.09.2020


04.09.2020


03.09.2020


03.09.2020


21.08.2020


05.08.2020


05.08.2020


05.08.2020





Яндекс.Метрика
         » » Генетическая модель платиновой минерализации сульфидных медно-никелевых руд

Генетическая модель платиновой минерализации сульфидных медно-никелевых руд

21.10.2017

В рудах медно-никелевых месторождений, генетически связанных с интрузиями базитов — ультрабазитов, постоянно присутствуют элементы платиновой группы (ЭПГ). Одним из важных результатов изучения платиновой минерализации медно-никелевых руд, полученных за последние 10—15 лет, является вывод о том, что ЭПГ в рудах находятся в двух основных формах: в виде твердых растворов в главных рудообразующих сульфидах — пирротине и пентландите; в виде самостоятельных минералов платиновых металлов (МПМ), преимущественно минералов платины и палладия, число которых в настоящее время превышает 60.
Образование платиновой минерализации тесно связано с процессами формирования самих медно-никелевых руд. В генетической модели этих руд, включающей геолого-тектонические и петрологические аспекты, для нас важны следующие ее положения.
1. Медно-никелевые руды возникают при кристаллизации магматической несмешивающейся сульфидной жидкости, поступающей вместе с силикатным расплавом из глубинных, вероятно мантийных, уровней. Изучение норильских и других месторождений показывает, что осуществляется также самостоятельное внедрение сульфидного расплава.
2. Дифференциация сульфидного расплава приводит к его разделению на обогащенную железом и обогащенную медью сульфидные жидкости.
3. Сульфидные расплавы в качестве второстепенных компонентов всегда содержат ЭПГ.
Согласно этой модели, преобладающие среди ЭПГ платина и палладий, растворенные в сульфидном расплаве, при его кристаллизации либо входят в виде твердых растворов в сульфиды, либо группируются с другими находящимися в расплаве второстепенными компонентами (оловом, свинцом и др.) и образуют интерметаллические соединения. Детальное изучение особенностей нахождения ассоциаций МПМ в различных типах медно-никелевых руд позволило получить доказательства более сложных условий образования платиновой минерализации.
Вкрапленные руды норильских месторождений образуются при кристаллизации капель сульфидного расплава, обособившихся в силикатном расплаве. После дифференциации сульфидного расплава на «пирротиновую» и «халькопиритовую» составляющие практически весь палладий концентрируется в расплаве «сульфида железа» и при его кристаллизации входит в состав Mss, а затем пентландита, не образуя самостоятельных минералов. Платина входит в состав куперита, изоферроплатины и реже сперрилита, которые встречаются в виде мелких хорошо ограненных кристалликов, размером от 10 до 50 мкм (рис. 1), что позволяет предполагать возможность их непосредственной кристаллизации из сульфидного расплава. Характерно, что зерна куперита и изоферроплатины приурочены к моноклинному пирротину. Состав минералов платины и ассоциирующих с ними сульфидов железа приведен в табл. 1. Эти данные позволяют сделать вывод о сравнительно высокой фугитивности серы при образовании этих МПМ, что согласуется с данными А. Мостерта с соавторами по месторождениям Рифа Меренского.


Следует отметить, что существует точка зрения об образовании куперита за счет Pt—Fe сплава низкой железистости. Основанием для подобного заключения послужили находки срастаний куперита и изоферроплатины в Рифе Меренского. По нашему мнению, подобные находки скорее свидетельствуют о более поздних преобразованиях Pt3Fe, выделившейся из магматического расплава. В норильских вкрапленных рудах срастания подобного типа не установлены.
На вопрос о причинах образования сульфида платины или Pt—Fe сплавов пока нет однозначного ответа. По мнению К. Вермаака и Л. Хендрикса, на образование этих минералов наряду с fS2 может влиять пересыщение интерстиционных вкрапленников железом. Гипотеза Е. Кинлоха, основывающаяся на пространственной разобщенности PtS и Pt3Fe в Рифе Меренского, связывает образование изоферроплатины с высокими значениями fO2. Наши экспериментальные данные свидетельствуют о разделении процессов образования изоферроплатины и куперита: состав соединений платины в ассоциации с сульфидами железа регулируется активностью Fe. Сера ведет себя «инертно». Куперит образуется, если железа недостаточно для кристаллизации Pt-Fe сплавов. В противном случае в ассоциации с изменяющимся по составу пирротином образуются Pt—Fe сплавы различной железистости: в ассоциации с моноклинным пирротином — Pt3Fe, а в ассоциации с гексагональным пирротином и троилитом (при повышенной температуре) — тетраферроплатина.
При формировании сплошных руд норильских месторождений дифференциация сульфидного расплава приводила к отделению больших объемов обогащенного медью расплава, в котором концентрировались платина, палладий и другие элементы, такие как Sn, Pb, As, Sb, Bi.

Ранее было показано, что кристаллические зерна МПМ среди сульфидов обладают всеми признаками, типичными для метакристаллов: скелетными формами (рис. 2), неравномерным, часто ступенчатым развитием отдельных граней, присутствием в МПМ включений халькопирита, талнахита, кубанита, пирротина, совместным нахождением хорошо образованных и недоразвитых кристаллов скелетного типа. Особенно показательно присутствие наряду с кристаллическими зернами типичных прожилков МПМ, секущих сульфиды (рис. 3). Некоторые прожилки обладают характерными ступенчатыми ограничениями, обусловленными ростом МПМ в окружающие сульфиды. Эти данные определенно свидетельствуют об образовании МПМ сплошных руд позже кристаллизации главных рудообразующих сульфидов — пирротина, минералов группы халькопирита, пентландита. В тесной ассоциации с МПМ нередко встречаются галенит, сфалерит и хлорсодержащий джерфишерит. Низкотемпературные гидротермальные минералы — магнетит поздней генерации, валлериит, макинавит и другие — образуются позже МПМ. Весьма интересен факт нахождения в призальбандовых частях сульфидных жил и залежей оторочек и скоплений магнетита, к которым нередко бывают приурочены кристаллы апатита и увеличение в этих участках, особенно вдоль верхнего зальбанда, числа зерен МПМ.
Типичной особенностью МПМ, представленных в сплошных халькопиритовых рудах разнообразными интерметаллическими соединениями палладия, реже платины с Sn, Pb, Cu, Fe, Ni, Bi, Sb, Te, Ag и другими элементами, является их срастание друг с другом. Часто они образуют агрегаты, в которых принимают участие до шести или семи различных минералов.

Приведенные выше данные о позднем образовании МПМ по отношению к главным сульфидам свидетельствуют о том, что кристаллизация МПМ происходила не непосредственно из сульфидного расплава, а из обособившейся из него остаточной жидкости. В состав такой жидкости помимо Pt, Pd, Sn, Pb, As, Sb, Bi и других элементов входили летучие компоненты, в частности хлор. Ранее приводились подтверждающие это данные. Об участии хлора при формировании МПМ можно также судить по упоминавшейся выше тесной ассоциации их с хлорсодержащим джерфишеритом и обнаружению в сплошных рудах хлорида палладия и висмута (Pd4Bi5Cl3) в срастании с другими МПМ. В последнее время многие зарубежные исследователи платиновых месторождений Стиллуотер и Бушвельдского комплекса отмечают существенную роль летучих компонентов в процессе переноса ЭПГ. Проблеме участия летучих компонентов в формировании платиновой минерализации этих месторождений было посвящено много сообщений на состоявшемся в 1985 г. в Канаде IV Международном платиновом симпозиуме. Е. Матез и др. в качестве доказательства активности богатых хлором флюидов приводят широкое распространение обогащенных хлором биотита и апатита в богатых ЭПГ зонах Стиллуотера и Бушвельда.
При кристаллизации сульфидов остаточная обогащенная ЭПГ жидкость распределялась среди них в виде диспергированных капель, проникала по микротрещинкам, накапливалась в призальбандной части жил и залежей, где расположены отмечавшиеся выше магнетит-апатитовые каймы. Состав остаточной жидкости в различных, даже близко расположенных участках, по-видимому, был несколько различен, о чем можно судить по составу МПМ в полиминеральных агрегатах.

Некоторые полиминеральные агрегаты МПМ бывают представлены зональными срастаниями слагающих их минералов (рис. 4, А, Б, В), в которых удается установить интересную последовательность их образования. Соотношения минералов в срастаниях и их состав (табл. 2) приводят нас к выводу, что минералы PtFe и (Pd, Pt)6Cu(Sn, Pb)2 возникли путем преобразования первоначальных кристаллических зерен рустенбургита — (Pt, Pd)3Sn, нередко встречающихся среди халькопирита (рис. 4, Г; табл. 2, анал. 11). Начальная стадия преобразования (рис. 4, А; анал. 1) характеризуется появлением каймы минерала (Pd, Pt)5Cu(Sn, Pb)2 (анал. 2) и очень тонкой каемки PtFe (анал. 3) по краю рустенбургита. Дальнейшее преобразование приводит к тому, что площадь развития рустенбургита сокращается и он слагает лишь центральную часть срастания (рис. 4, Б; табл. 2, анал. 4). При этом помимо (Pd, Pt)5Cu(Sn, Рb)2 (анал. 1) и PtFe (анал. 7) около рустенбургита возникает кайма мелких выделений атокита — (Pd, Pt)3(Sn, Pb) (табл. 2, анал. 5). Полное преобразование (рис. 4, В) характеризуется развитием толстой каймы PtFe (анал. 10) вокруг станнопалладинита — (Pd, Pt)5Cu(Sn, Pb)2 (анал. 8), среди которого располагаются небольшие реликты рустенбургита (анал. 9). Сопоставление состава рустенбургита и новообразованных минералов показывает, что преобразование происходило с привносом меди и отчасти свинца.
Таким образом, зональные срастания МПМ свидетельствуют о длительном последовательном формировании МПМ.

Рассмотренные выше зональные срастания МПМ с различной степенью замещения интерметаллидов Pd и Pt Сu-содержащими интерметаллидами этих металлов свидетельствуют о явлениях преобразования МПМ в заключительную стадию рудообразования. Подтверждением этого может являться и наблюдаемое в талнахитовых рудах замещение пентландита хлорсодержащим джерфишеритом (16,5% Cu, 1,5% Cl) и медистым пентландитом, в котором содержание меди достигает 7,5%. При этом в одном шлифе джерфишерит, медистый пентландит и зональные срастания МПМ могут находиться совместно с первичными минералами, не затронутыми замещением. Эти наблюдения приводят нас к выводу о том, что зональные срастания МПМ в сплошных и экзоконтактовых рудах возникают в результате взаимодействия сформированных ранее зерен МПМ и окружающих их сульфидов меди и железа с наиболее поздними порциями остаточных растворов.
Подтверждением возможности образования интерметаллидов палладия из гидротермальных хлоридных растворов при температурах 300— 400°С явились эксперименты по изучению фазообразования в системах Pd—Sn—HCl и Pd—Sn—Cu—HCl (0,1N HCl, Pобщ = 1 кбар). Удалось синтезировать аналоги минералов атокита (Pd3Sn), паоловита (Pd2Sn), таймырита (Pd9Sn4Cu3), станнопалладинита (Pd5Sn2Cu) и кабриита (Pd2SnCu). Эти результаты согласуются с представлениями о формировании МПМ в заключительную стадию кристаллизации сульфидных медно-никелевых руд, а последовательность кристаллизации от Pd—Sn к Pd—Sn—Cu фазам подтверждает образование Pd(Pt)—Cu—Sn минералов позже Pd(Pt)—Sn.
Таким образом, особенности нахождения и условия образования ассоциаций МПМ норильских месторождений существенно отличаются в различных типах медно-никелевых руд. Главными минералами вкрапленных руд в интрузивных габбро-долеритах являются изоферроплатина и куперит, отсутствующие в сплошных рудах, для которых характерны интерметаллиды палладия и тетраферроплатина.
По условиям образования различаются три типа ассоциаций МПМ:
1) зерна МПМ, кристаллизующиеся непосредственно из сульфидного расплава (изоферроплатина, куперит во вкрапленных рудах);
2) метакристаллы, прожилки и полиминеральные срастания МПМ, образующиеся из остаточной жидкости, обогащенной Pt, Pd, Sn, Pb, Sb, Bi, Cu, Ag, Au, Ni и летучими компонентами (разнообразные интерметаллиды палладия в сплошных рудах, сложенных минералами группы халькопирита);
3) зональные срастания МПМ, возникающие в результате взаимодействия ранее образованных МПМ и окружающих их сульфидов с остаточной жидкостью или более поздними гидротермальными растворами (Сu-содержащие интерметаллиды Pd и Pt сплошных руд).
Все приведенные материалы являются основой предлагаемой модели образования ассоциаций минералов платиновых металлов и позволяют установить место платиновой минерализации в общем процессе формирования медно-никелевых сульфидных месторождений. As,