Mineral assemblages and the genesis of platinum metal mineralization of the Vuruchuayvench intrusion (Kola Peninsula, Russia)

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The layered Vuruchuaivench intrusion is located in the eastern part of the Baltic Shield and is part of the Early Paleoproterozoic Monchegorsk Intrusive Complex. The platinum-metal mineralization of IW is localized within the stratiform platinum-bearing horizon of the reef type with a length of about 2 km and a thickness of 1-3 m, in some boreholes up to 15–20 m.

The dissemination of Fe-Cu-Ni sulfides containing the platinum-group minerals, silver and gold is confined to areas of gabbronorites and anorthosites of massive and taxitic texture, with a wide development of fluid-bearing minerals in the intercumulus of cumulative phases. The uniform distribution of petrogenic, rare and rare earth elements in the rocks of the platinum-metal reef (PGE-reef) and its host rocks indicates the formation of gabbronorites during intra-chamber differentiation without additional portions of the melt.

The composition and ratios of platinum group minerals (PGMs) with sulfides and silicates suggest a close genetic relationship between PGMs and igneous sulfides. As the temperature decreases, primary PGMs and sulfides are modified under the influence of high-temperature magmatic fluids and hydrothermal solutions, with the formation of a wide range of PGMs. The ores are dominated by palladium arsenides, stibioarsenides, and bismuth tellurides.

A special role in the formation of platinum-metal mineralization in the Vuruchuaivench intrusion is played by the separation of an immiscible arsenide melt with the formation of numerous drop-shaped, globular intergrowths predominated by Pd-Ni-arsenides and Pd-stibioarsenides. In some sulfide scattered impregnations, instead of globules consisting of palladium and nickel arsenides, platinum diarsenide (sperrylite) occurs. The formation of specific platinum-metal associations is apparently due to the addition of As, Sb, and other incompatible elements to the magma during extensive assimilation of Archean crustal rocks.

Full Text

Restricted Access

About the authors

T. L. Grokhovskaya

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy and Geochemistry of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: tgrokhovskaya@gmail.com
Russian Federation, 35, Staromonetny Per., Moscow, 119017

References

  1. Бычкова Я.В., Синицын М.Ю., Петренко Д.Б., Николаева И.Ю., Бугаев И.А., Бычков А.Ю. Методические особенности многоэлементного анализа горных пород методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой // Вестн. Моск. Ун-та. Сер. 4. Геология. 2016. № 6. С. 56–63
  2. Гребнев Р.А., Рундквист Т.В., Припачкин П. В. Геохимия основных пород платиноносного массива Вуручуайвенч (Мончегорский Комплекс, Кольский регион) // Геохимия. 2014. № 9. С. 791–806.
  3. Гриненко Л.Н., Гриненко В.А., Ляхницкая И.В. Изотопный состав серы сульфидов медно-никелевых месторождений Кольского п-ова // Геология руд. месторождений. Т. 9. № 4. 1967. С. 3–17.
  4. Гроховская Т.Л., Бакаев Г.Ф., Шелепина Е.П., Лапина М .И. Лапутина И.П.. Платинометальная минерализация в габброноритах массива Вуручуайвенч, Мончегорский плутон (Кольский полуостров) // Геология руд. месторождений. 2000. Т. 42. № 2. С. 146–160.
  5. Гроховская Т.Л., Г.Ф. Бакаев, В.В . Шолохнев, Лапина М.И., Муравицкая Г.Н., Войтехович В.С. Рудная платинометальная минерализация в расслоенном Мончегорском магматическом комплексе (Кольский полуостров, Россия) // Геол. руд. месторождений. Т. 45. № 4. 2003. С. 329–352.
  6. Гроховская Т.Л ., Иванченко В.Н., Каримова О.В., Грибоедова И.Г., Самошникова Л.А. Г еологическое строение, минералогия и генезис ЭПГ-минерализации массива Южная Сопча, Мончегорский комплекс, Россия // Геология руд. месторождений. 2012. Т. 54. № 5. С. 416–440.
  7. Гроховская Т.Л., Тевелев А.В., Носик Л.П. Процессы формирования платинометальной минерализации в массиве Мончетундра, Кольский полуостров // Минерагения Докембрия: матер. Всеросс. конф. Петрозаводск: КарНЦ РАН. 2009. C. 68–71.
  8. Елисеев Н. А., Елисеев Э.Н, Козлов В.К., Лялин П.В., Маслеников В.А. Геология и рудные месторождения Мончегорского плутона. М.: Изд-во АН СССР, 1956.
  9. Иванова Т.Н. Структура массива Нюд-Поаз (Монче-тундра) // Ультраосновные и основные интрузии и сульфидные медно-никелевые месторождения Мончи. Л., 1953. С. 87-111.
  10. Иванченко В.Н., Давыдов П.С., Дедеев В.А., Кнауф В. В. Основные черты геологического строения месторождения Вуручуайвенч // Проект Интеррег-Тасис: стратегические минеральные ресурсы Лапландии – основа устойчивого развития Севера/ Сборник материалов проекта, выпуск II. Апатиты.: Изд-во КНЦ РАН. 2008. С. 82–87.
  11. Иванченко В.Н., Давыдов П.С. Основные черты геологического строения проявлений МПГ южной части Мончегорского рудного района / Проект Интеррег-Тасис: стратегические минеральные ресурсы Лапландии – основа устойчивого развития Севера. / Сборник материалов проекта, выпуск II. Апатиты.: Изд-во КНЦ РАН. 2009. С. 70–78.
  12. Кнауф В.В., Давыдов П.С., Иванченко В.Н. Благороднометальная минерализация на поисковой площади Вуручуайвенч // Проект Интеррег-Тасис: стратегические минеральные ресурсы Лапландии – основа устойчивого развития Севера / Сборник материалов проекта, выпуск II. Апатиты.: Изд-во КНЦ РАН. 2008. С. 88–97.
  13. Козлов Е.К. Естественные ряды пород никеленосных интрузий и их металлогения. Л.: Наука, 1973. 288 с.
  14. Козлов Е.К., Юдин Б.А., Докучаева В.С. Основной и ультраосновной комплексы Монче-Волчьих-Лосевых тундр. Л.: Наука, 1967. 167 с.
  15. Припачкин П.В., Рундквист Т.В. Геологическое строение и платиноносность юго-западной части массива предгорий Вуручуайвенч (Мончегорский комплекс, Кольский полуостров) // Руды и металлы. 2008. № 5. C. 61–68.
  16. Расслоенные интрузии Мончегорского рудного района: петрология, оруденение, изотопия, глубинное строение. (Ред.: Ф.П. Митрофанов, В.Ф. Смолькин). Часть 1. Апатиты.: Изд-во КНЦ РАН. 2004. 177 с.
  17. Рундквист, Т.В. Баянова Т.Б. , Сергеев С.А. Припачкин П.В., Гребнев Р.А. П алеопротерозойский расслоенный платиноносный массив Вуручуайвенч (Кольский полуостров): новые результаты U–Pb (ID–TIMS, SHRIMP)-датирования бадделеита и циркона // Доклады Академии Наук РАН. 2014. Т. 454. № 1. С. 67–72.
  18. Рундквист Т.В., Припачкин П.В. К вопросу о геологическом строении и платиноносности восточной части Мончегорского плутона, Кольский полуостров // Руды и металлы. 2009. № 4. С. 15–24.
  19. Толстых Н.Д., Кривенко А.П. Состав теларгпалита. Доклады Российской Академии Наук, секция наук о земле. 1996. № 344. С. 114–118.
  20. Чащин В.В., Баянова Т.Б., Митрофанов Ф.П., Серов П.А. Малосульфидные платинометальные руды Палеопротерозойского Мончегорского Плутона и массивов его южного обрамления (Кольский полуостров, Россия): геологическая характеристика и изотопно-геохронологические свидетельства полихронности рудно-магматических систем // Геология руд. месторождений. 2016. Т. 58. С. 37–57.
  21. Шарков Е.В., Чистяков А.В. Геолого-петрологические аспекты ЭПГ-Cu-Ni оруденения в раннепалеопротерозойском Мончегорском расслоенном мафит-ультрамафитовом комплексе (Кольский полуостров) // Геология руд. месторождений. 2014. № 3. С. 171–194.
  22. Amelin Yu.V., Heaman L.M., Semenov V.S. U - Pb geochronology of layered mafic intrusions in the Eastern Baltic Shield – implications for the timing and duration of Paleoproterozoic continental rifting // Precambrian Research. 1995. V. 75. Iss 1 – 2. P. 31 – 46 .
  23. Balashov Yu.A., Bayanova T.B., Mitrofanov F.P. Isotope data on the age and genesis of layered basic-ultrabasic intrusions in the Kola Peninsula and northern Karelia, northeastern Baltic Shield // Precambrian Research. 1993. V. 64. P. 197–205.
  24. Ballhaus С., Fonseca R.O.C., Münker C., Kirchenbaur M., Zirner A. Spheroidal textures in igneous rocks – Textural consequences of H 2 O saturation in basaltic melts // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2015. № 167. P. 241–252.
  25. Bekker A., Barley, M.E., Fiorentini, M.L., Rouxel, O.J., Rumble, D., Beresford, S.W. Atmospheric sulfur in Archean komatiite-hosted nickel deposits // Science. 2009. V. 326. P. 1086–1089.
  26. Bekker A., Grokhovskaya T.L., Hiebert R, Sharkov E.V., Bui T.H, Stadnek K.R., Chashchin V.V., Wing B.A . Multiple sulfur isotope and mineralogical constraints on the genesis of Ni-Cu-PGE magmatic sulfide mineralization of the Monchegorsk Igneous Complex, Kola Peninsula, Russia // Mineralium Deposita. 2016. V. 51. № 8. P. 1035–1053. http://link.springer.com/article/10.1007/s00126-015-0604-1
  27. Boudreau A.E. Bubble migration in a compacting crystal–liquid mush // Contrib. Mineral. Petrol. 2016. V. 171. № 32. https://doi.org/10.1007/s00410-016-1237-9
  28. Boudreau A.E. Some Geochemical Considerations for Platinum-Group-Element Exploration in Layered Intrusions // Exploration Mining Geol. 1995. V. 4. P. 215–225.
  29. Boudreau A.E., Meurer W.P. Chromatographic separation of the platinum-group elements, gold, base-metals and sulfur during degassing of a compacting and solidifying igneous crystal pile // Contrib. Mineral. Petrol. 1999. V. 172. № 2. P. 174–185.
  30. Cabri L .J., Laflamme J.H.G., Stewart J.M., Rowland J.F., Chen Tz.T. New data on some palladium arsenides and antimonides // Canadian Mineralogist. 1975. V. 13. P. 321–335.
  31. De Klerk W.J. Textures exhibited by feldspars in the Giant Mottled Anorthosite (GMA) of the Bastard Unit in the Upper Critical Zone, Western Bushveld Complex // Mineralogy and Petrology. 1995. V. 54. P. 25–34.
  32. Farquhar J., Bao H., Thiemens M. Atmospheric influence of Earth’s earliest sulphur cycle // Science. 2000. V. 289. P. 756–7 58.
  33. Gervilla F., Leblanc M., Torresruiz J., Hachali P. F. Immiscibility between arsenide and sulfide melts: a mechanism for the concentration of noble-metals source // Canadian Mineralogist. 1996. V. 34. P. 485–502.
  34. Grokhovskaya T.L., Vymazalová A., Laufek F., Stanley C.J., Borisovskiy S. Ye . Palladothallite, Pd 3 Tl, a new mineral from the Monchetundra layered intrusion, Kola Peninsula, Russia // Canadian Mineralogist. 2021. V. 59. № 6. P. 1821–1832. https://doi.org/10.3749/canmin.2100002
  35. Jenkins M. Ch ., Mungall J.E., Zientek M.L., Costin G., Yao Zh . Origin of the J-M Reef and Lower Banded series, Stillwater Complex, Montana, USA // Precambrian Research. 2021. V. 367. № 9–10. P. 106457. https://doi.org/10.1016/j.precamres.2021.106457
  36. Halkoaho T.A.A., Alapieti T.T., Lahtinen, J.J .. The Sompujarvi PGE Reef in the Penikat layered intrusion, northern Finland // Mineral. Petrol. 1990. V. 42. P. 39–55.
  37. Halkoaho T.A.A., Alapieti T.T., Lahtinen J.J., Lerssi J.M. The Ala-Penikka PGE reefs in the Penikat layered intrusion, northern Finland // Mineral. Petrol. 1990. V. 42. P. 23–38.
  38. Hanley J. The role of arsenic-rich melts and mineral phases in the development of high-grade Pt–Pd mineralization within komatiite-associated magmatic Ni–Cu sulfide horizons at Dundonald Beach South, Abitibi Subprovince, Ontario, Canada // Econ. Geol. 2007. V. 102. P. 205–317.
  39. Helmy H.M, Ballhaus C, Fonseca R.O.C, Nagel T.J. Fractionation of platinum, palladium, nickel, and copper in sulfide–arsenide systems at magmatic temperature // Contr. Miner. Petrol. 2013. № 166. P. 1725–1737.
  40. Hoatson D.M., Keays R.R., Formation of platiniferous sulfide horizons by crystal fractionation and magma mixing in the Munni Munni layered intrusion, West Pilbara Block, Western Australia // Economic Geology. 1989. V. 84. P. 1775–1804.
  41. Hoffman E, McLean W.H. Phase relations of michenerite and merenskyite in the Pb–Bi–Te system // Econ. Geol. 1976. V. 71. P. 1461–1468.
  42. Holwell D.A., Keays R.R. The formation of low-volume, high-tenor magmatic PGE-Au sulfide mineralization in closed systems: evidence from precious and base metal geochemistry of the Platinova Reef, Skaergaard Intrusion, East Greenland // Econ. Geol. 2014. V. 109. P. 387–406.
  43. Karykowski B.T., Maier W.D., Groshev N.Y., Barnes S.J., Pripachkin P.V., McDonald I., Savard D. Origin of reef-style PGE mineralization in the Paleoproterozoic Monchegorsk Complex, Kola Region, Russia // Economic Geology. 2018. V. 113, № 6. P. 1333–1358.
  44. Leake B.E., Woolley A.R., Arps C.E.S, Birch W.D., Gilbert M.C., Grice J.D. et al. Nomenclature of amphiboles: report of the subcommittee on amphiboles of the International Mineralogical Association, Commission on New Minerals and Mineral Names // Canadian Mineralogist. 1997. V. 35. № 1. P. 219–246.
  45. Li C., Ripley E.M., Oberthür T., Miller J.D., Joslin G.D. Textural, mineralogical and stable isotope studies of hydrothermal alteration in the main sulfide zone of the Great Dyke, Zimbabwe and the precious metals zone of the Sonju Lake Intrusion, Minnesota, USA // Mineralium Deposita. 2008. V. 43. № 1. P. 97 – 110.
  46. McDonald A.M., Cabri L.J., Stanley C., Good D.J., Redpath J., Lane G., Spratt J., Ames D.E. Coldwellite, Pd 3 Ag 2 S, a new mineral species from the Marathon deposit, Coldwell Complex, Ontario, Canada // Canadian Mineralogist. 2015. V. 53. P. 845–857.
  47. Naldrett A.J. Magmatic Sulfide Deposits: Geology, Geochemistry and Exploration // Springer Science and Business Media. 2004. 727 p.
  48. Smith W.D., Maier W.D. Th e geotectonic setting, age and mineral deposit inventory of global layered intrusions // Earth-Sci. Review. 2021. V. 220. P. 1 – 28.
  49. Velivetskaya T.A., Ignatiev A.V., Yakovenko V.V. Mass-independent sulfur isotope fractionation in the photochemical SO 2 processes under the UV radiation of different wave length // Geochemistry International. 2020. V. 58, № 11. P. 1228–1238. doi: 10.1134/S0016702920110105
  50. Vymazalová, A., Laufek, F., Kristavchuk, A.V., Chareev D.A., Drabek M. The system Ag–Pd–Te: phase relations and mineral assemblages // Mineral. Magazine. 2015. V. 79. P. 1813–1832.
  51. Zientek, M.L. Magmatic ore deposits in layered intrusions — Descriptive model for reef-type PGE and contact-type Cu-Ni-PGE deposits: U.S. Geological Survey // Open-File Report 2012–1010. 2012. 48 p.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Location and schematic geological map of the Monchegorsk intrusive complex

Download (638KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Schematic geological sections of the Vuruchuayvench intrusion

Download (619KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Photographs of IV rocks from bedrock outcrops, exploration ditches and well cores

Download (2MB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Stratigraphic columns, normative composition (CIPW) and variations of petrogenic, rare and rare earth elements in sections of wells 1844 and 1990

Download (727KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Rock-forming and ore minerals in the rocks of the layered zone of the IV

Download (2MB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Classification diagram of Ca-amphiboles of the IV

Download (94KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Distribution diagrams of petrogenic elements in the rocks of the Vuruchuaivench intrusion and the Nyud massif

Download (442KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Distribution of REE in the rocks of the IV in boreholes 1844, 1801, 1803 and 1990

Download (284KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Variations in the contents of ore elements in the PGE reef on two-component diagrams

Download (247KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. Massive mesocratic gabbronorite associations in the EPG reef of the IV

Download (959KB)
Indexing metadata
12. Fig. 11. Morphology of grains and intergrowths of PGM in the EPG reef of IV

Download (976KB)
Indexing metadata
13. Fig. 12. Precious metal minerals in the EPG reef of IV

Download (1MB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».