Co and Ni minerals in ores of the Mikheevskoe porphyry Cu deposit (South Urals)

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Месторождения медно-(молибден)-порфирового семейства являются важнейшими поставщиками таких критических металлов как теллур, селен, рений и золото, которые присутствуют в рудах в качестве попутных компонентов (Sillitoe, 2010). В последнее время в мировой литературе вырос интерес к кобальту (критическому металлу) и предпринимаются попытки изучить закономерности его распределения в рудах порфировых или скарново-порфировых месторождений и определить перспективы его извлечения в качестве попутного компонента (Velásquez et al., 2020; Wu et al., 2024). Это определяет важность исследования закономерностей распределения Со, а также Ni на месторождениях порфирового типа и изучения минеральных форм этих металлов. В данной работе впервые охарактеризованы минералы Со и Ni в рудах крупного Михеевского медно-порфирового месторождения на Южном Урале.

КРАТКАЯ ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕСТОРОЖДЕНИЯ МИХЕЕВСКОЕ

Михеевское Cu-порфировое месторождение расположено в Варненском районе Челябинской области. В геотектоническом отношении оно приурочено к восточной окраине Зауральской мегазоны Южного Урала (рис. 1а) и находится в пределах Тарутинско-Новониколаевской минерагенической подзоны (Тевелев и др., 2018). В геологическом строении территории месторождения (рис. 1) принимают участие вулканогенно-осадочные породы позднедевонского возраста, которые подразделены на две пачки. Нижняя пачка представлена переслаивающимися песчаниками, туфопесчаниками, андезибазальтами и их туфами и туфобрекчиями при подчиненной роли алевролитов, углисто-кремнистых пород, базальтов и др. Верхняя пачка сложена лавами и лавокластитами афировых базальтов с прослоями песчаников, силицитов и углисто-кремнистых пород (Шаргородский и др., 2005).

 

Рис. 1. Тектоническая схема Южного Урала и положение наиболее крупных порфировых месторождений (а), по (Puchkov, 2017) с изменениями и схематическая геологическая карта месторождения Михеевское (б), по (Шаргородский и др., 2005). Мегазоны Урала на рис. а: П – Предуральский краевой прогиб; З – Западно-Уральская; Ц – Центрально-Уральская; ГУР – Главный Уральский разлом; М – Магнитогорская; В – Восточно-Уральская (с гранитными массивами); З – Зауральская; Ва – Валерьяновская.

Рис. б: 1–6 ‒ вулканогенно-осадочные породы: 1, 2 ‒ верхняя пачка: 1 ‒ афировые базальты; 2 ‒ кремнистые и углисто-кремнистые породы, песчаники; 3–6 – нижняя пачка: 3 ‒ песчаники, туфопесчаники; 4 ‒ андезибазальты и их туфы, туффиты; 5 – порфировые андезибазальты; 6 – силициты; 7 ‒ серпентиниты; 8 ‒ ульяновский комплекс, дациты и диоритовые порфириты; 9, 10 ‒ михеевский комплекс: 9 ‒ диоритовые порфириты, 10 ‒ кварцевые диориты; 11 – пострудные гранит- и гранодиорит-порфиры; 12 ‒ контур Cu > 0.3 %; 13 ‒ разломы; 14 – положение изученных образцов и их номера.

Fig. 1. Tectonic scheme of South Urals and location of major porphyry deposits (а), modified after (Puchkov et al., 2017) and schematic geological map of the Mikheevskoe deposit (б), after (Shargorodskii et al., 2005).

Major terranes of the Urals (megazones) in Fig. a: П – Pre-Uralian foredeep; З – West-Uralian; Ц – Central-Uralian; ГУР – Main Uralian Fault; М – Magnitogorsk; В – East-Uralian (with granite plutons); З – Trans-Uralian; Ва – Valerianovka.

Fig. б: 1–6 ‒ volcanosedimentary rocks: 1, 2 ‒ upper member: 1‒ aphyric basalt; 2 ‒ sandstone, chert; 3–6 – lower member: 3 ‒ sandstone, tuff sandstone; 4 ‒ basaltic andesite, tuff, tuffite; 5 – porphyric basaltic andesite; 6 – chert; 7 ‒ serpentinite; 8 ‒ Ulyanovsk complex, dacite, diorite porphyry; 9, 10 ‒ Mikheevsky complex: 9 ‒ diorite porphyry; 10 ‒ quartz diorite; 11 – post-ore granite and granodiorite porphyry; 12 ‒ Cu > 0.3 % halo; 13 ‒ normal faults; 14 – position of the studied samples and their numbers.

 

Интрузивные породы подразделены на два комплекса (Грабежев, Белгородский, 1992): ульяновский и михеевский. Интрузии ульяновского комплекса представлены, главным образом, штоками и дайками диоритовых порфиритов и андезитов, реже дацитами, риодацитами. Молибден-медно-порфировое оруденение связывают с интрузиями михеевского комплекса (Грабежев, Белгородский, 1992). Они представлены несколькими равномернозернистыми и порфировыми разностями, среди которых наиболее широко развиты диориты и диоритовые порфириты. Также присутствуют пострудные дайки гранитов и гранит-порфиров. Кроме того, встречаются крупные протрузии серпентинитов, которые, предположительно, относятся к Дружнинскому габбро-гарцбургитовому офиолитовому комплексу ордовикского возраста (Тевелев и др., 2018).

Оруденение приурочено к поясу даек кварцевых диоритов и их порфировых разностей общей площадью примерно 0.5 × 3.0 км, который протягивается в ССВ направлении между двумя крупными (порядка 1 км в диаметре) штоками диоритов. Предполагается, что на глубине дайки и штоки соединяются в единый материнский плутон (Грабежев, Белгородский, 1992). Основные гипогенные рудные минералы – пирит и халькопирит, менее распространены борнит, молибденит, магнетит, рутил, арсенопирит, сфалерит, галенит, блеклые руды, самородное золото и др.

В центральных зонах месторождения встречаются Na-Ca метасоматиты (альбит + актинолит ± эпидот), которые сопровождают магнетитовую минерализацию, и K-метасоматиты (биотит + мусковит ± КПШ), сопряженные с борнит-халькопиритовой минерализацией. Филлизиты (кварц-серицитовые метасоматиты) встречаются повсеместно и сопровождают молибденит-халькопиритовую минерализацию. Пропилиты (хлорит + эпидот + серицит) широко развиты на периферии месторождения и сопровождают пиритовую и пирит-халькопиритовую минерализацию. Хлорит-серицитовые метасоматиты распространены наиболее широко и представляют собой переходные зоны между филлизитами и пропилитами. По телам серпентинитов и в непосредственной близости от них развиваются тальк-карбонатные и кварц-серицит-доломитовые метасоматиты с хромсодержащим мусковитом (фукситом) (Чистякова, Плотинская, 2022; Азовскова и др., 2022).

Месторождение разрабатывается открытым способом с 2013 г. Запасы месторождения на 2017 г. составили 629 млн. т руды при среднем содержании меди 0.41% (Вестник…, 2017).

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Образцы для исследования были отобраны из керна скважин, пробуренных на Михеевском месторождении и из бортов карьера (рис. 1б). Химический состав минералов Ni и Co, а также ассоциирующих с ними минералов изучен на сканирующих электронных микроскопах Tescan Vega TS 5130 MM (CamScan) с энергодисперсионной (ЭД) приставкой INCA Energy 350 и детектором INCAPenta FETx3, Tescan Vega II XMU с ЭД приставкой INCA Energy 450 и детектором INCA xSight (Институт экспериментальной минералогии РАН, г. Черноголовка, Россия, аналитик А.Н. Некрасов) и JEOL JSM-IT500 с ЭД спектрометром INCA X-Maxn (Геологический факультет Московского государственного университета, г. Москва, Россия, аналитик Н.Н. Кошлякова) по стандартным методикам.

Химический состав пирита изучен на рентгеноспектральном микроанализаторе JXA-8200 фирмы JEOL (Япония) в ЦКП «ИГЕМ-аналитика» (г. Москва, Россия, аналитик Е.В. Ковальчук). Параметры анализа: ускоряющее напряжение 20 кВ, ток на цилиндре Фарадея 20 нА, диаметр пучка 1 мкм, время экспозиции для Fe, S, Cu, Ni и Sb составляло 10 с на пике и по 5 с на фоне с обеих сторон, для As и Co – 30 и 15 с, соответственно. В качестве стандартов для Fe (Kα, LIF) и S (Kα, PETH) использовался пирит, для As (Lα, TAP) – GaAs, для Ni (Kα, LIF) и Co (Kα, LIF) использовались соответствующие чистые металлы, для Cu (Kα, LIF) – халькопирит, для Sb (Lα, PETH) – NiSbS. Предел обнаружения для 3σ интервала составляет (мас. %): Fe – 0.05, S – 0.02, As – 0.05, Ni – 0.05, Cu – 0.07, Sb – 0.03, Co – 0.06. Карты распределения в характеристическом излучении SKα, CoKα, NiKα и AsLα сняты при ускоряющем напряжении 20 кВ, токе на цилиндре Фарадея 20 нА и времени экспозиции в одной точке 100 мс.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Минералы Co и Ni встречаются в измененных (филлитизированных или пропилитизированных) диоритовых или гранодиоритовых порфиритах (обр. 46/245 и 52/67.1), измененных андезибазальтах (обр. 43/107 и 10405/145) или туфопесчаниках (обр. 1/139). Несколько шире они распространены в слабо измененных серпентинитах (обр. 1553/583.5 и 5/21) и апосерпентнитовых тальк-карбонат-фукситовых метасоматитах (обр. 11/19 и 60/74.6). Минералы Co и Ni ассоциируют с эпидотом, хлоритом, альбитом, мусковитом, кальцитом и кварцем. Они образуют самостоятельные выделения или срастания с пиритом, халькопиритом или каймы вокруг этих минералов. Размер выделений обычно не превышает первые десятки микрометров, что часто затрудняет диагностику минералов. Морфология выделений обычно ксеноморфная, но встречаются и субидиоморфные кристаллы (рис. 2).

 

Рис. 2. Минералы Co и Ni в рудах Михеевского месторождения: а – кобальтин (Co) в срастании с минералом системы Cu-S и включением теллурида серебра (Ag-Te) среди кварца (Qtz), хлорита (Chl), эпидота (Ep) и титанита (Tit), обр. 46/245; б – зональный кобальтин с варьирующим отношением As/S среди эпидота, обр. 46/245; в – кайма кобальтина вокруг халькопирита (Ccp), в кайме – включение мелонита (Mel) с каймой алтаита (Alt), обр. 52/67.1; г – прожилок герсдорфита (Ge) и тетраэдрита (Td) в халькопирите, обр. 43/107; д – срастание пентландита (Pnt), виоларита (Vio) и миллерита (Mil), обр. 5/21-1; е – срастание миллерита и пирита (Py) в кварце, обр. 60/74.6. Изображения в обратно-рассеянных электронах.

Fig. 2. Co and Ni minerals in ores of the Mikheevskoe deposit: а – cobaltite (Co) intergrown with minerals of the Cu-S series and inclusion of silver telluride (Ag-Te) within quartz (Qtz), chlorite (Chl), epidote (Ep), and titanite (Tit), sample 46/245; б – zoned cobaltite with varying As/S ratio in epidote, sample 46/245; в – cobaltite rim around chalcopyrite (Ccp), melonite (Mel) inclusion with altaite (Alt) rim in cobaltite, sample 52/67.1; г – gersdorfite (Ge) and tetrahedrite (Td) veinlet in chalcopyrite, sample 43/107; д – pentlandite (Pnt), violarite (Vio), and millerite (Mil), sample 5/21-1; е – millerite and pyrite (Py) within quartz, sample 60/74.6. Back-scattered electron images.

 

Из минералов Co и Ni наиболее часто встречаются минералы ряда кобальтин-герсдорфит (CoAsS–NiAsS). Как правило, по составу они относятся к крайним членам ряда с небольшими примесями Ni в кобальтине и Cо в герсдорфите, и только в обр. 52/67.1 установлен промежуточный член ряда (табл. 1, рис. 3а). Кобальтин встречается чаще, чем герсдорфит. В отдельных случаях (обр. 46/245) кобальтин образует срастания с минералами системы Cu-S (рис. 2а), которые по составу близки к анилиту (Cu₇S₄), джириту (Cu₈S₅) и дигениту/роксбииту (Cu₉S₅). Часто кобальтин встречается в виде самостоятельных выделений среди жильных минералов, например, хлорита или эпидота (рис. 2б) или образует каймы вокруг борнита или халькопирита (рис. 2в).

 

Рис. 3. Диаграммы составов минералов ряда кобальтин–герсдорфит.

Fig. 3. Plots showing composition of minerals of the cobaltite–gersdorfite series.

 

Таблица 1

Представительные анализы кобальтина (١–19), герсдорфита (20–21), виоларита (22–24), миллерита (25–27) и пентландита (28) Михеевского месторождения (мас. %)

Table 1

Representative analyses of cobaltite (1–19), gersdorfite (20–21), violarite (22–24), millerite (25–27), and pentlandite (28) of the Mikheevskoe deposit (wt.%)

№ п/п	Обр.	Co	Ni	Fe	Cu	As	Sb	S	Сумма	Формула	As/S
1	52/67.1	18.84	13.05	2.50	0.29	45.35		19.96	99.99	(Co0.53Ni0.37Fe0.07Cu0.01)0.98As1.00S1.03	0.97
2		26.34	4.51	3.20	1.38	42.94		21.61	99.99	(Co0.72Ni0.12Fe0.09Cu0.04)0.98As0.93S1.09	0.85
3		24.92	6.66	2.26	1.04	44.51		20.62	100.00	(Co0.69Ni0.19Fe0.07Cu0.03)0.97As0.97S1.05	0.92
4		16.27	16.67	1.70	0.00	45.81		19.54	100.00	(Co0.46Ni0.47Fe0.05)0.98As1.01S1.01	1.00
5		27.92	4.54	2.47	0.77	43.33		20.97	100.00	(Co0.77Ni0.13Fe0.07Cu0.02)0.99As0.94S1.07	0.88
6	46/245	31.16	1.95	1.57		45.73		19.79	100.19	(Co0.87Ni0.05Fe0.05Cu)0.97As1.01S1.02	0.99
7		35.31	0.36	1.61		41.11		22.94	101.33	(Co0.95Ni0.01Fe0.05)1.00As0.87S1.13	0.77
8		32.95	0.88	2.38		42.50		22.02	100.73	(Co0.90Ni0.02Fe0.07)0.99As0.91S1.10	0.83
9		33.28	0.83	0.90		45.38		19.99	100.36	(Co0.93Ni0.02Fe0.03)0.98As1.00S1.03	0.97
10		33.86	0.81	1.10		45.92		20.02	101.72	(Co0.93Ni0.02Fe0.03)0.99As1.00S1.01	0.98
11		34.71		1.95		40.73		22.48	99.87	(Co0.95Fe0.06)1.00As0.87 S1.13	0.78
12		35.49	0.37	1.48		41.33		22.95	101.62	(Co0.95Ni0.01Fe0.04)1.00As0.87S1.13	0.77
13		34.53	0.27	1.98		41.44		23.31	101.53	(Co0.92Ni0.01Fe0.06)0.99As0.87S1.14	0.76
14		33.44	1.40	1.39		42.82		21.75	100.80	(Co0.91Ni0.04Fe0.04)0.99As0.92S1.09	0.84
15		34.10	0.76	0.89		45.49		20.31	101.55	(Co0.94Ni0.02Fe0.03)0.99As0.99S1.03	0.96
16		32.84	1.63	1.02		45.23		19.47	100.19	(Co0.92Ni0.05Fe0.03)1.00As1.00S1.00	0.99
17		32.19	0.54	4.26		39.65		22.98	99.61	(Co0.87Ni0.01Fe0.12)1.01As0.85S1.15	0.74
18		33.25	1.46	0.82		46.09		20.19	101.81	(Co0.92Ni0.04Fe0.02)0.98As1.00S1.02	0.98
19	1/139	29.61		2.05	1.87	46.93		20.34	100.80	(Co0.82Fe0.06Cu0.05)0.93As1.03S1.04	0.99
20	5/21		34.88	0.37		43.48	0.55	19.59	98.87	(Ni0.99Fe0.01)1.00(As0.97Sb0.01)0.98S1.02	0.95
21	11/19	0.31	32.78	2.67		44.41	0.63	19.56	100.36	(Ni0.92Co0.01Fe0.08)1.01(As0.98 Sb 0.01)0.99S1.01	0.97
22	7/244.6		41.12	14.89	1.32			41.14	98.48	(Ni2.16Fe0.82Cu0.06)3.05S3.96
23			41.43	14.76	1.04			41.43	98.66	(Ni2.17Fe0.81Cu0.05)3.03S3.97
24	5/21	4.98	33.16	18.49				41.95	98.58	(Ni1.73Fe1.01 Co0.26)3.00S4.00
25	60/74.6		64.35	0.83				36.65	101.84	(Ni0.97Fe0.01)0.99S1.01
26	5/21	0.25	61.01	2.03				34.95	98.24	(Ni0.96Fe0.03)0.99S1.01
27		0.38	64.71	0.31				35.89	101.29	(Ni0.99Co0.01)1.00S1.00
28			41.39	24.20				32.81	98.40	(Ni5.54Fe3.41)8.95S8.05

Примечание. Анализы ١–5 нормированы к 100 мас. %. Пустая клетка – содержание элемента ниже предела обнаружения. Формулы минералов рассчитаны на соответствующее количество коэффициентов в формуле.

Note. Analyses 1–5 are normalized to 100 wt. %. Empty cell – the content of element is below detection limit. The formulas of minerals are recalculated for corresponding amount of formula units.

 

Герсдорфит иногда совместно с блеклой рудой выполняет прожилки в халькопирите (рис. 2г). В ассоциации с кобальтином отмечаются микронные выделения теллуридов Pb, Ni, Bi, Ag и самородного золота (рис. 2а, в). И в кобальтине, и в герсдорфите присутствуют заметные примеси Fe (от 0.4 до 4.2 мас. %), содержание которого не зависит от содержаний Cо и Ni (рис. 3а). Кобальтин характеризуется заметными вариациями отношения As/S, в том числе в пределах отдельных зерен. В некоторых зернах (рис. 2б) наблюдается зональное строение: субидиоморфные выделения кобальтина с отношением As/S, близким к стехиометрическому, замещаются микрозернистым агрегатом с As/S около 0.8, т. е. с повышенным содержанием серы (рис. 3б). Между величиной As/S и концентрацией Fe имеется значимая отрицательная корреляция (r = –0.56), а между As/S и содержанием Ni положительная корреляция, близкая к пределу значимости (r = 0.37) (рис. 3б, в). Минимальный значимый коэффициент корреляции для n = 32 составляет 0.35, здесь и далее принята доверительная вероятность 0.95.

Минералы Ni встречаются существенно реже. Они установлены в образцах, отобранных из тел серпентинитов (обр. 5/21) или апосерпентинитовых метасоматитов (обр. 11/19) (Азовскова и др., 2022; Чистякова, Плотинская, 2022). Минералы Ni ассоциируют с пиритом и халькопиритом, магнетитом и иногда – хромитом. Виоларит (FeNi₂S₄) образует включения в халькопирите или срастания с пентландитом и по трещинам замещается миллеритом (рис. 2д). Виоларит содержит примеси Cu (до 1.3 мас. %) и иногда – Со (до 5 мас. %). Миллерит (NiS), помимо виоларита, ассоциирует также с пиритом (рис. 2е) и содержит до 2 мас. % Fe и до 0.4 мас. % Со (табл. 1). Единственное установленное зерно пентландита отвечает формуле (Ni_5.5Fe_3.4)_8.9S_8.0. Кроме того, ранее нами в рудах Михеевского месторождения был установлен мелонит (NiTe₂) в ассоциации с кобальтином и алтаитом (Plotinskaya et al., 2018).

Помимо собственных минералов, в рудах Михеевского месторождения Co и Ni входят в состав пирита (рис. 4, табл. 2). Широкое распространение последнего позволяет говорить о том, что именно он играет ведущую роль в балансе этих элементов. Кобальтом и Ni обогащены центральные и периферические зоны кристаллов пирита (рис. 4б, в, д, е). Распределение Ni демонстрирует сложную осцилляторную зональность, затухающую к краям кристаллов (рис. 4б, д). В целом, содержания Ni постепенно снижаются к периферии от более 0.60 мас. % до ниже предела обнаружения (0.05 мас. %), но и в краевых частях наблюдаются зоны микронной ширины с повышенными концентрациями Ni. Поведение Co, в целом, аналогично Ni (рис. 4в, е), но из-за более низких его содержаний (не более 0.16 мас. %) закономерность его распределения не столь очевидна. Тем не менее, участки с максимальными содержаниями Co и Ni обычно не совпадают. Как видно на рис. 5, содержания Ni менее 0.6 мас. % обнаруживают с содержаниями Со слабую, но значимую положительную корреляцию (r = 0.66 при пороге значимости 0.63 при n = 10), а два анализа с наиболее высокими концентрациями Ni этой закономерности не подчиняются. Краевые зоны кристаллов обогащены As (до 0.25 мас. %), распределение которого также демонстрирует осцилляторную зональность (рис. 4г, ж). При этом иногда наблюдается совпадение зон, обогащенных As и Ni, но обычно они разобщены в пространстве (рис. 4з).

 

Рис. 4. Пирит из серпентинитов Михеевского месторождения, обр. 1553/583.5: а – изображение в обратно-рассеянных электронах; б–ж – карты распределения в характеристическом излучении AsLα, CoKα и NiKα (б-г – участок 1, д–ж – участок 2); з – комбинированная карта распределения интенсивностей для участка 2 (Co – красный, Ni – зеленый, As – синий).

Fig. 4. Pyrite from serpentinite of the Mikheevskoe deposit, sample 1553/583.5: а – back-scattered electron image; б–ж– AsLα, CoKα and NiKα maps (б–г – site 1, д–ж – site 2); з – phase map of site 2 (Co – red, Ni – green, As – blue).

 

Таблица 2

Химический состав пирита из серпентинитов Михеевского месторождения (мас.٪)

Table 2

Chemical composition of pyrite from serpentinite of the Mikheevskoe deposit (wt. %)

№ п/п	Fe	S	Ni	Co	As	Cu	Сумма
1	46.55	53.10	<0.05	<0.06	<0.05	<0.07	99.75
2	46.39	53.14	0.05	<0.06	<0.05	<0.07	99.63
3	46.39	53.36	0.43	0.13	<0.05	<0.07	100.33
4	46.09	53.36	0.25	0.16	<0.05	0.08	99.95
5	46.13	53.34	0.73	0.11	<0.05	<0.07	100.38
6	46.08	53.27	0.05	0.07	<0.05	0.16	99.64
7	46.23	53.45	0.13	0.13	<0.05	<0.07	100.02
8	46.78	53.18	<0.05	<0.06	<0.05	0.13	100.15
9	46.22	53.25	0.41	0.11	<0.05	<0.07	100.03
10	46.06	53.22	0.64	<0.06	0.25	<0.07	100.27
11	46.36	53.29	0.36	0.10	<0.05	<0.07	100.19
12	46.45	53.51	0.19	0.06	<0.05	0.07	100.29

Примечание. Содержания Sb ниже предела обнаружения (٠.05 мас. %) во всех анализах.

Note. The Sb content is below detection limit (0.05 wt. %) in all analyses.

 

Рис. 5. Диаграмма Co–Ni (мас. %) для пирита (данные из табл. 2).

Fig. 5. Co–Ni plot (wt. %) for pyrite (data from Table 2).

 

ОБСУЖДЕНИЕ

Собственные минералы Co и Ni на месторождениях порфирового семейства встречаются редко. Так, в базе данных Геологической службы США (Singer et al., 2008), они отмечены на чуть более десяти месторождениях из 690, причем обычно это кобальтин и, реже, герсдорфит. Как следствие, промышленного значения ни Co, ни Ni в порфировых рудах не имеют и, возможно из-за этого в геологической литературе им уделяют мало внимания.

Относительно разнообразная Co-Ni минерализация описана на месторождении Бощекуль (Казахстан): здесь установлены пентландит, линнеит Co₃S₄, карролит Cu(Co,Ni)₂S₄ и пирит с содержаниями Co до 6.4 мас. % и Ni до 1.8 мас. % (Филимонова, Слюсарев, 1974). Кобальтин, карролит и пирит, содержащий до 1.7 мас. % Со, описаны на месторождении Аксуг, Тыва (Шадчин и др., 2024 и цитируемая литература). Сходный набор минералов выявлен на медно-порфировых месторождениях зоны Средногорие в Болгарии: кобальтин, герсдорфит, линнеит/карролит, Pd-раммельсбергит (Pd,Ni)₂As на Елаците и карролит, ваэсит NiS₂ и пирит, содержащий до 6.7 мас. % Ni и до 14.9 мас. % Co на месторождении Медет (Strashimirov et al., 2002).

Важно отметить, что минералы Со встречаются на порфировых объектах чаще, чем минералы Ni – кобальтин отмечается чаще герсдорфита, а из группы тиошпинелей чаще описывают карролит и линнеит, а не виоларит или полидимит. Интересно, что в строении всех перечисленных месторождений принимают участие основные породы. Так, крупные интрузии габброидов известны на территориях месторождений Медет (Strashimirov et al., 2002 и цитируемая литература), Аксуг (Кужугет и др., 2023 и цитируемая литература) и Бощекуль (Seltmann, Porter, 2005 и цитируемая литература). На Михеевском месторождении широко развиты базальты, а также встречаются протрузии серпентинитов, образовавшихся, предположительно, по породам ультраосновного состава. Кларки концентраций Co в ультраосновных породах в несколько раз выше, чем в средних или кислых (соответственно 80 и 20 г/т), а кларк Ni выше примерно в 20 раз (соответственно, 1230 и 61 г/т) (Иванов, 1995). Это позволяет предполагать, что основным источником Co и прежде всего Ni в рудах Михеевского месторождения являлись именно серпентинизированные ультрамафиты. Это объясняет частую приуроченность минералов Ni к телам серпентинитов.

Замещение петнландита виоларитом или ассоциацией виоларит + миллерит нередко сопровождает процессы серпентинизации ультрамафитов (Groves et al., 1974; Grguric, 2002; González-Jiménez et al., 2021). Поэтому нельзя исключать, что некоторые минералы Ni (виоларит и, возможно, миллерит) образовались при серпентинизации ультрамафитов еще до становления порфировой системы Михеевского месторождения. Пентландит из тел серпентинитов, в свою очередь, может иметь и магматическое происхождение, как и более распространенные там хромшпинелиды (Чистякова, Плотинская, 2022). Остальные минералы Co и Ni на Михеевском месторождении обрастают пирит, халькопирит (рис. 2б), борнит или выполняют прожилки в них (рис. 2г), т. е. по времени образования относятся к более поздним ассоциациям.

Температура гомогенизации флюидных включений из кварцевых прожилков в измененных серпентинитах составила 235–240 °С (Чистякова и др., 2022). Температуры образования хлорита из образцов, содержащих Co-Ni и золото-теллуридную минерализацию, близки и составляют 177–260 °С (Plotinskaya et al., 2018). Кроме того, кобальтин-герсдорфит был установлен в аргиллизитах Михеевского месторождения, секущих все более ранние минеральные ассоциации (Азовскова и др., 2015). Появление минералов Co и Ni в поздних, относительно низкотемпературных минеральных ассоциациях характерно и для руд других порфировых месторождений, например, Аксуг (Кужугет и др., 2023; Шадчин и др., 2024 и цитируемая литература) и Елаците (Strashimirov et al., 2002 и цитируемая литература). Это говорит о том, что минералы Co и Ni образовались на поздних стадиях формирования месторождения, когда в порфировой системе циркулировали метеорные воды (Sillitoe, 2010), что способствовало выносу элементов из вмещающих пород и увеличивало минеральное разнообразие отлагавшихся руд. На более ранних стадиях рудообразования Co и Ni, по-видимому, концентрировались в пирите. Широкая распространенность этого минерала на фоне редких находок собственных минералов Co и Ni позволяет утверждать, что именно пирит является ведущей формой нахождения Co и Ni в рудах Михеевского месторождения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В рудах медно-порфирового месторождения Михеевское на Южном Урале установлены минералы Co и Ni: кобальтин, герсдорфит, мелонит, виоларит, миллерит и пентландит. На ранних стадиях рудообразования Co и Ni входили в состав пирита, а на поздней низкотемпературной стадии они отлагались в виде собственных минералов, чаще всего, кобальтина и герсдорфита. Собственные минералы Co и Ni на Михеевском медно-порфировом месторождении распространены незначительно и не имеют промышленного значения. Их наличие и разнообразие предположительно обусловлено присутствием тел серпентинитов среди вмещающих пород месторождения.

About the authors

Olga Y. Plotinskaya

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy and Geochemistry RAS

Author for correspondence.
Email: plotin@igem.ru

Doctor of Geological-Mineralogical Sciences, Leading Researcher

Russian Federation, Staromonetny per. 35, Moscow, 119017

Elena V. Kovalchuk

Sergo Ordzhonikidze Russian State University for Geological Prospecting (MGRI)

Email: elena7kovalchuk@gmail.com

Scientific Researcher

Russian Federation, ul. Miklukho-Maklaya 23, Moscow, 117485

References

Supplementary files