Благороднометалльная минерализация в габброидах Кумбинского массива, платиноносный пояс Урала (Северный Урал)

Полный текст

Введение

Вопрос о платиноносности пород дунит-клинопироксенит-габбровых концентрически-зональных интрузивов Платиноносного пояса Урала (ППУ) стоит перед учеными-геологами уже более 150 лет, еще со времени начала крупномасштабной разработки уральских платиновых россыпей. Установлено, что наибольшее значение с точки зрения формирования платиновых россыпей имели хромит-платиновые рудные зоны в дунитах дунит-клинопироксенит-габбровых концентрических массивах (Высоцкий, 1913). Во многом именно этот фактор стал причиной научного интереса к ультраосновным породам в составе массивов, и долгое время исследования габброидов как потенциального источника металлов платиновой группы не проводились. Повышенные содержания благородных металлов в габброидах определены для Качканарского, Кумбинского, Кытлымского, Павдинского, Чистопольского и других массивов ППУ (Бобров, 1978, Золоев и др., 2001; Волченко и др., 2007). Однако при обилии геохимических данных и анализов с повышенными концентрациями благородных металлов в пробах, минералы-концентраторы благородных металлов охарактеризованы только для рудоносных габброидов Волковского и Баронского месторождений (Аникина, Алексеев, 2010; Мурзин и др., 2021), а также рудопроявлений массива Серебрянский Камень (Михайлов и др., 2021а).

В отчете о комплексных поисковых работах на медно-титаномагнетитовые и титаномагнетитовые руды, проведенных Североуральской комплексной геологоразведочной партией в период с 1976– 1978 гг. (Бобров, 1978), Кумбинский массив обозначен как перспективный на выявление волковского типа руд, при этом данные о содержаниях благородных металлов не приводятся.

Недостаточная изученность габброидов северного сегмента ППУ, отмеченная перспективность Кумбинского массива, а также отсутствие детальных минералогических исследований определили цель данной работы – выявление форм нахождения и закономерностей распространения благородных металлов в габброидах массива. Были решены следующие задачи: детализировано геологическое строение габбровой части Кумбинского массива; выявлены закономерности размещения медно-благороднометалльной минерализации в различных типах габбро, слагающих массив; описаны ассоциации минералов благородных металлов.

Геологическое положение района исследований

Платиноносный пояс Урала – это структура, объединяющая магматические дунит-клинопироксенит-габбровые интрузивы (Иванов, 1997; Ферштатер, 2013). Он протягивается вдоль Главного Уральского разлома на Среднем и Северном Урале и расположен в западном борту Тагило-Магнитогорской мегазоны (рис. 1а, б). Основной объем магматических интрузивных пород ППУ слагают габбровые массивы (Ферштатер, 2013). Одним из их представителей является Кумбинский массив, расположенный в 20 км западнее г. Североуральска. Массив обладает полифазным строением, и по последним представлениям в его сложении принимают участие магматиты различной формационной принадлежности (Петров и др., 2008). В рамках данного исследования не стояла задача детальной характеристики геологического строения Кумбинского массива. В качестве ключевых особенностей строения этого интрузивного тела отметим расположение в юго-западной части небольшого клинопироксенит-дунитового тела (рис. 1в), чашеобразное строение основного интрузива (Свешникова, 1961), сложенного различными разновидностями габбро, и более поздние тела диоритов, прорывающие габброиды. Габбронориты преобладают в строении массива и слагают в плане эллипсовидное тело размерами 25 × 12 км с общим северо-восточным простиранием и концентрической структурой.

 

Рис. 1. Положение Кумбинского массива в структуре Платиноносного пояса Урала и особенности его геологического строения (схема составлена авторами с использованием материалов (Бобров, 1978)): а – положение массива на карте России; б – расположение массивов Платиноносного пояса Урала, тектоническая зональность показана по (Пучков, 2010); в – схема геологического строения Кумбинского массива. 1 – Восточно-Уральская мегазона; 2 – Тагильская мегазона; 3 – Центрально-Уральская мегазона; 4 – Западно-Уральская мегазона; 5 – Восточно-Европейская платформа; 6 – массивы Платиноносного Пояса Урала (римской цифрой I отмечено положение Кумбинского массива); 7 – линии горизонталей рельефа; 8 – современные водотоки; 9 – дуниты; 10 – оливиновые клинопироксениты; 11 – оливиновые габбро; 12 – габбро; 13 – амфиболсодержащие габбро; 14 – амфиболовые габбро; 15 – габбронориты; 16 – кварцевые габбродиориты; 17 – диориты покровского комплекса; 18 – вулканические образования павдинской свиты; 19 – базальты шемурской свиты; 20 – плагиограниты кривинского комплекса; 21 – метаморфизованные породы мариинской свиты; 22 – предполагаемые геологические границы; 23 – разрывные нарушения; 24 – места отбора проб.

Fig. 1. Position of the Kumba intrusive in structure of the Platinum-bearing belt of the Urals and peculiarities of its geological structure, composed by the authors using materials of (Bobrov, 1978): a – position of the intrusive in Russia; б – position of massifs of the Platinum belt of the Urals, tectonic zonation is after (Puchkov, 2010); в – scheme of geological structure of the Kumba intrusive. 1 – East Uralian Megazone; 2 – Tagil Megazone, 3 – Central Uralian Megazone; 4 – West Uralian Megazone; 5 – East European Platform; 6 – massifs of the Platinum belt of the Urals (Roman numeral I indicates the position of the Kumba intrusive); 7 – topographic lines; 8 – rivers; 9 – dunite; 10 – olivine pyroxenite; 11 – olivine gabbro; 12 – gabbro; 13 – amphibole-bearing gabbro; 14 – amphibole gabbro; 15 – gabbronorite; 16 – quartz gabbrodiorite; 17 – diorite of the Pokrovsky complex; 18 – volcanic rocks of the Pavda Formation; 19 – basalt of the Shemur Formation; 20 – plagiogranite of the Krivinsky complex; 21 – metamorphosed rocks of the Mariinsky Formation; 22 – inferred geological boundaries; 23 – faults; 24 – sampling sites.

 

Материалы и методы исследования

В ходе научно-исследовательских работ 2020–2021 гг. на территории Кумбинского массива были описаны обнажения гг. Золотой Камень и Большая Брусковая (рис. 2). Основой для проведения минераграфических исследований послужили штуфные и сколковые пробы (масса каждой пробы ~15 кг). Из штуфных проб были изготовлены аншлифы и прозрачно-полированные шлифы, детально изученные методами оптической микроскопии. Из крупнообъемных проб после дробления до крупности 1.0 мм и последующего гравитационного обогащения были получены концентраты рудных минералов, в которых изучены минералы благородных металлов.

 

Рис. 2. Расположение обнажений (а) на г. Золотой Камень и г. Большая Брусковая и их зарисовки (б, в) с результатами определения содержаний Cu, Au и Pd. 1 – оливиновые клинопироксениты; 2 – оливиновое габбро; 3 – габбро; 4 – амфиболсодержащее габбро; 5 – амфиболовое габбро; 6 – габбронорит; 7 – кварцевые габбродиориты; 8 – базальты шемурской свиты; 9 – проявления видимой медно-сульфидной вкрапленности в породах; 10 – зоны распространения пород с такситовыми текстурами; 11 – предполагаемые геологические границы; 12 – разрывные нарушения; 13 – места отбора проб.

Fig. 2. Position of outcrops (a) of Mt. Zolotoy Kamen and Mt. Bolshaya Bruskovaya and their sketches (б, в) with Cu, Au and Pd contents of rocks. 1 – olivine pyroxenite; 2 – olivine gabbro; 3 – gabbro; 4 – amphibole-bearing gabbro; 5 – amphibole gabbro; 6 – gabbronorite; 7 – quartz gabbrodiorite; 8 – basalt of the Shemur Formation; 9 – visible inclusions of Cu sulfides in rocks; 10 – zones of taxitic rocks; 11 – inferred geological boundaries; 12 – faults; 13 – sampling sites.

 

Химический состав минералов определен при помощи СЭМ JSM-6390LV (JEOL) с ЭДС (ЦКП «Геоаналитик», ИГГ УрО РАН, г. Екатеринбург, аналитики Л.В. Леонова, Н.С. Чебыкин), состав минералов заверен при помощи электронно-зондового микроанализатора Camebax SX100 (ЦКП «Геоаналитик», ИГГ УрО РАН, г. Екатеринбург, аналитик И.А. Готтман). При записи эталонных профилей серий линий характеристического рентгеновского излучения использовались следующие эталоны: для элементов платиновой группы – чистые металлы (по L-линии); Cu – Cu_мет; Fe – Fe_мет; Ni – Ni_мет; Co – CoAsS; S – FeS_2синт; As – InAs; Sb – CuSbS₂; Te, Pb – PbTe; Bi – Bi_мет. При рентгеноспектральном микроанализе были использованы следующие параметры измерения: ускоряющее напряжение 15 кВ, ток 30 нА. Измерение пика основных элементов проводилось в течение 20 с, фона – по 10 с с каждой стороны, для элементов-примесей – по 40 с на пик и 20 с на фон. Использовались следующие эталоны: МПГ – чистые металлы; Cu, Sb – CuSbS₂; Fe, S – FeS; Ni – NiS; Co, As – CoAsS; Hg – HgTe; Pb – PbS; Bi – Bi₂S₃.

Содержания благородных металлов в пробах проанализированы пробирно-атомно-эмиссионным методом (ЗАО «РАЦ МИА»): пробирное концентрирование по СТП 1402.151.1-2014 (серебряный королек), атомно-эмиссионное определение по инструкции НСАМ 366-С на атомно-эмиссионном спектрометре ICAP 6300.

Результаты исследований

В строении Кумбинского массива наиболее распространены оливиновые габбро, габбро и габбронориты, в меньшей степени, амфиболовые и амфибол-оливиновые габбро (рис. 1в, 2). С такситовыми меланократовыми разновидностями амфиболовых и амфибол-оливиновых габбро гг. Большая Брусковая и Золотой Камень связана видимая медно-сульфидная минерализация (рис. 2). Минерализованные породы на 80 % состоят из фемических минералов (амфибола, клинопироксена и оливина) и на 20 % – из высококальциевого плагиоклаза.

Для этих пород характерна неравномернозернистая структура и пятнистая, такситовая текстура. По результатам минералогических и геохимических исследований установлено, что повышенные содержания Cu и благородных металлов в габбро, слагающих гг. Золотой Камень (рис. 2б) и Большая Брусковая (рис. 2в), пространственно связаны с зонами проявления такситовых текстур. В минерализованных зонах суммарное содержание платиноидов и Au в такситовых габбро г. Золотой Камень составляет, в среднем, 0.36 г/т при содержании меди около 0.1–0.2 %, для такситовых пород г. Большая Брусковая суммарное содержание благородных металлов составляет 0.5 г/т при содержании Cu не менее 0.2 %.

Медно-сульфидное оруденение. Анализ взаимоотношения сульфидных медных и других рудных минералов в габброидах Кумбинского массива позволил выделить три типа медно-сульфидного оруденения: халькопирит-борнитовый, дигенит-борнитовый, пирит-халькопиритовый.

Халькопирит-борнитовый тип широко распространен в меланократовых оливиновых или оливин-амфиболовых габбро на г. Большая Брусковая. Среди сульфидных минералов в этом типе преобладают халькопирит и борнит (рис. 3а–в). В минерализованных габброидах сульфиды слагают 5–15 об. %. Размер зерен минералов – 0.1– 1.3 мм (0.6 мм в среднем). Структура в наиболее богатых разновидностях руд – сидеронитовая; текстуры – густовкрапленная, вкрапленная.

Дигенит-борнитовый тип оруденения встречается в меланократовых амфиболовых или оливин-амфиболовых (реже оливиновых) габбро г. Большая Брусковая. Повышенные концентрации медных сульфидов связаны с меланократовыми разновидностями. Среди сульфидов преобладают борнит и дигенит, образующие мирмекитовые срастания (рис. 3г–е); халькопирит и титаномагнетит распространены ограничено. Структуры руд – графическая, распада твердого раствора; текстура – вкрапленная.

 

Рис. 3. Типы ассоциаций рудных минералов в габбро Кумбинского массива: а–в – халькопирит-борнитовый; г–е – дигенит-борнитовый; ж–и – пирит-халькопиритовый. Здесь и далее: Bn – борнит, Cp – халькопирит, Cv – ковеллин, Dg – дигенит, Gt – гетит, Ilm – ильменит, Mag – магнетит, Py – пирит. Отраженный свет.

Fig. 3. Types of ore mineral assemblages in gabbro of the Kumba intrusive: а–в – chalcopyrite-bornite; г–е – digenite-bornite; ж–и – pyrite-chalcopyrite. Hereinafter: Bn – bornite, Cp – chalcopyrite, Cv – covellite, Dg – digenite, Gt – goethite, Ilm – ilmenite, Mag – magnetite, Py – pyrite. Reflected light.

 

Пирит-халькопиритовая минерализация в пределах г. Золотой Камень характерна для мезократового габбро с небольшими скоплениями халькопирита и пирита. Халькопирит образует зернистые интерстициальные агрегаты размером до нескольких миллиметров между силикатами и титаномагнетитом (рис. 3ж). Наиболее широко минерал распространен в ассоциации с пиритом и гидроксидами железа (рис. 3з, и). Халькопирит обладает сложными границами на контакте с силикатами и образует прожилки или цепочки мелких зерен, при этом часто замещается гидроксидами железа по периферии зерен. Наибольшее содержание халькопирита в этом типе габбро составляет 4.5 об. %. Текстура рудных срастаний чаще всего прожилковая, реже прожилково-вкрапленная.

Ассоциации минералов благородных металлов. В аншлифах и рудных концентратах полученных из минерализованных габброидов гг. Большая Брусковая и Золотой Камень, диагностированы минералы благородных металлов. Среди них широко распространены самородное золото, Au-Ag твердые растворы и арсениды и арсенидо-антимониды Pt и Pd. Реже обнаруживаются гессит, меренскиит, котульскит, изомертиит, сперрилит и атокит. В рудных концентратах также установлены антимонит, самородный висмут и висмутин.

Зерна минералов благородных металлов присутствуют в виде рассеянной вкрапленности размером от первых десятков до 200 мкм, реже в виде более крупных гнездообразных скоплений размером до 250 мкм. Минералы платиновой группы (МПГ) образуют отдельные индивиды. Относительно редко обнаруживаются агрегаты из двух-трех минералов. Облик кристаллов чаще всего изометрический, реже таблитчатый. Самородное золото и Au-Ag сплавы сопровождают все ассоциации МПГ, образуя самостоятельные зерна или находясь в срастании с силикатами, сульфидами и теллуридами Pd и Pt. В отдельную группу можно отнести минералы Bi, сопровождающие благороднометалльную минерализацию.

Наиболее распространенными среди изученной ассоциации минералов благородных металлов являются минералы Au. Химический состав Au-Ag сплавов непостоянный, содержание Ag в минералах варьирует в широких пределах (рис. 4), часто присутствуют Cu и Pd. Содержание Cu в самородном золоте может составлять первые атомные проценты. Относительно широко распространено самородное золото с примесью Pd (до 43 ат. % и выше), образуя Cu-Pd-Au сплав с формулой наиболее близкой к Cu₂PdAu (табл. 1). Медистое и палладистое золото обычно встречается в халькопирит-борнитовой и реже в дигенит-борнитовой ассоциации. Такое золото может образовывать как самостоятельные зерна, так и находиться в срастании с минералами Pd, а также срастаться с сульфидами Cu. Самородное золото без изоморфных примесей встречается в этих ассоциациях редко. Для пирит-халькопиритовой ассоциации характерно самородное золото без примеси Cu и Pd.

 

Рис. 4. Состав медистых (а) и палладистых (б) сплавов золота из габбро Кумбинского массива.

Fig. 4. Composition of Cu (a) and Pb (б) gold alloys from gabbro of the Kumba intrusive.

 

Таблица 1. Состав сплавов золота из габброидов Кумбинского массива

Table 1. Composition of gold alloys from gabbroids of the Kumba intrusive

№	мас. %					ат. %
	Cu	Ag	Pd	Au	Сумма	Cu	Ag	Pd	Au
1	31.4	1.6	47.4	16.3	96.6	47.6	1.4	43.0	8.0
2	33.1	–	45.3	19.3	97.8	49.8	–	40.8	9.4
3	1.3	3.0	1.8	91.6	97.6	3.7	5.2	3.2	87.9
4	25.5	–	1.4	73.1	100.0	51.1	–	1.7	47.2
5	–	0.6	–	99.3	99.9	–	1.1	–	98.9
6	–	10.9	–	89.8	100.6	–	18.1	–	81.9
7	–	13.0	–	86.8	99.8	–	21.5	–	78.5
8	–	15.2	–	84.7	99.8	–	24.6	–	75.4
9	–	17.2	–	82.2	99.4	–	27.7	–	72.3
10	–	18.9	–	78.0	96.9	–	30.7	–	69.3
11	–	22.1	–	76.9	99.0	–	34.4	–	65.6
12	1.3	34.5	–	63.2	99.0	3.0	48.4	–	48.6
13	5.8	33.6	–	59.7	99.2	13.0	44.1	–	42.9
14	0.7	10.4	–	88.5	99.6	2.1	17.3	–	80.6
15	0.5	40.4	–	58.1	99.0	1.2	55.2	–	43.5
16	1.7	42.4	–	55.5	99.6	3.9	56.0	–	40.1

 

Арсенидо-антимониды и арсениды Pd и Pt широко распространены. Арсенопалладинит Pd₈(As,Sb)₃ встречен во всех типах руд. Минерал образует зональные почковидные зернистые агрегаты размером до 75 мкм. Зональность в нем обусловлена неравномерным распределением Pd, As, и Sb (табл. 2). В арсенопалладините иногда отмечается примесь Cu до 4 ат. %. Изомертиит Pd₁₁Sb₂As₂ является основным благороднометалльным минералом в дигенит-борнитовых рудах. Для минерала характерна постоянная примесь Cu до 3 ат. %. Сперрилит PtAs₂ развивается по трещинам в изомертиите и по периферии зерен других минералов благородных металлов. Для сперрилита характерна примесь Cu и Fe, суммарно составляющая не более 3 ат. %. В этих же рудах обнаружены единичные зерна атокита Pd₃Sn, местами с примесью Te до 3 ат. %.

 

Таблица 2. Состав минералов благородных металлов из габброидов Кумбинского массива (мас. %)

Table 2. Composition of noble metal minerals from gabbroids of the Kumba intrusive (wt. %)

Минерал	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
	Asp	Asp	Asp	Asp	Ism	Spr	Kt	Mer	Hes	Atk
Cu	–	–	2.5	2.4	1.1	–	–	–	–	–
As	10.1	9.8	9.3	9.7	9.3	44.8	–	–	–	–
Pd	73.1	73.7	73.2	71.0	73.9	–	41.3	29.5	–	51.9
Ag	–	–	–	–	–	–	–	–	62.8	–
Sn	–	–	–	–	–	–	–	–	–	23.6
Sb	16.5	16.5	15.0	14.7	15.9	–	–	–	–	–
Te	–	–	–	–	–	–	36.5	69.3	37.3	–
Pt	–	–	–	–	–	55.2	–	–	–	22.7
Bi	–	–	–	–	–	–	21.9	–	–	–
Сумма	99.7	100.0	100.0	97.7	100.2	100.0	99.7	98.8	100.1	98.2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	Pd7.90(As1.55Sb1.55)3.10 Pd7.95(As1.49Sb1.56)3.05 (Pd7.77Cu0.44)8.21(As1.40Sb1.39)2.79 (Pd7.69Cu0.43)8.12(As1.49Sb1.39)2.88 (Pd10.78Cu0.27)11.05Sb2.03As1.92 Pt0.96As2.04 Pd1.00(Te0.73Bi0.27)1.00 Pd1.01Te1.99 Ag2.00Te1.00 (Pd2.43Pt0.58)3.01Sn0.99

Примечание. Формулы рассчитаны на сумму формульных коэффициентов в стехиометрической формуле. Asp – арсенопалладинит, Atk – атокит, Au – самородное золото, Au,Ag – золотосеребрянные сплавы, Hes – гессит, Ism – изомерntит, Kt – котульскит, Mer – меренскиит, Spr – сперрилит.

Note. Formulas are recalculated to sum of formula coefficients in stoichiometric formulas. Asp – arsenopalladinite, Atk – atokite, Au – native gold, Au, Ag – Au-Ag alloys, Hes – hessite, Ism – isomertieite, Kt – kotulskite, Mer – merenskyite, Spr – sperrylite.

 

Теллуриды и висмутотеллуриды Pd и Ag встречаются реже. Меренскиит PdTe₂ и гессит Ag₂Te встречены в сульфидах Cu в виде рассеянных включений размером менее 50 мкм. Для меренскиита иногда отмечается примесь Pt, содержание которой достигает первых ат. %. Котульскит PdTe, как правило, образует крупные зерна до 150 мкм, встречен в сростках с сульфидами Cu и Au-Ag сплавами, постоянно содержит изоморфную примесь Bi.

Для различных типов минерализации в габброидах Кумбинского массива характерны ассоциации благородных металлов, обладающие набором специфических особенностей. Например, для ассоциации благородных металлов, связанных с халькопирит-борнитовыми рудами в такситовых габбро г. Большая Брусковая, характерно преобладание самородного золота, Au-Ag сплавов и арсенопалладинита. Отдельные зерна самородного золота имеют размер до 50 мкм (рис. 5а). Почти все Au-Ag сплавы обнаружены в срастании с сульфидами Cu (рис. 5б-д). Менее распространенным является арсенопалладинит, встречающийся в виде единичных ксеноморфных зерен на периферии зерен борнита (рис. 5е) и в виде единичных зерен размером до 50 мкм со сложным пористым строением (рис. 5ж). Меренскиит распространен в подчиненном количестве и образует изометричные зерна размером до 50 мкм в срастании с борнитом (рис. 5з). Часто минерал огранен или имеет округлые границы на контакте с борнитом (рис. 5з). Гессит рассеян в зернах медно-сульфидных минералов, размер его зерен редко превышает первые десятки микрометров.

 

Рис. 5. Минералы благородных металлов в такситовых габбро г. Большая Брусковая (пояснения в тексте). Здесь и далее: Asp – арсенопалладинит, Au – самородное золото, Au, Ag – золотосеребряные сплавы, Cbt – кобальтин, Cpx – клинопироксен, Mer – меренскиит, Pl – плагиоклаз.

Fig. 5. Noble metal minerals in taxitic gabbro of Mt. Bolshaya Bruskovaya (see text for explanations). Hereinafter: Asp – arsenopalladinite, Au – native gold, Au, Ag – gold–silver alloys, Cbt – cobaltite, Cpx – clinopyroxene, Mer – merenskiite, Pl – plagioclase.

 

В дигенит-борнитовых рудных габбро г. Большая Брусковая среди минералов благородных металлов преобладают изомертиит, сперрилит и арсенопалладинит, встречены единичные зерна атокита. С ними ассоциирует висмутовая минерализация, среди которой установлены висмутин и цумоит.

Среди МПГ в этой ассоциации преобладает изомертиит. Он образует изометричные зерна, размером до 150 мкм, часто ассоциирует с самородным золотом и сперрилитом (рис. 6а-в). Изомертиит часто находится в срастании с золото-серебряными минералами, которые часто тяготеют к периферии зерен изомертиита (рис. 6а, б). Сперрилит развивается по трещинам в изомертиите (рис. 6а) или по периферии его зерен (рис. 6в). Атокит в виде единичных зерен размером до 50 мкм (рис. 6д) рассеян в сульфидах Cu. Среди минералов Bi, ассоциирующих с благороднометалльной минерализацией, преобладает висмутин Bi_2.00S_3.00. Встречены единичные срастания висмутина с цумоитом Bi_1.00Te_1.00 и сульфовисмутитами свинца по составу наиболее близкими к канниццариту Pb_8.51Bi_10.00S_22.49 (рис. 6е).

 

Рис. 6. Минералы благородных металлов в оливиновых габбро г. Большая Брусковая (пояснения в тексте). Atk – атокит, Bis – висмутин, Ism – изомертиит, Pb,Bi,S – сульфовисмутит свинца, Spr – сперрилит, Tsu – цумоит.

Fig. 6. Noble metal minerals in amphibole-olivine gabbro of Mt. Bolshaya Bruskovaya (see text for explanations). Atk – atokite, Bis – bismuthinite, Ism – isomertieite, Pb,Bi,S – Pb sulfobismuthite, Spr – sperrylite, Tsu – tsumoite.

 

В габбро на территории г. Золотой Камень, характеризующихся широким распространением пирит-халькопиритовой минерализации, относительно широко распространены минералы золота. Реже встречаются котульскит, изомертиит, арсенопалладинит и сперрилит. Благороднометалльная ассоциация сопровождается антимонитом, самородным висмутом и бисмоклитом. В этой ассоциации золотосеребряные сплавы встречены в виде крупных пластинчатых зерен (рис. 7а-г). Зерна этих минералов часто содержат в себе включения клинопироксена (рис. 7а), гетита (рис. 7а), а также котульскита (рис. 7в), изомертиита и арсенопалладинита (рис. 7г, д). Среди арсенидов палладия и платины в пирит-халькопиритовых рудах г. Золотой Камень обнаружены арсенопалладинит и сперрилит. Арсенопалладинит образует крупные зональные агрегаты (рис. 7е), срастается с минералами благороднометалльной ассоциации (рис. 7г), реже встречается в виде включений в золоте (рис. 7д). Сперрилит встречен в виде единичных зерен, размером около 50 мкм (рис. 7ж). В рудных концентратах наряду с МПГ и самородным золотом обнаружен антимонит Sb₂S₃ (рис. 7з) и минералы Bi (рис. 7и). Среди них обнаружен сросток самородного висмута с бисмоклитом BiOCl, заварицкитом (BiO)F и баксанитом Bi_6.00Te_1.90S_3.10. Эти минералы Bi чаще всего развиты на периферии зерен самородного висмута (рис. 7и).

 

Рис. 7. Минералы благородных металлов в амфиболовом габбро г. Золотой Камень (пояснения в тексте). Bas – баксанит, Bi – самородный висмут, BiOCl – бисмоклит, Kt – котульскит, Sbt – стибнит, Zav – заварицкит.

Fig. 7. Noble metal minerals in amphibole gabbro of Mt. Zolotoy Stone (see text for explanations). Bas – baksanite, Bi – native bismuth, BiOCl – bismoclite, Kt – kotulskite, Sbt – stibnite, Zav – zavaritskite.

 

Обсуждение результатов

Ассоциация минералов благородных металлов в габбро Кумбинского массива, обогащенных сульфидами Cu, по многим характеристикам аналогична ранее описанным минеральным ассоциациям в габброидах зональных дунит-клинопироксенит-габбровых массивов (Золоев и др., 2001; Zaccarini et al., 2004; Аникина, Алексеев, 2010 и др.). Исходя из особенностей распределения минералов благородных металлов, габбро Кумбинского массива наиболее близки вкрапленным рудам Баронского рудопроявления и габброидам Волковского массива. В Баронском рудопроявлении в ассоциации минералов благородных металлов установлены сульфиды, теллуриды, сульфоселениды, арсениды, арсенидо-антимониды и арсенотеллуриды Pd, сульфиды и арсениды Pt, самородное золото и серебро – всего 28 минералов и их разновидностей (Золоев и др., 2001; Zaccarini et al., 2004; Аникина, Алексеев, 2010). Широкий набор минералов благородных металлов, близкий к ассоциации в габброидах Кумбинского массива, описан вместе с сульфидной медной минерализацией в амфиболовых габбро Серебрянского камня (Михайлов и др., 2021а).

Аналогичные примеры проявления благороднометалльной минерализации в габбро зональных массивов установлены и за пределами ППУ, например, в клинопироксенитах и габбро зональных комплексов урало-аляскинского типа в Северной Америке (массив Солт Чак – Аляска и Турнагиан в Британской Колумбии) и в массиве Восточная пустыня, расположенном в Египте (O’Driscoll, González-Jiménez, 2016). Аналогичный медно-благороднометалльный тип оруденения выявлен в горнблендитах и клинопироксенитах Чемпионской площади, расположенной в западной части массива Туламин (Nixon et al., 2020), где минералы благородных металлов связаны с халькопирит-борнит-пиритовой минерализацией в магнетит-амфиболовых клинопироксенитах и оливиновых габбро. В ассоциации минералов из клинопироксенитов Туламинского массива установлены сперрелит, изомертиит, а также неназванные фазы состава Pd-Te-Sb.

Вопрос о природе медно-благороднометалльной минерализации в связи с габбро массивов урало-аляскинского типа в последнее время широко обсуждается. Необходимо отметить, что генезис самих габбро, вмещающих оруденение, также является предметом дискуссии. В настоящее время с наибольшей степенью детальности разработаны две петрологические модели формирования габброидов. В рамках одной из них определяющую роль в формировании амфиболовых габброидов отводят метаморфическим процессам (Ефимов, Ефимова, 1967). Другая геолого-генетическая модель предполагает образование и эволюцию габброидов, в том числе с образованием медно-благороднометалльного оруденения, в ходе магматических и позднемагматических процессов (Кашин, 1941; Полтавец и др., 2011; Михайлов и др., 2021а). Закономерности геологического строения Кумбинского массива (Свешникова, 1961), а также результаты минералого-петрографических и геохимических исследований (Михайлов и др., 2021б) с наибольшей степенью вероятности указывают на ключевую роль магматогенных процессов в формировании медно-благороднометалльного оруденения в породах Кумбинского массива.

Модель образования медных сульфидов и концентрирование в них благородных металлов в породах ультрамафит-мафитовых ассоциаций в настоящее время наиболее детально разработана для массивов Туламин и Полярис в Британской Колумбии (Milidragovic et al., 2021). Для понимания генезиса медно-благороднометалльного оруденения в породах зональных массивов ключевыми являются несколько факторов. Первый из них – это установленные содержания S в примитивных островодужных базальтовых магмах, достигающие 2000 г/т (Bai et al., 2020). Второй – это нахождение S в расплавах преимущественно в сульфатной форме (Jugo, 2009). И третий, наиболее важный – это время начала кристаллизации магнетита в габбро, что приводит к изменению окислительно-восстановительных условий. Расплавы, из которых формируются магматические породы зональных массивов, являются окисленными (Milidragovic et al., 2021). Последовательная кристаллизация расплавов с образованием в начале ультраосновных, а затем основных пород сопровождается возрастанием фугитивности кислорода, что приводит к началу кристаллизации магнетита в рудных клинопироксенитах или габбро. Повсеместное зарождение и кристаллизация магнетита, выступающего в роли восстановителя, в расплавах основного состава приводит к локальному снижению фугитивности кислорода и возникновению восстановительных условий (Milidragovic et al., 2021), что приводит в том числе к восстановлению серы из сульфатной формы в сульфидную с обособлением сульфидного расплава. Этот сульфидный расплав насыщается благородными металлами – прежде всего Pd и Au, в меньшей степени Pt. Последующий процесс кристаллизации сульфидных расплавов приводит к образованию медно-благороднометалльного оруденения в габброидах. При этом формирование дигенита, борнита или халькопирит-борнитовых агрегатов объясняется дефицитом железа в минералообразующей среде вследствие кристаллизации магнетита (Jenner et al., 2010) ранее или совместно с сульфидами.

Совокупность полученных результатов, а также анализ данных предшественников позволяют предположить, что МПГ в габбровых массивах Платиноносного пояса Урала распределяются зонально. Установлено, что Кумбинский массив в незначительной мере подвержен эрозии и сохранил первичную структуру магматического тела (Свешникова, 1961). Выявленные в результате исследований минерализованные зоны локализованы в апикальных частях Кумбинского массива. В этих зонах в различных сульфидных парагенезисах из числа МПГ преобладают арсено-антимонидные соединения. Эта особенность отличает минерализованные зоны Кумбинского массива от подобных зон, выявленных ранее в габбро Волковского массива и массива Серебрянского камня. Описанные нами ассоциации минералов благородных металлов Кумбинского массива наиболее близки к поздним, низкотемпературным парагенезисам Баронского рудопроявления (табл. 3) (Золоев и др., 2001; Zaccarini et al., 2004; Аникина, Алексеев, 2010). Выявленные особенности позволяют сделать предположение о проявлении рудной или минералогической зональности в пределах габбровых интрузивов и о многостадийном процессе становления ассоциаций минералов благородных металлов в габброидах зональных массивов.

 

Таблица 3. Распространенность минералов благородных металлов в габброидах Платиноносного Пояса Урала

Table 3. Distribution of minerals of the noble metals in gabbroids of the Platinum belt of the Urals

Минерал	Теоретическая формула	Кумбинский массив			Рудопроявление Серебрянский Камень (Михайлов и др., 2021а)	Баронское рудопроявление (Аникина, Алексеев, 2010)		Волковское месторождение (Мурзин и др., 2021)
		Борнит-халькопиритовые руды	Дигенит-борнитовые руды	Пирит-халькопи-ритовые руды		Сульфидная ассоциация	Арсенидо-антимонидная ассоциация
Самородное золото	Au	++	+	++	++	+	+	++
Au-Ag сплавы	(Au,Ag)	++	++	+++	++	+++	+++
Высоцкит	(Pd,Ni)S				+	+++	+	++
Меренскиит	PdTe2	++	++		+++	++	++	+++
Гессит	Ag2Te	++	++	+	+	++	++	++
Кейтконнит	Pd20Te7				++	++	+	+
Котульскит	Pd(Te,Bi)2			+	++		++
Арсенопалладинит	Pd8(As,Sb)3	+++	+++	++	+		++
Изомертиит	Pd11Sb2As2	+	+++	+	+		+++
Сперрилит	PtAs2	+	+	+	+		+	+
Атокит	Pd3Sn		+
Минералы Bi		+	+	+	+			+

Примечание. Минералы: +++ – главные, ++ – второстепенные, + – редкие.

 Note. Minerals: +++ – major, ++ – abundant; + – rare.

 

Заключение

В результате исследований впервые охарактеризованы структурно-вещественные признаки благороднометалльной минерализации в габбро Кумбинского массива. Повышенные содержания благородных металлов связаны с медно-сульфидной минерализацией, пространственно сопряженной с зонами проявления такситовых текстур в габброидах.

Впервые для габброидов Кумбинского массива описано девять минералов Pd, Au и Ag, включая самородное золото и его сплавы, теллуриды Ag и Pd (гессит, меренскиит), а также висмутотеллуриды (котульскит), антимонидоарсениды (изомертиит), арсениды (арсенопалладинит, сперрилит) и станниды (атокит) Pt и Pd. Ассоциация благородных металлов в габбро Кумбинского массива наиболее близка к поздним низкотемпературным арсенидо-антимонидным парагенезисам Баронского рудопроявления.

Обнаружение медно-благороднометалльной минерализации в породах Кумбинского массива позволяет говорить о его высоком рудном потенциале. Наряду с Волковским месторождением и Баронским рудопроявлением за последние несколько лет медно-благороднометалльное оруденение было выявлено в габбро, по меньшей мере, еще двух габбровых интрузивов, что позволяет говорить о широком распространении вкрапленных сульфидных медных руд, обогащенных благородными металлами, в мафитах зональных массивов урало-аляскинского типа.

Об авторах

В. В. Михайлов

Институт геологии и геохимии УрО РАН

Email: palamarchuk22@yandex.ru
Россия, 620016, Екатеринбург, ул. Академика Вонсовского 15

С. Ю. Степанов

Институт геологии и геохимии УрО РАН

Email: palamarchuk22@yandex.ru
Россия, 620016, Екатеринбург, ул. Академика Вонсовского 15

С. В. Петров

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: palamarchuk22@yandex.ru
Россия, 199155, Санкт-Петербург, пер. Декабристов 16

Р. С. Паламарчук

Южно-Уральский федеральный научный центр минералогии и геоэкологии УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: palamarchuk22@yandex.ru

Ильменский государственный заповедник

Россия, 456317, Челябинская обл., г. Миасс

Список литературы

Дополнительные файлы