Статья: Петрогеохимические особенности платиноносных метапикритов Кулибинского потенциального рудного узла (Восточный Саян)

В породах кингашского комплекса Кулибинского ПРУ выделено пять основных рудных минеральных ассоциаций, характерных для различных типов пород:

1. Убого-вкрапленная первично-магматическая пентландит-пирротинмагнетитовая минерализация, характерная для ранних дифференциатов и развившихся по ним серпентинитов. В среднем такие породы несут сульфидную минерализацию на уровне 0,5-2 %, оксидную - 3-5 %. Характерны повышенные содержания Ni (0,2-0,5 %) и Co (до 0,05 %), которые входят в виде примеси в состав породообразующих минералов, концентрации меди и элементов платиновой группы (ЭПГ) незначительны и зачастую ниже порога чувствительности применённых аналитических методов.

2. Убого-вкрапленная магматическая с наложенной эпимагматической пирит-халькопирит-ильменит-магнетитовая минерализация, характерная для пикритов. Суммарное количество сульфидов - 2-5 %, оксидов ~2 %. В отдельных горизонтах характеризуется повышенными содержаниями Pd (до 1 г/т) при низких Ni (0,01-0,05 %) и Cu (менее 0,01 %).

3. Вкрапленная и прожилково-вкрапленная эпимагматическая халькопирит-пирит-пирротиновая с графитом и рутилом минерализация, характерная для сульфидоносных метагаббро-долеритов и связанных с ними метасоматитов. Сульфидная вкрапленность колеблется на уровне 5-25 %, оксидная - 1-3 %. Отмечается сильная графитизация с формированием метасоматитов, вмещающих до 15-18 % графита. Характерны повышенные концентрации ЭПГ и меди.

4. Вкрапленная, прожилковои гнездово-вкрапленная эпимагматическая халькопирит-пирит-пирротиновая минерализация, характерная для клинопироксенитов и брекчий по ним. Количество сульфидов колеблется от 5 до 25 %. Зачастую не несут значимых концентраций полезных компонентов, в отдельных случаях - повышенные содержания Pd (до 0,4 г/т).

5. Прожилковои ориентированно-вкрапленная эпимагматическая пирит-халькопирит-пирротин-ильменит-магнетитовая минерализация, характерная для сосуществующих даек плагиогранитов и сопутствующих им изменённым вмещающим породам. Суммарный объем рудных минералов в породах, несущих данную ассоциацию, достигает 50 %. Характерны повышенные концентрации Pd (до 0,6 г/т) и Cu (до 0,24 %).

Петрогеохимические особенности рудоносных толщ

Количественные методы аналитических исследований. В ходе проведения исследования в отобранных образцах определялись концентрации ЭПГ, Cu, Ni, Co и ведущих петрогенных окислов. Платиноиды определялись методами MS-ISP в лаборатории ГПКК «КНИИГиМС» (Pt, Pd, Ir, Rh, Ru) и атомно-эмиссионным сцинтилляционным спектральным методом в лаборатории Института геохимии СО РАН (Pt, Pd). Концентрации Cu, Ni, Co определялись в лаборатории ГПКК «КНИИГиМС» атомно-абсорбционным методом. Силикатные анализы проводились в лабораториях Института геохимии СО РАН и ОАО «Минусинская ГРЭ». В ходе исследования использованы данные 37 авторских силикатных анализов и 56 заимствовано из результатов работ ГПКК «КНИИГиМС». При анализе геохимических особенностей поведения ЭПГ использованы результаты 112 авторских анализов и 957 заимствованных из материалов работ ГПКК «КНИИГиМС». Также из результатов работ ГПКК «КНИИГиМС» заимствованы данные 3081 атомно-абсорбционного анализа на Cu, Ni, Co и 3081 атомно-эмиссионного на 26 элементов.

В рудоносных метабазальт-метапикритовых толщах вниз по разрезу возрастает магнезиальность (от 9,7 до 40,3 % MgO), что подчеркивается и изменением минерального состава от соссюрит-хлорит-актинолитового до серпентин-тальк-тремолитового. К подошве рудоносных пикритовых пачек отмечается накопление Cr и Ti, при равномерном распределении в разрезе

Ni и некотором повышении концентраций Cu в приподошвенных частях. Характер изменения химического и минерального состава пород в разрезе палладиеносной метапикритовой толщи обусловлен процессами фракционирования и гравитационной отсадки в ходе дифференциации исходного высокомагнезиального расплава. Ультрамафитам Кулибинского ПРУ свойственно увеличение концентраций Cu и Pd с уменьшением магнезиальности, что возможно интерпретировать как следствие фракционирования, сопровождавшегося сегрегацией сульфидов [Andersen, Power, Momme, 2002].

Характерной особенностью Кулибинского ПРУ является существенное повышение концентраций ЭПГ в приконтактовых частях даек плагиогранитов: от 0,2-0,3 во вмещающих породах до 0,8 г/т в зоне экзоконтакта даек. Большое количество плагиогранитных даек в разрезе является одним из критериев наличия тел с высокими концентрациями ЭПГ.

Тренд поведения ЭПГ пород Кулибинского ПРУ (рис. 2) существенно отличается от трендов классических расслоенных массивов Садбери и Бушвельда [Barnes, Naldrett, Gorton, 1985]. Для пород Кулибинского ПРУ и Кингашского РР общим является преобладание Pd над Pt при Pd > Pt - Ir, увеличение отношения Pd/Pt в ходе дифференциации исходного расплава, а также повышенные отношения Ni/Cu и Cr/Ti в платиноносных породах [Радомская, 2012; Геохимия и минералогия элементов..., 2017]. В Кулибинском ПРУ отмечаются существенно меньшие концентрации Pt и Ni и большие - Rh. Отличия геохимических особенностей поведения ЭПГ в платиноносных породах Кулибинского ПРУ и Кингашского РР обусловлены формированием их в пределах Кулибинского ПРУ на поздних этапах эволюции из остаточного расплава, а в Кингашском РР - в два этапа с формированием богатых ЭПГ пород как на раннемагматической, так и на позднемагматической стадии [Геохимия и минералогия элементов..., 2017]. Сходным с породами изучаемой территории характером распределения ЭПГ обладает ряд платинометалльных месторождений Кольского полуострова и Финляндии [Гавриленко, 2003; Iljina, Maier, Karinen, 2015]. Низкие концентрации Pt в породах Кулибинского ПРУ объясняются её выносом в ходе регионального метаморфизма; о значительном влиянии метаморфических процессов указывалось выше.

Палладиеносные породы Кингашского РР характеризуются выдержанным химическим составом и отсутствием значимых зависимостей концентраций ЭПГ от магнезиальности и титанистости пород (рис. 3); платиноносными в Кингашском месторождении являются дуниты, перидотиты и серпентиниты по ним, тогда как для низкомагнезиальных пироксенитов и ассоциирующих габброидов характерны концентрации ЭПГ на уровне первых десятков миллиграмм на тонну. В породах Кулибинского ПРУ наблюдается закономерное изменение концентраций Pd с изменением химического состава. В целом для пород Кулибинского ПРУ характерно увеличение концентраций палладия с уменьшением магнезиальности и увеличением содержания TiO₂. Однако в пределах палладиеносных пикритовых толщ наблюдается обратная закономерность: к подошве последних магнезиальность растет вместе с увеличением концентраций палладия, наиболее высоких значений достигающих в приподошвенных частях пикритовых толщ. Сами пикриты при этом являются поздними дифференциатами кингашского комплекса с пониженной магнезиальностью. Подобный характер распределения ЭПГ отмечается в породах маргинальной серии месторождений Контиярви и Ахмаваара (Финляндия) [Iljina, Maier, Karinen, 2015].

По соотношению Ni/Pd в Кулибинском ПРУ выделяются две породные ассоциации: а) ранние дифференциаты (дуниты, перидотиты), для которых характерны соотношения, близкие с рудоносными породами Кингашского рудного района; б) поздние дифференциаты (пикриты, пироксениты) и ассоциирующие с ними метабазиты, в которых концентрации Ni существенно меньше и, как правило, не превышают 0,1 %, а концентрации Pd в 5-10 раз выше, чем в ранних дифференциатах. Генеральный тренд увеличения концентраций ЭПГ с увеличением концентраций Ni сохраняется для обеих ассоциаций. Содержания Cu в породах Кулибинского ПРУ прямо коррелируют с концентрациями Pd. Положение фигуративных точек на бинарной диаграмме (рис. 3) отражает этот тренд. Ранние дифференциаты с наименьшими содержаниями Cu и Pd занимают положение в основании тренда, палладиеносные пикриты несут концентрации меди на порядок выше и располагаются в его окончании. На бинарной диаграмме Cu/Pd распределение полей фигуративных точек пород Кулибинского ПРУ и Кингашского рудного района являются близкими, однако поле Кулибинского ПРУ отличается существенно меньшими содержаниями Cu.

Рис. 2 Содержание благородных металлов в породах, нормированных к хондриту С1 [Naldrett, McDonough, Sun, 1995] 1 - Кулибинский ПРУ, породы кингашского комплекса (оригинальные данные), 2 - Кингашский РР, породы кингашского комплекса [Глазунов, Богнибов, Еханин, 2003; Радомская, 2003], 3 - Стилуотер, Джей-Эм Риф (Stillwater JM Reef) [Andersen, Power, Momme, 2002], 4 - Мончеплутон, г. Ниггитс [Гавриленко, 2003], 5 - массивные сульфидные руды пояса Торнио-Наранкаваара (месторождения Суханко, Вааралампи, Нииттилампи, АйлиПортимоярви) [Iljina, Maier, Karinen, 2015], 6 - вкрапленные сульфидные платинометалльные руды пояса Торнио-Наранкаваара (месторождения Контиярви, Ахмаваара, Сиика-Кама, Райтикангас) [Iljina, Maier, Karinen, 2015]

Рис. 3 Бинарные диаграммы составов пород кингашского комплекса Канского 1 - Кулибинский ПРУ (материалы поисковых работ и неопубликованные данные авторов): 1-1 - дунит, 1-2 - серпентинит, 1-3 - клинопироксенит, 1-4 - пикрит, 1-5 - гарцбургит, 1-6 - мафиты, 1-7 - метасоматиты; 2 - Кингашский РР, породы кингашского комплекса [Глазунов, Богнибов, Еханин, 2003]: 2-1 - верлит, 2-2 - серпентинит, 2-3 - пироксенит, 2-4 - габбро; 3 - месторождение Котиярви, Финляндия [Iljina, Maier, Karinen, 2015]; 4 - месторождение Сопча, Мончегорский рудный район [Расслоенные интрузии Мончегорского..., 2004]; 5 - тренды изменения состава пород кингашского комплекса в Кингашском РР; 6 - генеральные тренды изменения состава пород кингашского комплекса в Кулибинском ПРУ; 7 - тренды изменения состава поздних дифференциатов кингашского комплекса в Кулибинском ПРУ

По комплексу признаков (табл.) рудопроявления Кулибинского ПРУ обнаруживают сходство с месторождением Контиярви (расслоенные интрузии комплекса Портимо, Финляндия) [Iljina, Maier, Karinen, 2015; Naldrett, 1989]. Для месторождений, приуроченных к комплексу Портимо, характерно наличие так называемых платиноносных «рифов» с содержаниями ЭПГ до десятков грамм на тонну, что позволяет прогнозировать обнаружение крупных промышленно значимых платинометалльных объектов в пределах Кулибинского ПРУ. Запасы Pd месторождения Контиярви (по масштабам близкого к рудопроявлениям Кулибинского ПРУ) по результатам оценки на 2007 г. составили 71,48 т [Iljina, Maier, Karinen, 2015].

Таблица

Сравнительная характеристика рудопроявлений Кулибинского ПРУ и платинометалльных месторождений комплекса Портимо (Финляндия)

Обсуждение результатов исследования

Результаты проведенных исследований позволяют сделать следующие обобщения.

1. Исследуемая территория является Кирельским фрагментом Канского ЗКП, в пределах которого широко распространены мафит-ультрамафитовые тела, с которыми могут быть связаны медно-никелевые и платинометалльные месторождения. Выделено два магматических комплекса: идарский реститовый дунит-гарцбургитовый и кингашский магматический дунитверлит-пикритовый. К последнему приурочены известные сульфидные платино-медно-никелевые месторождения и рудопроявления.

2. Особенности геохимической зональности, последовательное изменение минерального состава и характера рудной минерализации в отдельных телах обнаруживают сходство изучаемых тел ультрамафитов с типичными расслоенными интрузиями мафит-ультрамафитового состава и свидетельствуют об их формировании в ходе дифференциации исходного высокомагнезиального пикритового расплава в неоднократно возникающих промежуточных магматических камерах. Дифференциация, главным образом, осуществлялась гравитационной отсадкой [Коматииты и высокомагнезиальные вулканиты..., 1988] с последующим внедрением порций расплава во вмещающие вулканогенно-осадочные толщи, без формирования крупных расслоенных массивов. Для Кулибинского ПРУ характерна платинометалльная специализация пород кингашского комплекса, в отличие от Кингашского РР, где руды комплексные Си-№-платиноидные.

3. Наиболее перспективными на обнаружение промышленных скоплений ЭПГ в пределах потенциального рудного узла являются метапикритовые тела кингашского комплекса. В рудоносных частях таких тел вниз по разрезу возрастает магнезиальность, что подчёркивается и изменением минерального состава от соссюрит-хлорит-актинолитового до серпентинтальк-тремолитового. В кровельной части тел эти породы по химическому и минеральному составу близки к меланократовым мафитам (пикробазальтам), в приподошвенной - высокомагнезиальным ультрамафитам (оливиновым пикритам). Расположение малосульфидной платинометалльной минерализации в зоне перехода от мафитов к ультрамафитам обнаруживает сходство изучаемого объекта с классическими расслоенными массивами, вмещающими крупнейшие платинометалльные месторождения.

4. В целом для пород Кулибинского ПРУ характерно увеличение концентраций палладия с уменьшением магнезиальности и увеличением содержания ТЮ₂ в породах. Однако в пределах палладиеносных пикритовых толщ наблюдается обратная закономерность: к подошве последних магнезиальность растет вместе с увеличением концентраций палладия, наиболее высоких значений достигающих в приподошвенных частях пикритовых толщ. Здесь же обнаружена равномерно вкрапленная сульфидная минерализация на уровне ~5 %, что в полтора-два раза выше, чем в верхних частях пикритовой толщи. Сульфидная минерализация представлена халькопиритом, пиритом и в меньшей степени пирротином. При этом за пределами рудоносных пикритовых тел концентрации палладия резко падают. Для всех пород характерна прямая корреляционная зависимость между концентрациями Си и Р^ зависимость между содержаниями N1 и Pd не столь явная и отмечается преимущественно в поздних дифференциатах. Критерием выделения продуктивных горизонтов является преобладание сульфидов меди в сульфидной фазе приподошвенных частей пикритовых толщ.