Fluid regime of formation of the Loipishnyun low-sulfide PGE deposit, Monchetundra basic massif (Kola Peninsula, Russia)

The distribution features of the volatile components (H₂O, H₂, CO₂, CO, H₂S, SO₂, CH₄ and N₂) was investigated by method of pyrolytic gas chromatography in the ore-free and ore-bearing rocks of the low-sulfide PGE deposit Loipishnyun of the basal structural type, which localized within Monchetundra mafic massif of the Kola region. It was established that PGE ore, compared with the ore-free rocks are higher overall fluid-saturated, higher contents of H₂O and especially H₂S and SO₂. In the ore-free rocks, in contrast to the mineralized one, was revealed higher concentrations of CO, H₂ and N₂. H₂S and SO₂ play the main role to the process of the platinum-metal ore formation. The contribution of these components at the initial stage of the platinum-metal ore genesis is equivalent, as evidenced by the close values of positive correlations of these volatile compounds with platinum group metals and ore elements. With further decrease of temperature in the process of the ore genesis are dominate by the hydrogen sulfide, which has a high positive correlation mainly with copper and platinum group metals. The obtained results suggest that the process of the platinum-metal ore genesis proceeded in a wide temperature range from 1050 to 450°C. It began in late-magmatic, postcumulus stage (1050-850°C) under variable redox conditions and continued with the gradual reduction of the temperature to 450°C in conditions decreasing sulfur fugasity.

летучие компоненты, пиролизная газовая хроматография, флюидный режим, платинометалльное оруденение, месторождение Лойпишнюн, Мончетундровский массив, volatile components, pyrolysis gas chromatography, fluid regime, PGE mineralization, Loipishnyun deposit, Monchetundra massif

1. Баянова Т.Б., Нерович Л.И., Митрофанов Ф.П., Жавков В.А., Серов П.А. (2010) Мончетундровский базитовый массив Кольского региона: новые геологические и изотопно-возрастные данные. Докл. АН, 431(2), 216-222.

2. Белозерский Н.А. (1958) Карбонилы металлов. М.: Металлургия, 272 с.

3. Борисенко А.С., Боровиков А.А., Житова Л.М., Павлова Г.Г. (2006) Состав магматогенных флюидов, факторы их геохимической специализации и металлоносности. Геология и геофизика, 47(12), 1308-1325.

4. Горбачев Н.С., Дадзе Т.П., Каширцева Г.А., Кунц А.Ф. (2010) Флюидный перенос золота, палладия и редкоземельных элементов и генезис рудопроявлений Приполярного Урала. Геология рудных месторождений, 52(3), 241-259.

5. Гроховская Т.Л., Иванченко В.Н., Каримова О.В., Грибоедова И.Г., Самошникова Л.А. (2012) Геологическое строение, минералогия и генезис ЭПГ-минерализации массива Южная Сопча, Мончегорский комплекс, Россия. Геология рудных месторождений, 54(5), 416-440.

6. Житова Л.М., Боровиков А.А., Гора М.П., Шевко А.Я. (2009) О направленной эволюции магматогенных флюидов интеркумулусной стадии кристаллизации рифа Меренского, Бушвельдский комплекс, ЮАР. Докл. АН, 428(5), 648-653.

7. Ивановский А.Л. (2009) Нитриды и карбиды металлов платиновой группы: синтез, свойства и моделирование. Успехи химии, 78(4), 328-344.

8. Летников Ф.А. (2006) Флюидный режим эндогенных процессов и проблема рудогенеза. Геология и геофизика, 47(12), 1296-1307.

9. Митрофанов Ф.П. (2005) Новые виды минерального сырья Кольской провинции: открытия и перспективы. Мат-лы конф. “Научное наследие акад. В.И. Смирнова”. М.: ИГЕМ РАН, 29-53.

10. Митрофанов Ф.П., Балаганский В.В., Балашов Ю.А., Ганнибал Л.Ф., Докучаева В.С., Нерович Л.И., Радченко М.К., Рюнгенен Г.И. (1993) U-Pb возраст габбро-анортозитов Кольского полуострова. Докл. АН, 331(1), 95-98.

11. Митрофанов Ф.П., Баянова Т.Б., Корчагин А.У., Грошев Н.Ю., Малич К.Н., Жиров Д.В., Митрофанов А.Ф. (2013) Восточно-Скандинавская и Норильская плюмовые базитовые обширные изверженные провинции Pt-Pd руд: геологическое и металлогеническое сопоставление. Геология рудных месторождений, 55(5), 357-373.

12. Нерович Л.И., Баянова Т.Б., Савченко Е.Э., Серов П.А., Екимова Н.А. (2009) Новые данные по геологии, петрографии, изотопной геохимии и ЭПГ минерализации Мончетундровского массива. Вестн. МГТУ, 12(3), 461-477.

13. Нивин В.А., Кульчицкая А.А., Рундквист Т.В. (2009) Флюидно-геохимические особенности платинометалльных руд Западно-Панского расслоенного интрузива на Кольском полуострове. Геология рудных месторождений, 51(4), 369-376.

14. Расслоенные интрузии Мончегорского рудного района: петрология, оруденение, изотопия, глубинное строение. (2004) Ч. 1. (Под ред. Ф.П. Митрофанова, В.Ф. Смолькина). Апатиты: КНЦ РАН, 177 с.

15. Служеникин С.Ф., Дистлер В.В., Дюжиков О.А., Кравцов В.Ф., Кунилов В.Е., Лапутина И.П., Туровцев Д.М. (1994) Малосульфидное платиновое оруденение в Норильских дифференцированных интрузивах. Геология рудных месторождений, 36(3), 195-217.

16. Сыркин В.Г. (1983) Карбонилы металлов. М.: Химия, 200 с.

17. Толстихин И.Н., Докучаева В.С., Каменский И.Л. (1991) Ювенильный гелий в древних породах. Гелий, аргон, уран и калий в Мончегорском плутоне (Кольский полуостров). Геохимия, (8), 1146-1158.

18. Чащин В.В. (1999) Пироксены Мончетундровского перидотит-пироксенит-лейкогаббрового и Волчьетундровского габбро-анортозитового массивов. Зап. ВМО, 128(3), 101-111.

19. Чащин В.В., Петров С.В., Дрогобужская С.В. (2017) Малосульфидное платинопалладиевое месторождение Лойпишнюн Мончетундровского базитового массива (Кольский полуостров, Россия). Геология рудных месторождений, в печати.

20. Шарков Е.В., Богатиков О.А. (1998) Механизмы концентрирования элементов платиновой группы в расслоенных интрузивах Карело-Кольского региона. Геология рудных месторождений, 40(5), 419-439.

21. Baker D.R., Barnes S.-J., Simon G., Bernier F. (2001) Fluid transport of sulfur and metals between sulfide melt and basaltic melt. Can. Miner., 39, 537-546.

22. Ballhaus C., Ryan C.G., Mernagh T.P., Green D.H. (1994) The partitioning of Fe, Ni, Cu, Pt, and Au between sulfide, metal, and fluid phases: a pilot study. Geochim. Cosmochim. Acta, 58(2), 811-826.

23. Ballhaus C.G., Stumpfl E.F. (1986) Sulfide and platinum mineralization in the Merensky Reef: evidence from hydrous silicates and fluid inclusions. Contrib. Miner. Petrol., 94, 193-204.

24. Barnes S.J., Liu W. (2012) Pt and Pd mobility in hydrothermal fluids: evidence from komatiites and from thermodynamic modeling. Ore Geol. Rev., 44, 49-58.

25. Bayanova T., Mitrofanov F., Serov P., Nerovich L., Yekimova N., Nitkina E., Kamensky I. (2014) Layered PGE paleoproterozoic (LIP) intrusions in the N-E part of the Fennoscandian Shield - isotope Nd-Sr and 3He/4He data, summarizing U-Pb ages (on baddeleyite and zircon), Sm-Nd data (on rock-forming and sulphide minerals), duration and mineralization Geochronology - Methods and Case Studies. (Ed. N.-A. Mцrner). INTECH, 143-193. http://dx.doi.org/10.5772/58835.

26. Boudreau A. (1999) Fluid fluxing of cumulates: the J-M reef and associated rocks of the Stillwater Complex, Montana. J. Petrol., 40(5), 755-772.

27. Chashchin V.V., Mitrofanov F.P. (2014) The paleoproterozoic Imandra-Varzuga rifting structure (Kola Peninsula): intrusive magmatism and minerageny Geodynamics & Tectonophysics, 5(1), 231-256. URL: http://dx.doi.org/10.5800/GT-2014-5-1-0126.

28. Gal B., Molnar F., Gusmics T., Mogessie A., Szabo C., Peterson D.M. (2013) Segregation of magmatic fluids and their potential in the mobilization of platinum-group elements in the South Kawishiwi intrusion, Duluth Complex, Minnesota - evidence from petrography, apatite, geochemistry and coexisting fluid and melt inclusions. Ore Geol. Rev., 54, 59-80.

29. Hanley J.J. (2005) The aqueous geochemistry of the platinum group elements (PGE) in surficial, low-T hydrothermal and high-T magmatic-hydrothermal environments. Mineralogical Association of Canada Short Course Series, 35, 35-56.

30. Hutchinson D., McDonald I. (2008) Laser ablation ICP-MS study of platinum-group elements in sulfides from the Platreef at Turfspruit, northern limb of the Bushveld Complex, South Africa. Min. Depos., 43(6), 695-711.

31. Molnar F., Watkinson D.H., Everest J.O. (1999) Fluid-inclusion characteristics of hydrothermal Cu-Ni-PGE veins in granitic and metavolcanic rocks at the contact of the Little Stobie deposit, Sudbury, Canada. Chem. Geol., 154, 279-301.

32. O'Neill H.St.C., Palme H. (1998) Composition of silicate Earth: implication for accretion and core formation. The Earth's Mantle, Composition, Structure and Evolution. Ed. by I. Jackson. Cambridge: Cambridge University Press, 3-126.

33. Sharman E.R., Penniston-Dorland S.C., Kinnaird J.A., Nex P.A.M., Brown M., Wing B.A. (2013) Primary origin of marginal Ni-Cu-(PGE) mineralization in layered intrusions: δ33S evidence from the Platreef, Bushveld, South Africa. Econ. Geol., 108(2), 365-377.

34. Tolstikhin I.N., Dokychaeva V.S., Kamensky I.L., Amelin Yu.V. (1992) Juvenile helium in ancient rocks: II. U-He, K-Ar, Sm-Nd, and Rb-Sr systematic in the Monche Pluton. 3He/4He ratios frozen in uranium-free ultramafic rocks. Geochim. Cosmochim. Acta, 56, 987-999.

35. Tuba G., Molnar F., Ames D.E., Pentek A., Watkinson D.H., Jones P.C. (2014) Multi-stage hydrothermal processes involved in “low-sulfide” Cu(Ni)-PGE mineralization in the footwall of the Sudbury igneous complex (Canada): Amy Lake PGE zone, East Range. Miner. Deposita, 49, 7-49.

36. Whitney D.L., Evans B. (2010) Abbreviations for names of rock-forming minerals. Amer. Miner., 95, 185-187.

37. Zhang Y., Zindler A. (1993) Distribution and evolution of carbon and nitrogen in Earth. Earth Planet. Sci. Lett., 117, 331-345.