Минеральные ассоциации хромититов Алапаевского дунит-гарцбургитового массива (Средний Урал)

Объект исследования. Минералы и минеральные ассоциации благородных металлов в хромититах Алапаевского массива. Цель. Системное минералогическое изучение высокохромистых и глиноземистых хромититов и разработка схемы последовательности минералоообразования и положения в ней минералов платиновой группы и золота. Материалы и методы. Образцы высокохромистых и глиноземистых хромититов из месторождений в разных частях Алапаевского массива. Использованы методы сканирующей электронной микроскопии (Tescan VEGAII XMU и JSM-6390LV фирмы Jeol с EDX спектрометрами INCA Energy 450) и рентгеноспектрального микроанализа (Cameca SХ 100 с пятью волновыми спектрометрами). Результаты. Составлена схема последовательности минералообразования в хромититах, в которой выделены первичная и вторичные (ранняя и поздняя) ассоциации. Первичные ассоциации высокохромистых (Cr₂O₃ > 50 мас. %) и глиноземистых (Cr₂O₃ < 50 мас. %) руд представлены одними и теми же основными минералами – хромшпинелидом, клинопироксеном и оливином с характерными различающимися составами этих минералов в каждом типе руд. Акцессорные минералы первичной ассоциации синхронны с хромшпинелидом и представлены пентландитом, медистым пентландитом, халькопиритом, пирротином, борнитом, а также минералами благородных металлов (лауритом RuS₂, эрликманитом OsS₂, самородным осмием, медистым золотом). Минералы ранней вторичной ассоциации присутствуют в составе полиминеральных включений в хромшпинелиде. Полиминеральные включения сложены Cr-хлоритом, амфиболом, гранатом, сульфидами (миллерит, хизлевудит) и самородными металлами (Ni, Cr-содержащей медью, никелистой медью, Cu, Fe, Cr-содержащим никелем, аваруитом). Минералы благородных металлов ранней вторичной ассоциации выявлены только в глиноземистых рудах и представлены лауритом, арсенидами и стибнидами Pt и Pd, Ru-пентландитом и высокопробным самородным золотом. К поздней вторичной ассоциации отнесены самородная медь и аваруит, находящиеся в срастании с серпентином в высокохромистом хромшпинелиде. Температурные условия образования вторичных ассоциаций оценены по хлоритовому геотермометру. Температуры образования изученных хлоритов из хромититов укладываются в диапазон 250–284°С. Выводы. Минералы благородных металлов во вторичных ассоциациях формировались при температуре ниже 350°С совместно с гранатом, амфиболом, хлоритом и сульфидами никеля. Зерна первичных Os–Ir–Ru-сплавов при эпигенетических процессах подверглись сульфуризации с образованием тонкозернистой пористой смеси самородных и сульфидных (иногда с As) фаз, а также замещению Ru-пентландитом. Наличие аваруита и самородных Cu и Ni как в первичных, так и во вторичных ассоциациях хромититов свидетельствует о восстановительных условиях образования минералов благородных металлов. Ограниченное развитие высокохромистых руд наряду с проявленными процессами сульфуризации первичных зерен Os–Ir–Ru-сплавов обусловили слабое развитие россыпной платиноидной минерализации на площади Алапаевского массива.

1. Аникина Е.В. (1995) Платиноиды в хромовых рудах Полярного Урала. Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 40 с.

2. Аникина Е.В., Молошаг В.П., Алимов В.Ю. (1993) Минералы платиноидов в хромитах Войкаро-Сыньинского и Райизского массивов. Докл. АН, 330(5), 613-616.

3. Баданина И.Ю., Малич К.Н., Мурзин В.В., Проскурнин В.Ф. (2019) Геохимические особенности платиноидов и золота в хромититах дунит-гарцбургитовых и клинопироксенит-дунитовых массивов. Тр. ИГГ УрО РАН, вып. 166, 95-101.

4. Волченко Ю.А., Коротеев В.А., Неустроева И.И. (2009) Платиноносность ультрамафитов и хромовых руд альпинотипных массивов главного офиолитового пояса Урала. Геология рудн. месторождений, 51(2), 182-200.

5. Гурская Л.И., Смелова Л.В. (2003) Платинометалльное минералообразование и строение массива СыумКеу (Полярный Урал). Геология рудн. месторождений, 45(4), 353-371.

6. Киселева О.Н., Жмодик С.М., Дамдинов Б.Б., Агафонов Л.В., Белянин Д.К. (2014) Состав и эволюция платинометалльной минерализации в хромитовых рудах Ильчирского офиолитового комплекса (Оспино-Китойский и Харанурский массивы, Восточный Саян). Геология и геофизика, 55(2), 333-349.

7. Малич К.Н., Аникина Е.В., Баданина И.Ю., Белоусова E.A., Пушкарев Е.В., Хиллер В.В. (2016) Вещественный состав и осмиевая изотопия первичных и вторичных ассоциаций минералов платиновой группы магнезиальных хромититов Нуралинского лерцолитового массива (Южный Урал, Россия). Геология рудн. месторождений, 58(1), 3-22.

8. Молошаг В.П., Алимов В.Ю., Аникина Е.В., Гуляева Т.Я., Вахрушева Н.В., Смирнов С.В. (1999) Акцессорная минерализация хромититов альпинотипных гипербазитов Урала. Зап. ВМО, 128(2), 71-83.

9. Мурзин В.В., Суставов С.Г., Мамин Н.А. (1999) Золотая и платиноидная минерализация россыпей Верх-Нейвинского массива альпинотипных гипербазитов (Средний Урал). Екатеринбург: УГГГА, 93 с.

10. Мурзин В.В., Баданина И.Ю., Малич К.Н., Игнатьев А.В., Веливецкая Т.А. (2020) Изотопный состав серы вторичных Ru–Os–Ir-сульфидов и сульфоарсенидов Верх-Нейвинского дунит-гарцбургитового массива на Среднем Урале. Вестн. геонаук, 9(309), 7-13. https://doi.org/10.19110/geov.2020.9.2

11. Оpcоев Д.А., Толcтыx Н.Д., Киcлов Е.В. (2001) Минеpал cоcтава PtCu3 из xpомититов Оcпинcко-Китойcкого гипеpбазитового маccива (Воcт. Cаян). Зап. ВМО, 130(4), 61-71.

12. Пушкарев Е.В., Готтман И.А., Стороженко Е.В., Казаков И.И. (2019) Пористые и атолловидные хромшпинелиды и сопутствующие минералы из рудных хромититов Алапаевского офиолитового массива, Средний Урал. Вестн. Урал. отд. РМО, 16, 102-112.

13. Реестр хромитопроявлений в альпинотипных гипербазитах Урала. (2000) (Ред. Б.В. Перевозчиков и др.). Пермь: КамНИИКИГС, 474 с.

14. Рожков И.С. (1948) Уральские россыпные месторождения золота. 200 лет золотой промышленности Урала. Свердловск: УФАН СССР, 401-503.

15. Чащухин И.С., Вотяков С.Л. (2012) Ультрамафиты Алапаевского массива (Средний Урал): петрология, геохимия, хромитоносность. Литосфера, (4), 140-157.

16. Шайбеков Р.И., Кузнецов С.К., Гайкович М.М., Шевчук С.С. (2015) Сульфидная и благороднометалльная минерализация в хромовых рудах Лагортинско-Кершорской площади Войкаро-Сыньинского массива (Полярный Урал). Литосфера, (1), 75-85.

17. Юричев А.Н., Чернышов А.И., Корбовяк Е.В. (2020) Платиноносность хромититов Харчерузского ультрамафитового массива (Полярный Урал): новые данные. Зап. РМО, 149(3), 38-53. https://doi.org/10.31857/S0869605520030107

18. Airiyants E.V., Kiseleva O.N., Zhmodik S.M., Belyanin D.K., Ochirov Y.C. (2022) Platinum-Group Minerals in the Placer of the Kitoy River, East Sayan, Russia. Minerals, 12(21). https://doi.org/10.3390/min12010021

19. Badanina I.Yu., Malitch K.N., Lord R.A., Belousova E.A., Meisel T.C. (2016) Closed-system behaviour of the Re– Os isotope system recorded in primary and secondary PGM assemblages: evidence from a mantle chromitite at Harold’s Grave (Shetland ophiolite Сomplex, Scotland). ore Geol. Rev., 75, 174-185. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2015.12.014

20. Bai W., Robinson P.T., Fang Q., Yang J., Yan B., Zhang Z., Xu-Feeng Hu, Zhou M.-F., Malpas J. (2000) The PGE and base metal alloys in the podiform chromitites of the Luobusa ophiolite, Southern Tibet. Can. Mineral., 38(3), 585-598. https://doi.org/10.2113/gscanmin.38.3.585

21. Colás V., Padrón-Navarta J.A., González-Jiménez J.M., Fanlo I., Sánchez-Vizcaíno V.L., Gervilla F., Castroviejo R. (2017) The role of silica in the hydrous metamorphism of chromite. ore Geol. Rev., 90, 274-286. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2017.02.025

22. Derbyshire E.J., OʼDriscoll B., Lenaz D., Gertisser R., Kronz A. (2013) Compositionally heterogeneous podiform chromitite in the Shetland Ophiolite Complex (Scotland): implications for chromitite petrogenesis and late-stage alteration in the upper mantle portion of a supra-subduction zone ophiolite. Lithos, 162-163, 279300. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2012.11.013

23. Escayola M., Garuti G., Zaccarini F., Proenza J.A., Bédard J.H., Van Staal C. (2011) Chromitite and platinumgroup element mineralization at Middle Arm Brook, Central Advocate Ophiolite Complex, Baie Verte Peninsula, Newfoundland, Canada. Can. Mineral., 49, 1523-1547. https://doi.org/10.3749/canmin.49.6.1523

24. Evans D.M., Barrett F.M., Prichard H.M., Fisher P.C. (2012) Platinum-palladium-gold mineralization in the Nkenja mafic–ultramafic body, Ubendian metamorphic belt, Tanzania. Miner. Deposita, 47, 175-196. https://doi.org/10.1007/s00126-011-0353-8

25. Farré-de-Pablo J., Proenza J.A., González-Jiménez J.M., Aiglsperger T., Torró L., Domènech C., Garcia-Casco A. (2022) Low-temperature hydrothermal Pt mineralization in uvarovite-bearing ophiolitic chromitites from the Dominican Republic. Miner. Deposita, 57, 955-976. https://doi.org/10.1007/s00126-021-01079-8

26. Garuti G., Zaccarini F. (1997) In situ alteration of platinumgroup minerals at low temperature: evidence from serpentinised and weathered chromitite of the Vourinos complex, Greece. Can. Mineral., 35, 611-626.

27. Garuti G., Zaccarini F., Cabella R., Fershtater G.B. (1997) Occurrence of unknown Ru–Os– Ir–Fe oxides in the chromitites of the Nurali ultramafic complex, southern Urals, Russia. Can. Miner., 35, 1431-1439.

28. Garuti G., Zaccarini F., Moloshag V., Alimov V. (1999) Platinum-group minerals as indicators of sulfur fugacity in ophiolitic upper mantle: an example from chromitites of the Rai-Iz ultramafic complex, Polar Urals, Russia. Can. Miner., 37, 1099-1115.

29. Garuti G., Pushkarev E.V., Thalhammer O.A.R., Zaccarini F. (2012) Chromitites of the Urals (Pt 1): Overview of chromite mineral chemistry and geotectonic setting. ofioliti, 37, 27-53. https://doi.org/10.4454/OFIOLITI.V37I1.404

30. González-Jiménez J.M., Gervilla F., Kerestedjian T., Proenza J.A. (2010) Effects of metamorphism on platinumgroup and base-metal mineral assemblages in ophiolite chromitites from the Dobromirtsi massif, Rhodope Mountains (SE Bulgaria). Res. Geol., 60, 315-334.

31. González-Jiménez J.M., Reich М., Camprubí А., Gervilla F., Griffin W.L., Colás V., O’Reilly S.Y., Proenza J.A., Pearson N.J., Centeno-García E. (2015) Thermal metamorphism of mantle chromites and the stability of noble metal nanoparticles. Contrib. Mineral. Petrol., 170, 15. https://doi.org/10.1007/s00410-015-1169-9

32. Kapsiotis A., Grammatikopoulos T.A., Tsikouras B., Hatzipanagiotou K. (2010) Platinum-Group Mineral Characterization in Concentrates from High-Grade PGE Alrich Chromitites of Korydallos Area in the Pindos Ophiolite Complex (NW Greece). Res. Geol., 60(2), 178-191. https://doi.org/10.1111/j.1751-3928.2010.00124.x

33. Kojonen K., Zaccarini F., Garuti G. (2003) First finding of native gold in the chromitites of the Ray-Iz ophiolitic complex, Polar Urals. Geophys. Res., Abstracts. Vol. 5., 08352-08352.

34. Malitch K.N., Melcher F., Muhlhans H. (2001) Palladium and gold mineralization in podiform chromitite at Kraubath, Austria. Mineral. Petrol., 73, 247-277. https://doi.org/10.1007/s007100170002

35. Malitch K.N., Badanina I.Yu., Belousova E.A., Murzin V.V., Velivetskaya T.A. (2021) Origin of Ru-Os Sulfides from the Verkh-Neivinsk Ophiolite Massif (Middle Urals, Russia): Compositional and S-Os Isotope Evidence. Minerals, 11(3), 329. https://doi.org/10.3390/min11030329

36. Melcher F., Grum W., Simon G., Thalhammer T.V., Stumpfl E.F. (1997) Petrogenesis of the ophiolitic giant chromite deposits of Kempirsai, Kazakhstan: a study of solid and fluid inclusions in chromite. J. Petrol., 38, 1419-1458.

37. Prichard M.H., Tarkian M. (1988) Platinum and palladium minerals from two PGE-rich localities in the Shetland Ophiolite Complex. Can. Miner., 26, 979-990.

38. Stoсkman H.W., Hlava P.F. (1984) Platinum-group minerals in alpine chromitites from southwestern Oregon. Econ. Geol., 79, 491-508.

39. Tsoupas G., Economou-Eliopoulos M. (2008) High PGE contents and extremely abundant PGE-minerals hosted in chromitites from the Veria ophiolite complex, northern Greece. ore Geol. Rev., 33, 3-19. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2006.10.008

40. Walker R.J., Prichard H.M., Ishiwatari A., Pimentel M. (2002) The osmium isotopic composition of convecting upper mantle deduced from ophiolite chromites. Geochim. Cosmochim. Acta, 66, 329-345. https://doi.org/10.1016/S0016-7037(01)00767-0

41. Warr L.N. (2021) IMA–CNMNC approved mineral symbols. Mineral. Mag., 85, 291-320. https://doi.org/10.1180/mgm.2021.43

42. Yang J., Meng F., Xu X., Robinson P.T., Dilek Y., Makeyev A.B., Wirth R., Wiedenbeck M., Griffin W.L., Cliff J. (2015) Diamonds, native elements and metal alloys from chromitites of the Ray-Iz ophiolite of the Polar Urals. Gondw. Res., 27(2), 450-485. https://doi.org/10.1016/j.gr.2014.07.004

43. Zaccarini F., Pushkarev E.V., Garuti G. (2008) Platinumgroup element mineralogy and geochemistry of chromitite of the Kluchevskoy ophiolite complex, central Urals (Russia). ore Geol. Rev., 33, 20-30. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2006.05.007

44. Zaccarini F., Garuti G., Pushkarev E., Thalhammer O. (2018) Origin of Platinum Group Minerals (PGM) Inclusions in Chromite Deposits of the Urals. Minerals, 8, 379. https://doi.org/10.3390/min8090379

45. Zaccarini F., Pushkarev E., Garuti G., Kazakov I. (2016) Platinum-Group Minerals and Other Accessory Phases in Chromite Deposits of the Alapaevsk Ophiolite, Central Urals, Russia. Minerals, 6, 108. https://doi.org/10.3390/min6040108

46. Zang W., Fyfe W.S. (1995) Chloritisation of the hydrothermally altered bedrock at the Igarape Bahia gold deposit, Carajas, Brazil. Mineral. Deposita, 30, 30-38.