Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Минералого-геохимические особенности платиноносных элювиальных образований Светлоборского и Нижнетагильского массивов, Средний Урал

ВАК РФ 25.00.09, Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Минералого-геохимические особенности платиноносных элювиальных образований Светлоборского и Нижнетагильского массивов, Средний Урал"

На правах рукописи

ДУРЯГИНА Асия Минякуповна

МИНЕРАЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПЛАТИНОНОСНЫХ ЭЛЮВИАЛЬНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ СВЕТЛОБОРСКОГО И НИЖНЕТАГИЛЬСКОГО МАССИВОВ, СРЕДНИЙ УРАЛ

Специальность 25.00.09

- Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ-2015

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Национальном минерально-сырьевом университете «Горный». Научные руководители -

доктор геолого-минералогических наук, профессор_

Лазаренков Вадим Григорьевич доктор геолого-минералогических наук

Таловина Ирина Владимировна

Официальные оппоненты:

Ланда Эдуард Александрович доктор геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник, ФГУП «Всероссийский геологический институт им. А.П. Карпинского», ведущий научный сотрудник

Толстых Надежда Дмитриевна доктор геолого-минералогических наук, ФГБУН «Институт геологии и минералогии им. B.C. Соболева СО РАН», лаборатория петрологии и рудоносности магматических формаций, ведущий научный сотрудник

Ведущая организация - ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»

Защита диссертации состоится 5 июня 2015 г. в 14 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.224.04 при Национальном минерально-сырьевом университете «Горный» по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2, ауд. 1163.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национального минерально-сырьевого университета «Горный» и на сайте www.spmi.ru

Автореферат разослан 3 апреля 2015 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ J,__- ГУЛЬБИН

диссертационного совета Юрий Леонидович

i РОССИЙСКАЯ j I uCV^Ai'CI ВЕННАЯ ! ',ИГ)ЛИОТСКА ; 2015 _

Общая характеристика работы Актуальность работы. В связи с истощением запасов россыпных месторождений платины на Урале вопрос поисков и освоения новых источников платиновых металлов в последние десятилетия становится все более актуальным. С этой точки зрения наиболее перспективными на обнаружение промышленно значимого коренного платинометалльного оруденения являются массивы Платиноносного пояса Урала, в состав которого входят крупнейшие россыпеобразующие в мире зональные массивы: Светлоборский и Нижнетагильский.

В настоящий момент задача поисков и разведки коренных платинометалльных объектов на этой территории далека от решения, в том числе из-за недостаточной эффективности проведения поисковых работ. Изучение геохимических характеристик элювиального покрова ультраосновных зональных массивов может способствовать пониманию процессов, ведущих к концентрации элементов платиновой группы как в самих массивах, так и в перекрывающих их корах выветривания, которые, несмотря на длительную историю изучения массивов, практически не исследованы. Актуальной является также проблема изучения количества и характера распределения элементов и минералов платиновой группы в самих корах выветривания в качестве альтернативных источников платиновых металлов. В отечественной и зарубежной литературе имеются многочисленные свидетельства повышенных концентраций платиновых металлов в никелевых месторождениях кор выветривания (Корин, 1973; Бугельский, 1979; Page, 1982; Саханбинский, 1994; Михайлов, 2000, 2002; Лазаренков, 2005, 2006, 2011; Таловина, 2012). Особенно интересным этот вопрос становится на фоне открытия коренных месторождений платины на изучаемых массивах (рудопроявление им. Н.К. Высоцкого (Телегин, 2009; Козлов, 2011)) и широкомасштабного проведения на них поисковых работ.

Цель работы. Выявление закономерностей распределения главных и редких элементов, в том числе элементов платиновой группы, в элювиальных образованиях Светлоборского и Нижнетагильского массивов для прогнозирования и поисков коренных

месторождений платиновых металлов в зональных массивах урало-аляскинского типа.

Основные задачи исследования:

1. Изучение геологической позиции и минералого-петрографических особенностей кор выветривания Светлоборского и Нижнетагильского массивов.

2. Исследование химического состава элювиальных образований Светлоборского и Нижнетагильского массивов.

3. Исследование особенностей распределения элементов платиновой группы в главных разновидностях пород кор выветривания Светлоборского и Нижнетагильского массивов.

4. Изучение вторичных литохимических ореолов рассеяния платиновых металлов и сопутствующих им редких элементов в элювиальных отложениях, перекрывающих Светлоборский массив.

Фактический материал и методы исследования. Автором в период 2012-2015 гг. проводилось комплексное изучение геохимии, минерально-петрографических особенностей и платиноносности кор выветривания Светлоборского и Нижнетагильского массивов. В основу работы положен оригинальный каменный материал, собранный автором во время полевых работ на объектах исследования. Также были привлечены данные Ю.М. Телегина, директора ООО «Проспектор», проводившего поисковые работы на Светлоборском массиве в течение 2003-2011 гг., и коллекция минералов платиновой группы, предоставленная

д.г.-м.н. Н.Д. Толстых, ведущим научным сотрудником ИГМ СО РАН.

Аналитические исследования проводились в ЦЛ ВСЕГЕИ (г. Санкт-Петербург) и лаборатории ИГМ СО РАН (г. Новосибирск): методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (1СР-М5) определены содержания породообразующих и редких элементов в 40 пробах кор выветривания Светлоборского и Нижнетагильского массивов. Содержания Р1, Р<1 и Аи в породах из 10 скважин рудопроявления им. Н.К. Высоцкого Светлоборского массива (более 100 определений) анализировались в лаборатории Оепа^в (г. Перт, Австралия) пробирным анализом с атомно-абсорбционным

окончанием. Литогеохимические пробы элювиальных покровных отложений (более 1100 определений) анализировались на Pt, Pd, Au пробирным анализом с атомно-абсорбционным окончанием в лаборатории Lakefíeld, ЮАР (SGS Lakefield Research Africa, Johannesburg) и на ряд редких элементов (Ni, Со, Cr, Mn, V, Ti, Р, Си, Zn, Pb, Ag, As, Sb, Ba, Sr) - спектральным анализом в ОАО «Уральская центральная лаборатория».

Минеральные фазы диагностировались оптико-

микроскопическим (более 50 шлифов и аншлифов, Горный университет), рентгенодифракционным и термическим методами анализа в сопровождении методов электронной микроскопии. Рентгенодифракционные анализы (20 определений) выполнялись на рентгеновском порошковом дифрактометре Geigerflex-D/max (АО «Механобр-Аналит», М.А. Яговкина), на дифрактометрах XRD 3000 TT и URD-6 (Фрайбергская горная академия, Германия, д-р Р. Клееберг), а также на дифрактометре ДРОН-6 (ЦАЛ ВСЕГЕИ, В.Ф. Сапега). Комплексный термический анализ (20 определений) проводился на установке STA 429CD+QMS (ИХС РАН, В.Л. Уголков). Микрорентгеноспектральные анализы (более 300 определений) проводились на сканирующих электронных микроскопах CamScan MV2300 (ВСЕГЕИ, В.Ф. Сапега), CamScan МХ2500 (ВСЕГЕИ, A.B. Антонов), VEGA 3LMU (ИАЦ «Институт Гипроникель», О.П.Мезенцева), LEO 1413 VP с EDS "Oxford", (ИГМ СО РАН, А.Т. Титов), а также на растровом электронном микроскопе CAMSCAN 4DV (Радиевый институт, Ю.Л. Крецер).

Научная новизна.

1. Получены данные по минеральному составу пород кор выветривания Светлоборского и Нижнетагильского массивов. Впервые в них охарактеризованы минералы серии хризотил-пекораит и лизардит-непуит в составе серпентинитовой зоны, нонтронит, сапонит, монтмориллонит, корренсит в составе нонтронитовой зоны, а также карбонаты, брусит, хлориты, опал, халцедон, кварц и другие второстепенные минеральные фазы.

2. Выявлены закономерности распределения главных и редких элементов в элювиальных образованиях Светлоборского и Нижнетагильского массивов. Установлено, что главной особенностью их формирования является тенденция к накоплению V, "П, Мп, Си, Ъъ, редкоземельных элементов и платиновых металлов при переходе от нижних к верхним горизонтам гипергенного профиля.

3. Получена информация о содержании и характере распределения элементов платиновой группы, золота и серебра в породах разных зон профиля выветривания, установлены индивидуальные особенности накопления платины и палладия.

4. Выявлены геохимические ассоциации групп элементов во вторичных литохимических ореолах рассеяния в элювиальных отложениях, перекрывающих Светлоборский массив, установлено, что платина ассоциирует с группой элементов Сг, Со, №, Мп, демонстрируя отрицательные корреляционные связи с группой Ag-Ba-РЬ-У-ТьСи.

Защищаемые положения:

1. В процессе формирования кор выветривания Светлоборского и Нижнетагильского дунит-клинопироксенитовых массивов Урала происходит концентрирование V, Т1, Мп, Си, 2п и редкоземельных элементов вверх по профилю выветривания в направлении от дезинтегрированных хризотиловых серпентинитов к выщелоченным хризотил-лизардитовым серпентинитам и нонтронитовым глинам.

2. Коры выветривания Светлоборского дунит-клинопироксенитового массива характеризуются платиновой специализацией с тенденцией к увеличению содержания Р1 в п*10 раз, Нижнетагильского - палладий-платиновой с тенденцией к увеличению содержания Рс1 в п раз и уменьшению Р1УРс1 отношения к верхним частям профиля выветривания массивов.

3. Во вторичных литохимических ореолах рассеяния в перекрывающих Светлоборский массив элювиальных отложениях платина формирует аномалии, смещенные относительно аномалий палладия, и входит в ассоциации Сг-Со-№-Мп и Р(1-Аи, демонстрируя отрицательные корреляционные связи с ассоциацией Ад-Ва-РЬ-У-ТьСи.

Практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы геологическими предприятиями при геохимических поисках и разведке, начиная с самых ранних стадий геологического изучения рудопроявлений платиновых металлов в зональных комплексах урало-аляскинского типа, а также при проведении геолого-технологического картирования и технологической оценки минерального сырья.

Достоверность защищаемых положений и выводов определяется представительностью каменного материала, тщательным анализом результатов предыдущих работ по объекту, детальностью проведенных геологических и петрографических наблюдений, использованием в работе современных методов исследования, надежностью исходных аналитических данных, полученных по сертифицированным методикам в аккредитованных лабораториях, непротиворечивостью полученных геологических и геохимических данных.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на всероссийских и международных конференциях: международной молодежной научной школе «Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых» (Москва, 2012); 53-th Students Scientific Session (Krakow, Poland, 2012); молодежной международной конференции «Металлогения древних и современных океанов-2013 (Миасс, 2013); Freiberg-St.Petersburg Colloquium of young scientists (Фрайберг, Германия, 2013 и 2014); всероссийской научной конференции, посвященной памяти H.A. Шило «Рудообразующие процессы: от генетических концепций к прогнозу и открытию новых рудных провинций и месторождений» (Москва, 2014); международном платиновом симпозиуме (Екатеринбург, 2014); XXV молодежной конференции, посвященной памяти чл.-корр. АН СССР, К.О. Кратца (Санкт-Петербург, 2014); VII Сибирской научно-практической конференции молодых ученых по наукам о Земле (Новосибирск, 2014); IV международной конференции молодых ученых и специалистов памяти академика А.П. Карпинского (Санкт-Петербург, 2015). Работы

были поддержаны именным грантом Правительства Санкт-Петербурга (2013).

По теме диссертации опубликована 21 работа, из них 4 в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, содержит 161 страницу, включая 38 иллюстраций, 34 таблицы и библиографический список из 183 наименований. В первой главе рассматриваются история и актуальные проблемы исследования платиноносных элювиальных образований Светлоборского и Нижнетагильского массивов. Во второй и третьей главах приводится описание геологического строения кор выветривания, характеристика их вещественного состава. В четвертой главе рассмотрены вопросы геохимии процесса выветривания массивов, также приводится характеристика платинометалльной минерализации. Пятая глава посвящена описанию литогеохимических ореолов рассеяния элементов платиновой группы в перекрывающих Светлоборский массив элювиальных отложениях.

Благодарности. Работа была выполнена под неустанным руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора В.Г. Лазаренкова, который оказал неоценимое влияние на мировоззрение автора и воспитал любовь к науке, за что я выражаю ему свою глубокую и искреннюю благодарность. Огромное спасибо д.г.-м.н., заведующей кафедрой ИДГ И.В. Таловиной, под руководством которой прошел последний год аспирантуры, за моральную поддержку, терпение и помощь в работе над диссертацией.

Автор благодарен директору ООО «Проспектор» Ю.М. Телегину; заместителю директора ИПКОН РАН, д.т.н. А.П. Козлову за предоставленные материалы, возможность отбора проб и ценные советы; сотрудникам ЗАО «Урал-МПГ» за организацию полевых работ. Автор благодарит за помощь и замечания коллектив кафедры МКП Горного университета. За помощь в проведении исследований и плодотворные дискуссии автор признателен специалистам Фрайбергской Горной Академии проф. д-ру Г. Хайде, д-ру У. Кемпе, д-ру Р. Клеебергу; а также к.г.-м.н. В.М. Саватенкову,

к.т.н. B.JT. Уголкову, A.B. Антонову, В.Ф. Сапеге, С.Ю. Степанову, Я.А. Матвееву. Отдельная благодарность за работу в коллективе и всестороннюю поддержку дорогим коллегам к.г.-м.н. А.Г. Пилюгину, к.г.-м.н. Н.И. Воронцовой, к.г.-м.н. О.П. Мезенцевой, М.М. Мачевариани, B.C. Никифоровой, без которых эта работа не была бы завершена. Я также глубоко признательна родителям и мужу В.Н. Дурягину за моральную поддержку и веру в мои силы.

Краткая характеристика геологического строения Светлоборского и Нижнетагильского массивов

Светлоборский и Нижнетагильский концентрически-зональные клинопироксенит-дунитовые массивы Платиноносного пояса Урала располагаются на Среднем Урале в Свердловской области и являются источниками крупнейших в мире россыпных месторождений платины, отрабатывающихся здесь с 1824 г. (Высоцкий, 1913; Заварицкий, 1925).

Геологическое строение массивов подробно описано в работах И.А. Малахова, O.K. Иванова, К.К. Золоева и других. Светлоборский и Нижнетагильский массивы залегают среди метаморфизованных базальтоидов выйской свиты (рисунок 1). Они относятся к качканарскому интрузивному комплексу и входят в цепочку концентрически-зональных массивов Платиноносного пояса Урала. Зональное строение обусловлено наличием дунитового ядра и клинопироксенитовой оболочки. Для дунитов также отмечается зональность - мелкозернистые дуниты периферии сменяются средне- и крупнозернистыми разновидностями в центральных частях. Особенностью Светлоборского массива является, прежде всего, развитие многочисленных даек клинопироксенитов, горнблендитов и иситов и приуроченных к ним пневматолито-гидротермальных образований (Телегин, 2009). Нижнетагильский массив, в свою очередь, характеризуется широким развитием хромититов, приуроченных к определенным тектоническим направлениям, а также узлам их пересечений.

Изучению элювиальных образований Светлоборского и Нижнетагильского массивов с большей или меньшей степенью детальности посвящали свои работы Н.К. Высоцкий (1913), А.П. Сигов

(1966, 1970), А.Г.Баранников (1984) и другие исследователи. Коры выветривания имеют мел-олигоценовый возраст (Сигов, 1970), относятся к линейно-площадному типу и распространены в бортах логов, вскрытых расчистками, канавами и шурфами, особенно в пределах разрезов, оставшихся от отработки россыпей. Они развиты крайне неравномерно, карманообразно залегают на серпентинизированных дунитах и состоят преимущественно из серпентинитовой и нонтронитовой зон (рисунки 2, 3)._

I - Сериснтниитовая тона: а - подзона дезинтегрированных серпентинитов; б - подзона выщелоченных серпентинитов;

II - Глинистая нонтронитовая зона;

III - Делювиально-элювиальные покровные отложения.

Условные обозначении:

{ I Делювиально-элювиальные '-' покровные огложения

I • I Ожелезиенне

ф

©' 1 ©

•11 - ; 11 - - " " ' 1 ' *©

' L i L 2 м

Нонтронитовые глины

Рыхлые хризотнл-лизарди-товые серпентиниты Трещиноватые плитчатые хриэотил-лизардитовые серпентиниты

Плотные слабо трещиноватые хризотиловые серпентиниты Реликты дуннта в хрнзотило-вых серпентинитах

Дуниты еерпентинизированные

J гГТ) Горнбленлнтовые, иентовые, 'п и I клниопироксеннтовые лайки

^ " zj Магнезит-серпещиновыс и

халцедоновые прожилки Хромитовая вкрапленность

Рисунок 3 - Сводный профиль выветривания Светлоборского и Нижнетагильского массивов

Породы серпентинитовой зоны в профиле выветривания Светлоборского и Нижнетагильского массивов развиты, как правило, в виде плащеобразных залежей мощностью 4-7 м, иногда до 10 м, в ряде случаев с неровной подошвой, углубления которой фиксируются тектоническими нарушениями. Породы состоят преимущественно из

■ш

»- и и у-«. 1- I- и V . I- и и .....- и.

»- 1- и- и 1г—■с" й ч. I -л.Л ЛЪ» .«..'•*•'•'.'/.и() и Л. - Ъх с и и ) и. и 7.\7.7 -

Л'"':.'..... и ..и и Фи>уя V и и - |Л' 7 и г

МШ ... -'-.-V. -' ' гг г

.......Штш^^аъ гт

^•■.МИш ж-" / ж, Шн| г гуШж

к Го ® М|

1 V. . «-. л- V - г _ г _г

Условные обозначения:

'1 ч~ 1**1 /1"1

ЕЗш ^ га»□" шз - □ - [Ж]-

ЕИ]' Г,~]

Рисунок I - Положение массивов Платиноносного пояса Урала (а) (Ефимов, 2010; Геология..., 2011), схематическая геологическая карта Светлоборского (б) и Нижнетагильского (в) массивов (Высоцкий, 1913; Иванов, 1997; Государственная..., 2005; Государственная..., 2006; Телегин, 2008; Шмелев, 2009; Пилюгин, 2014). а) 1 - массивы Платиноносного пояса Урала: 1 - Ревдинский, 2 - Тагило-Баранчинский, 3 - Нижнетагильский, 4 - Арбатский, 5 - Качканарский, 6 - Светлоборский, 7 - Вересовоборский, 8 - Павлинский, 9 - Косьвинский, 10 - Кытлымский, 11 - Княспинский, 12 - Кумбинский, 13 - Денежкинский, 14 - Помурский, 15 - Чистопский, Ялпинг-Ньерский, 16 - Хорасюрский, б) и в) 1 - тонко- мелкозернистые дуниты; 2 - средне- и крупнозернистые дуниты; 3 - верлиты; 4 - клинопироксениты; 5 - титаномагнетитовые клинопироксениты; 6 - горнблендиты; 7 - шурпихиты (брусит-магнетит-антигоритовые породы); 8 - габбро; 9 - мелкозернистые плагиоклаз-амфиболовые породы (кытлымигы); 10 - амфиболиты; 11 - базальты, андезито-базальты, зеленые сланцы выйской свиты; 12 - хлорит-серицит-кварцевые, углеродисто-кварцевые сланцы пальничнинской свиты; 13 - известняки, доломиты, глинистые сланцы; 14 - техногенные и аллювиальные отложения; 15 - дайки иситов, горнблендитов, клинопироксенитов; 16 - элементы залегания, минеральная уплощенность, сланцеватость; 17 - гидросеть; 18 - горизонтали рельефа; 19-тектонические нарушения; 20 - Главный уральский глубинный разлом; 21 - массивы Платиноносного пояса Урала; I - Предуральский краевой прогиб, II - Западно-Уральская, 111 - Центрально-Уральская, IV - Тагило-Магнитогорская, V - Восточно-Уральская, VI - чехол Западно-Сибирской платформы.

-а

к

17

18

Рисунок 2 - Схемы распространения и разрезы кор выветривания в пределах дунитового ядра Светлоборского (а) и Нижнетагильского (б) массивов, но (Сигов, 1966, 1970), с дополнениями и изменениями автора. 1 - граница массива; 2 граница дунитового ядра; 3 клинопироксенитовая оболочка; 4-6 - зоны коры выветривания: серпентинито-вая зона: 4 - подзона хризотиловых серпентинитов, 5 - подзона хризотил-лизардитовых серпентинитов, 6 - нонтронитовая зона; 7 аллювиальные и техногенные отложения; 8 россыпи платины; 9 - отвалы, оставшиеся после отработки россыпей; 10-овраги дражных работ, отработки логов, карьеров; II - разрывные нарушения: а - достоверные, б - предполагаемые; 12 - гидросеть; 13-точки отбора проб в числителе, в знаменателе - минимальная видимая мощность коры выветривания; 14 - изолинии рельефа; 15 названия логов; 16 - линия разреза; 17 - коренные породы (для разреза); 1X - покровные суглинки (для разреза)

минералов серий хризотил-пекораит и лизардит-непуит с преобладанием хризотила в подзоне дезинтеграции и с небольшим преобладанием лизардита в подзоне выщелачивания. Второстепенные минералы (карбонаты, хлорит, кварц, опал и халцедон) слагают многочисленные прожилки в основной массе.

Неравномерно обохренные нонтронитовые глины профиля выветривания Светлоборского массива мощностью до 10 м залегают на рыхлых серпентинитах, которые образуют своеобразные карманы коры выветривания, ограниченные разрывными нарушениями. Породы сложены смесью серпентиновых (непуит, лизардит, хризотил) и глинистых (нонтронит, сапонит, монтмориллонит, корренсит) минералов с подчиненным количеством хлоритовых, опаловых, халцедоновых и карбонатных прожилков.

Оксидно-железная зона в профиле выветривания Светлоборского и Нижнетагильского массивов отсутствует и выражена в ожелезнении верхних частей разреза и их некотором обогащении гидроокислами железа, марганца.

Защищаемые положения и их обоснование 1. В процессе формирования кор выветривания Светлоборского и Нижнетагильского дунит-клинопироксенитовых массивов Урала происходит концентрирование V, И, Мп, Си, Zn и редкоземельных элементов вверх по профилю выветривания в направлении от дезинтегрированных хризотиловых серпентинитов к выщелоченным хризотил-лизардитовым серпентинитам и нонтронитовым глинам.

Несмотря на длительное изучение первичных пород Светлоборского и Нижнетагильского массивов, данные о распределении химических элементов в перекрывающих их элювиальных образованиях к настоящему моменту практически отсутствуют. Автором в течение 2012-2014 гг. проводилось изучение химического состава пород профиля выветривания (рисунок 3).

Для оценки уровня содержания химических элементов в продуктах выветривания большой интерес представляет знание количества этих элементов в первичных массивах, которые послужили источником

Л

металлов. В таких случаях используются коэффициенты накопления (Кн), рассчитываемые как отношение содержания элементов в породах различных зон выветривания к содержаниям в исходной неизмененной породе. В этом качестве для Светлоборского массива был использован средний состав дунитов рудопроявления Высоцкого с глубины 140160 м, Нижнетагильского - дунитов структурной скважины 7529 с глубин 407,4 - 471,0 м (Фоминых, 1978, Волченко, 2007) и дунитов г. Соловьева (Шмелев, 2010).

Результаты исследований по распределению редких элементов в породах профиля выветривания Светлоборского и Нижнетагильского массивов представлены на рисунке 4, из которого видно, что почти все элементы накапливаются вверх по профилю относительно исходных

1,00 —'- -ПО

А

V Сг N1 Мп Т1 Си гп № 1?Ь Ва

II 02 ПЗ

ё

сР

ё

У ТИ и 2г N6 М

10,00

1,00

0,10

Мп Со

2п

Рисунок 4 - Коэффициенты накопления редких элементов в породах коры выветривания Светлоборского (сверху) и Нижнетагильского (снизу) массивов. 1 - хризотиловые серпентиниты, 2 - хризотил-лизардитовые серпентиниты, 3 - нонтронитовые глины.

1-2

дунитов. Такая тенденция связана, с одной стороны, с достаточно инертным поведением части элементов (Сг, V, ТО, которые накапливаются в коре преимущественно в форме реликтовых хромшпинелидов. С другой стороны, относительно подвижные элементы (Мп, Си, Zn), способные к переносу и переотложению в зоне гипергенеза, накапливаются на различных сорбционных и геохимических барьерах коры выветривания, наиболее контрастные из которых (окислительный и сорбционный) расположены в верхних горизонтах профиля выветривания (нонтронитовые глины, скопления минералов марганца и др.) (Бугельский, 2002; Савко, 2007). К примеру, медь в хризотиловых серпентинитах нижних горизонтов профиля выветривания присутствует в виде редких реликтовых зерен сульфидов, а в нонтронитовых глинах обнаруживается уже, главным образом, в самородной форме.

С присутствием марганцевых и глинистых минералов в верхних частях профиля выветривания Светлоборского и Нижнетагильского массивов связано также увеличение содержаний редкоземельных

элементов (РЗЭ) (рисунок 5).__

10.00

«1.00 ■ '—* —*

г

-И -»-2 -*-)

0.01

1.1 Се Рг N(1 Ни 0(1 ТЬ Оу Но Ь Тт УЬ |д

Рисунок 5 - Распределение РЗЭ, нормированных на примитивную мантию (МсОопо^Ь, 1990), в породах профиля выветривания Светлоборского (слева) и Нижнетагильского (справа) массивов. Условные обозначения смотри на рисунке 4.

Наиболее высокие содержания РЗЭ наблюдаются в коре выветривания Светлоборского массива, что связано, вероятно, с

4а

широким развитием лайкового комплекса в первичных дунитах. Горнблендитовые, иситовые и клинопироксенитовые дайки, которые изначально содержат более высокие по сравнению с дунитами концентрации редкоземельных элементов (Готгман, 2009), в коре выветривания претерпевают изменения и превращаются в вермикулит-хлорит-нонтронитовые породы, обладающие высокой сорбционной способностью к РЗЭ, что сказывается на дополнительном обогащении коры выветривания Светлоборского массива лантаноидами.

2. Коры выветривания Светлоборского дунит-клинопироксенитового массива характеризуются платиновой специализацией с тенденцией к увеличению содержания Pt в п*10 раз, Нижнетагильского - палладий-платиновой с тенденцией к увеличению содержания Pd в п раз и уменьшению Pt/Pd отношения к верхним частям профиля выветривания массивов.

Изучение распределения элементов платиновой группы (ЭПГ) в дунитах и хромититах Светлоборского и Нижнетагильского массива проводилось Н.К.Высоцким (1913), А.Н. Заварицким (1928), О.К.Ивановым (1997), В.Г. Лазаренковым (1992, 2002, 2006), Е.В. Пушкаревым (2007) и другими. Основная специализация дунитов массивов, по мнению большинства из них, следующая: Pt»(Ru>Os>Pd>Ir>Rh>Au), в хромититах Нижнетагильского массива платинометалльная специфика меняется на Ir-Pt.

Первичная платинометалльная специализация дунит-клинопироксенитового субстрата Светлоборского массива в коре выветривания сохраняется преимущественно платиновой, а Нижнетагильского - меняется на палладий-платиновую. Содержания платины в общем профиле выветривания Светлоборского массива максимальны относительно остальных ЭПГ и варьируют от 3,9 мг/т в первичных дунитах до 69,0 мг/т в хризотиловых серпентинитах и 110,9 мг/т в нонтронититах, при этом максимальные содержания палладия фиксируются в хризотил-лизардитовых серпентинитах (26,7 мг/т) (рисунок 6). Наиболее отчетливо выявленные закономерности проявлены в профиле выветривания рудопроявления им. Н.К. Высоцкого, где по результатам опробования керна скважин

> ;>

содержания платины к верхним частям профиля выветривания увеличиваются уже до 167 мг/т при незначительных изменениях содержаний палладия и золота (рисунок 7а). На Нижнетагильском массиве палладий преобладает над платиной и увеличивает свои содержания от 3,4 мг/т (Волченко, 2007) в первичных дунитах до 26,9 мг/т в хризотил-лизардитовых разновидностях верхней зоны профиля выветривания при незначительном уменьшении содержаний платины от 24,2 мг/т в первичных дунитах до 16,2 мг/т в хризотил-лизардитовых серпентинитах. Сходные тенденции поведения ЭПГ прослеживались И.В. Таловиной (2012) в коре выветривания гарцбургитов Уфалейского офиолитового комплекса и дунитов Сахаринского зонального массива Урала.

180 140 100 60 20

о Медиана □ 25-75% X Min-Max

Pt

3 Зоны

Рисунок 6 - Концентрации платины и палладия в профиле выветривания Светлоборского массива, мг/т. Зоны: 0 - неизмененные дуниты, остальные условные обозначения смотри на рисунке 4

При общем увеличении содержаний ЭПГ к верхним горизонтам профиля выветривания роль палладия в сумме ЭПГ возрастает, что закономерно выражается в уменьшении Р1/Рс1 отношения снизу вверх по профилю (рисунок 76).

Минеральные фазы платиновых металлов в корах выветривания представлены тетраферроплатиной, железистой платиной, туламинитом, которые развиваются по изоферроплатине. В подчиненном количестве отмечаются сульфиды (лаурит, куперит и др.)

и самородное золото. Максимальные содержания палладия в хризотил-

\

220 180 140 100 60 20

Медиана

-□ 25-75% X Мш-Мах

££]Р1 ШР(1 ШАи

Зоны

100 80 60 40 20 0

о Среднее | 1 Среднее* ччанд.

ошибка I Мш-Мах

Й Л

I-

И СБ ИНТ

Зоны

Рисунок 7 - Распределение платины, палладия и золота в породах профиля выветривания рудопроявления Н.К. Высоцкого, мг/т (а) и Рс/Рс! отношение в породах профиля выветривания Светлоборского (СБ) и Нижнетагильского (НТ) массивов (б). Условные обозначения смотри на рисунке 4.

лизардитовых серпентинитах изученных кор выветривания минералогически подтверждаются присутствием платино-палладиевых и палладиевых минеральных фаз.

3. Во вторичных литохимических ореолах рассеяния в перекрывающих Светлоборский массив элювиальных отложениях платина формирует аномалии, смещенные относительно аномалий палладия, и входит в ассоциации Сг-Со-№-Мп и Рс1-Аи, демонстрируя отрицательные корреляционные связи с ассоциацией Аё-Ва-РЬ-У-И-Си.

Как известно, платинометалльная специализация Светлоборского массива преимущественно платино-дунитовая (Лазаренков, 1992; Телегин, 2009), а Нижнетагильского - платино-хромитовая (Ланда, Лазаренков 1997; Золоев, 2001). В связи с этим при поисках коренного платинометалльного оруденения на них следует применять различные подходы к выделению и оконтуриванию рудных тел. На Нижнетагильском массиве решение этой задачи в основном состоит в поиске полей развития жильных тел хромититов. На Светлоборском массиве, где хромититовые шлиры встречаются довольно редко,

платинометалльное оруденение локализовано в дунитах непосредственно возле их контакта с клинопироксенитами оболочки (Телегин, 2009). Повышенные содержания платины (от 0,2 до 22,5 г/т) наблюдаются исключительно в дунитах, но минерализованные зоны контролируются клинопироксенит-исит-горнблендитовыми дайками, прорывающими дуниты. Для выявления платинометалльных аномалий в коренных породах Светлоборского массива могут быть использованы поиски по вторичным литогеохимическим ореолам рассеяния ЭПГ и сопутствующих им редких элементов в перекрывающих элювиальных отложениях.

Общий характер распределения платины, палладия и редких элементов во вторичных ореолах элювиально-делювиальных отложений Светлоборского массива приведен на рисунке 8. Распределение платины в элювиальном покрове крайне неравномерное, аномально повышенные содержания (0,3-7,2 г/т) наблюдаются в нескольких пробах (северная и центральная части Светлоборского массива), которые, вероятно, соответствуют концентрациям платины, связанным с хромшпинелидами, поскольку именно в этих пробах наблюдаются повышенные содержания хрома. Палладий формирует менее контрастные аномалии, пространственно смещенные либо разобщенные относительно аномалий платины. В целом, основные аномалии платины приурочены к западной и юго-западной границам полей перекристаллизованных средне- и крупнозернистых дунитов центра ядра и мелко-тонкозернистых дунитов периферии, где поисковыми работами выявлены перспективные зоны (рудопроявление Высоцкого, участки Вершинный, Коробовский), что говорит о высокой степени эффективности выделения первичных ореолов платины по вторичным ореолам рассеяния (рисунок 8).

На рисунке 9 показано распределение редких элементов во вторичных ореолах рассеяния над рудной зоной рудопроявления Высоцкого (Телегин, 2009). Аномалии платины, палладия и золота, а также хрома и никеля расположены четко над рудной зоной, фиксируя ее положение в структуре массива. Хорошо проницаемые зоны разрывных нарушений (на 60-70-^ -м метрах изученного профиля)

фиксируются максимальными содержаниями платины и особенно палладия (рисунок 9), что отражает большую подвижность палладия вследствие проявления его частично халькофильных свойств.

По результатам многомерной статистики среди редких элементов во вторичных ореолах рассеяния выделяются следующие ассоциации (рисунок 10): Сг-Со-№-Мп, которую можно считать «дунитовой», и Ag-Ва-РЬ-У-ТьСи-Р-Бг, в которую входят элементы, типичные для дайкового комплекса массива. Палладий и золото образуют довольно

Фактор 1 (26,6%)

Рисунок 10 - Диаграмма факторных нагрузок проб во вторичных ореолах рассеяния Светлоборского массива

обособленную группу элементов. Платина слабо тяготеет к ним, а также к «дунитовой» ассоциации, имея при этом средние коэффициенты корреляции с хромом, что говорит об определенном вкладе платино-хромитового типа в оруденение Светлоборского массива. Это отражает, главным образом, остаточный характер ореолов, выявляемых литогеохимической съемкой, в которых в существенной степени сохраняются взаимосвязи химических элементов, свойственные коренным породам.

Заключение

В результате проведенных геохимических исследований впервые для элювиальных образований Светлоборского и Нижнетагильского

о

Рисунок 8 - Вторичные ореолы рассеяния платины, палладия, хрома и кобальта. 1 - граница Светлоборского массива, 2 - контур дунитового ядра; 3 - профили отбора проб; 4 - рудопроявление им. Н.К. Высоцкого

-IV

■щ Концентрации платины к пределах

*** ;1унн1Ы платиноносной зоны

I I Клинопироксениты ^Н >2(Ю мп

(Ю ЛаИки горнбиснлитов, О >100мг/т ^ центов, клннопнроксеннток

-1 Разрывные нарушения I I 50-100 мп

Рисунок 9 - Разрез по линии скважин 1-2-3 рудопроявления им. Н.К. Высоцкого Светлоборского массива

-

массивов выявлены закономерности распределения широкого круга главных и редких элементов, получены данные о содержании и характере распределения элементов платиновой группы, золота и серебра, выявлены геохимические особенности платинометалльной специализации элювиальных рыхлых отложений, перекрывающих Светлоборский массив.

Элювиальные образования Светлоборского и Нижнетагильского массивов, помимо большого прогнозно-поискового, имеют и практическое значение. Их литогеохимическое опробование может служить эффективным поисковым методом на коренное платинометалльное оруденение. При обнаружении повышенных концентраций ЭПГ и золота в них, они могут, наряду с коренными породами, подвергшимися выветриванию, становиться дополнительным источником платиновых металлов при отработке первичных платиноносных дунитов этих массивов.

Полученные результаты могут быть использованы недропользователями при проведении литогеохимических поисковых и разведочных работ на коренную платину, при технологической оценке платиноносных горных пород и руд новых нетрадиционных источников платинометалльного сырья, в том числе кор выветривания, а также весьма перспективных на обнаружение промышленно значимого оруденения зональных массивов урало-аляскинского типа.

По теме диссертации опубликованы следующие основные работы:

в журналах из перечня ВАК Минобрнауки России:

1. Таловина И.В. Элементы платиновой группы, золото и серебро в гипергенных никелевых месторождениях на офиолитовых массивах с дунит-гарцбургитовым субстратом / И.В. Таловина, В.Г. Лазаренков, Н.И. Воронцова, А.Г. Пилюгин, A.M. Гайфутдинова (Дурягина) // Записки Горного института. -2013. - Т.200. - С. 310-321.

2. Воронцова Н.И. Изотопные отношения 87Sr/86Sr в породах и рудах Сахаринского и Уфалейского гипергенных никелевых

} г,.

месторождений Урала / Н.И. Воронцова, И.В. Таловина, В.Г. Лазаренков, М. Тихомирова, A.M. Гайфутдинова (Дурягина) // Записки Горного института - 2013. - Т.200. - С. 310-321.

3. Гайфутдинова (Дурягина) A.M. Платинометалльная специализация зонального профиля кор выветривания Светлоборского и Нижнетагильского массивов Платиноносного пояса Урала / A.M. Гайфутдинова (Дурягина), И.В. Таловина, Е.С. Николаева // Вестник Института геологии Коми НЦ УрО РАН. — 2014. — Т. 11. —

4. Гайфутдинова (Дурягина) A.M. Вторичные ореолы рассеяния элементов платиновой группы, золота и серебра Светлоборского дунит-клинопироксенитового массива, Платиноносный пояс Урала / A.M. Гайфутдинова (Дурягина), Ю.М. Телегин, И.В. Таловина, С.О. Рыжкова, B.C. Никифорова // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2015. - №1. - С. 312-318.

в других изданиях:

5. Gayfutdinova (Дурягина) A.M. Distribution of Rare Earth elements in zonal profile of weathering crust of Svetloborsky and Nizhnetagilsky massifs, Middle Urals / A.M. Gayfutdinova (Дурягина), V.S. Nikiforova // Scientific Reports on Resource Issues. Freiberg: TU Bergakademie. - 2014. - P. 59-63.

6. Гайфутдинова (Дурягина) A.M. Особенности геологического строения платиноносных кор выветривания Светлоборского и Нижнетагильского массивов, Средний Урал / A.M. Гайфутдинова (Дурягина) // Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых: материалы международной молодежной научной школы. -М, 2012. - Т.2. - С. 37-39.

7. Гайфутдинова (Дурягина) A.M. Химические различия россыпной и коренной платины Нижнетагильского массива, Платиноносный пояс Урала / A.M. Гайфутдинова (Дурягина), Н.И. Воронцова, А.Г. Пилюгин, В.Г. Лазаренков, С.Ю. Степанов // Рудообразующие процессы: от генетических концепций к прогнозу и открытию новых рудных провинций и месторождений: материалы Всероссийской конференции. - М, 2013. - С.186.

С. 7-10.

РИЦ Горного университета. 02.04.2015. 3.229. Т.100 экз. 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2

15--5 ДО5

2012477533

2012477533