А. Ю. Дунаев

Институт минералогии УрО РАН, г. Миасс

chromian79@74.ru

 

(научный руководитель В. В. Зайков)

 

Среди палеоокеанических структур Южного Урала в зоне Главного Уральского разлома известны медно-колчеданные месторождения, связанные с ультраосновными породами (Ишкининское, Ивановское и Дергамышское). Характерной особенностью месторождений является повсеместное присутствие хромшпинелидов среди руд. Наибольший интерес вызывает Ишкининское месторождение, находящееся на Южном Урале в 20 км к западу от г. Гай [4], как самый представительный объект в отношении акцессорных хромитов. Исследование этих минералов в рудовмещающих ультраосновных породах и колчеданных рудах позволило выявить характерные черты сходства и различия хромшпинелидов.

Исследованы хромиты из апогарцбургитовых и аподунитовых серпентинитов и колчеданных руд месторождения.

Работа выполнена при финансовой поддержке Федерального агентства по образованию РФ (грант № 40/21-176), Программы Минобрнауки (проект 01.1204.ф), Университеты России, Президиума РАН (приоритетное направление № 14 “Мировой океан: геология, геодинамика, физика, биология”).

Анализ состава показал сходство хромшпинелидов из серпентинитов и колчеданных руд по соотношению хрома и алюминия. Так для хромитов аподунитовых и апогарцбургитовых серпентинитов выделяются три главных интервала колебаний хромистости Cr# (Cr/(Cr+Al)). Первый интервал отмечен в пределах от 63.22 до 65.00, второй – 70.13–75.12, и третий – 77.20–80.49. Наиболее низкохромистые разности типичны для апогарцбургитовых серпентинитов. Для хромшпинелей колчеданных руд выделен один интервал колебаний Cr#, находящийся в пределах от 69.93 до 76.83 и являющийся аналогом второму интервалу Cr# шпинелей из серпентинитов (табл.).

Главные отличия в составе хромшпинелидов заключены в концентрациях Mg, Fe²⁺ и Fe³⁺, а также Ti. Если для хромшпинелей из серпентинитов концентрации этих компонентов аналогичны таковым из альпинотипных массивов Урала, таких как Кемпирсайский и Рай-Из [2], то для хромитов из сульфидных руд мы имеем дело с составами, часто представленными “ожелезненными” разностями вплоть до хроммагнетитов, обогащенными Ti, что является индикатором изменения первичных хромшпинелидов. Повышение доли Fe и Ti в хромитах можно связать с формированием самих сульфидных руд, на что косвенно указывает наличие аналогичных составов хромшпинелидов в околорудных тальк-карбонатных метасоматитах [6].

Влияние сульфидообразования на состав хромшпинелидов хорошо иллюстрируется примерами хромитов, заключенных в различную рудную матрицу. Так хромшпинелиды в халькопирите из сульфоарсенидно-сульфидных и халькопирит-пирит-пирротиновых руд обладают составами, близкими к составам хромитов из серпентинитов, но имеют большие значения железистости Fe# (Fe²⁺/(Fe²⁺+Mg)), здесь же отмечается наибольший разброс составов по этому параметру.

Таблица

Средний состав хромшпинелидов из ультрамафитов и колчеданных руд Ишкининского месторождения

Примечание. 1–5 – хромшпинелиды: 1 – из серпентинитов; 2 – в халькопирите из халькопирит-пирит-пирротиновых руд, 3 – в кобальтине, 4 – в пирротине из пирит-пирротиновых руд, 5 – в рудах в целом. ΣFeO – общее железо. N – число анализов. Cr# – хромистость, Fe# – железистость, Z Fe³⁺ – доля трехвалентного железа в R³⁺. Пояснения в тексте. Таблица составлена с использованием данных [4]. Анализы выполнены на микрозондовом анализаторе JEOL JCXA-733 (Институт минералогии УрО РАН, аналитик Е. И. Чурин).

 

Характерным является присутствие хроммагнетита в виде собственных выделений и каемок в зернах хромшпинелидов [3].

Наиболее обогащены железом хромшпинелиды, заключенные в кристаллы кобальтина из сульфоарсенидно-сульфидных руд. Они же включают максимальные концентрации Ni и Co (до 0.17 и 0.42 вес. % соответственно) по сравнению с аналогами в другой матрице, где эти значения не превышают 0.09 и 0.08 вес. %. Это, в свою очередь, коррелирует с повышенными содержаниями Ni и Co в кобальтине (6 и 3 вес. %) [4].

Наименьший разброс значений железистости отмечается в хромитах в пирротине из пирит-пирротиновых руд.

Примечательным является распределение Ti внутри зерен хромшпинелидов среди халькопирит-пирит-пирротиновых руд, выявленное при микрогеохимическом картировании. Установлено, что максимальные его концентрации сосредоточены в краевой части зерен [1]. Очевидно, это не связано с процессами серпентинизации, так как развитие лизардититовых серпентинитов на месторождении не привносит заметных изменений в составе хромшпинелидов по содержаниям Fe и Ti [5], в противном случае, подобное распределение было бы отмечено в хромшпинелидах из серпентинитов.

При рассмотрении валового состава хромшпинелидов в колчеданных рудах, отмечается общая закономерность изменения их состава. Прослеживается постепенное увеличение доли Fe, при снижении Mg и Al (рис.), состав хромшпинелидов стремится к хроммагнетиту. При этом хроммагнетиты не зафиксированы среди серпентинитов.

Полученные вариации составов хромшпинелидов могут быть связаны с различными условиями образования рудных минералов. Ранее было показано, что на месторождении присутствует 4 парагенезиса рудных минералов. Первый и второй парагенезисы, включающие пирротин, пирит, халькопирит и пентландит формировались в придонных гидротермально-метасоматических условиях под поверхностью морского дна в субдукционный период. Формирование парагенезисов пирротин-пентландит происходило около 150 °С, халькопирит-сфалерит – около 350 °С. Третий и четвертый парагенезисы с сульфоарсенидами и арсенидами возникли при регенерации руд в процессе коллизии. Температура кристаллизации кобальтина оценена в интервале ~500–550 °С с наблюдаемой тенденцией увеличения температур кристаллизации от центра к периферии [4]. Исходя из этого, более преобразованные составы хромшпинелидов соответствуют наиболее высокотемпературным рудным парагенезисам.

Таким образом, исключая существование метасоматической генерации хромитов среди руд, предполагаемой ранее [3], хромшпинелиды в сульфидных рудах по своей природе являются “остаточными”. При формировании сульфидных руд по ультрамафитовому субстрату происходило частичное или полное его замещение, а шпинели оставались нетронутыми или происходило их изменение, что выражено в увеличении концентраций Fe и Ti при соответствующем снижении Mg и Al.

Автор работы выражает благодарность за оказанную помощь В. В. Зайкову, И. Ю. Мелекесцевой, А. М. Юминову, Е. И. Чурину (ИМин УрО РАН, г. Миасс).

 

Литература