Металл-сульфидное расслоение рудообразующего расплава в системе Fe–Fe(CuNi)S–C и его роль в генезисе магматических сульфидных месторождений Норильского района (по экспериментальным и геологическим данным)
- Авторы: Горбачев Н.С.1, Костюк А.В.1, Горбачев П.Н.1, Некрасов А.Н.1, Султанов Д.М.1
-
Учреждения:
- Институт экспериментальной минералогии им. академика Д.С. Коржинского
- Выпуск: Том 65, № 1 (2023)
- Страницы: 58-73
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/0016-7770/article/view/134670
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0016777023010069
- EDN: https://elibrary.ru/LAXFOA
- ID: 134670
Цитировать
Аннотация
Приводятся результаты экспериментального изучения плавления графит-насыщенной системы Fe–Fe(CuNi)S–C при 0.5 ГПа и 1150–1250°С c добавлением примесных элементов Ag, Au, Re, Pt, Pd, Rh. Закаленный сульфидный расплав слагает матрицу образца, при 1150–1200°С представленную FeNiS-пирротиновой фазой (Mss) с включениями FeCuS-фазы (Iss), аномально обогащенной Cu. При 1250°С сульфидный расплав закаливается в виде гомогенной пирротиновой Ms-фазы Fe(CuNi)S-состава. Смена Ms-состава закаленного сульфидного расплава двухфазной Mss + Iss ассоциацией рассматривается как свидетельство существования надликвидусного Mss и Iss расслоения сульфидного Fe–Ni–Cu расплава в интервале 1150–1250°С. В результате фракционирования элементов между несмесимыми Fe-сульфидным (Ms) и Fe-металлическим (Mc) расплавами, Fe, Ni, Pt, Re, Au преимущественно концентрируются в металлическом расплаве, а Cu, Ag – в сульфидном расплаве. Обсуждается роль надликвидусного Mss–Iss расслоения в генезисе сульфидного оруденения месторождений Талнахского рудного узла, в том числе в образовании расслоенных пирротин-халькопиритовых “капель” в пикритовых габбро-долеритах, а также пирротиновых и халькопиритовых типов руд зональных сульфидных залежей. Рассмотрена роль Ms и Mc расслоения Fe-сульфидного расплава при контаминации углеродом в Cu–Pd-специализации магматических сульфидных месторождений Норильского района.
Ключевые слова
Об авторах
Н. С. Горбачев
Институт экспериментальной минералогии им. академика Д.С. Коржинского
Email: gor@iem.ac.ru
Россия, 142432, Московская область, Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, 4
А. В. Костюк
Институт экспериментальной минералогии им. академика Д.С. Коржинского
Email: nastya@iem.ac.ru
Россия, 142432, Московская область, Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, 4
П. Н. Горбачев
Институт экспериментальной минералогии им. академика Д.С. Коржинского
Email: nastya@iem.ac.ru
Россия, 142432, Московская область, Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, 4
А. Н. Некрасов
Институт экспериментальной минералогии им. академика Д.С. Коржинского
Email: nastya@iem.ac.ru
Россия, 142432, Московская область, Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, 4
Д. М. Султанов
Институт экспериментальной минералогии им. академика Д.С. Коржинского
Автор, ответственный за переписку.
Email: nastya@iem.ac.ru
Россия, 142432, Московская область, Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, 4
Список литературы
- Банных О.А., Будберг П.Б., Алисова С.П. Диаграммы состояния двойных и многокомпонентных систем на основе железа // Металлургия. 1986. С. 440.
- Генкин А.Д., Дистлер В.В., Гладышев Г.Д. Сульфидные медно-никелевые руды Норильских месторождений. М.: Наука, 1981. С. 236.
- Годлевский М.Н. О дифференциальной подвижности компонентов при формировании сульфидных медно-никелевых руд // Геология руд. месторождений. 1967. С. 17–31.
- Годлевский М.Н. Магматические месторождения // Генезис эндогенных рудных месторождений. М.: Недра, 1968. С. 7–84.
- Горбачев Н.С. Минералогическая и геохимическая зональность сплошных сульфидных руд Октябрьского месторождения и ее генезис // Геология руд. месторождений. 2006. Т. 48. № 6. С. 540–556.
- Горбачев Н.С. Источники и условия формирования сульфидно-силикатных магм Норильского района // Геология руд. месторождений. 2012. Т. 54. № 3. С. 195–220.
- Горбачев Н.С., Гриненко Л.Н. Изотопный состав серы сульфидов и сульфатов Октябрьского месторождения сульфидных руд (Норильский район) в связи с вопросами его генезиса // Геохимия. 1973. № 8. С. 1127.
- Горбачев Н.С., Налдретт А.Д. Кристаллизационная и флюидно-расплавная дифференциация сульфидной магмы (на примере Октябрьского Pt–Cu–Ni месторождения, Норильский район) // ДАН. 2000. Т. 371. № 3. С. 362–365.
- Горбачев Н.С., Некрасов А.И. Расслоение сульфидных расплавов Fe–Ni–Cu: экспериментальное изучение и геологические приложения // ДАН. 2004. Т. 399. № 4. С. 520–523.
- Горбачев Н.С., Осадчий Е.Г. Несмесимость в расплавах как фактор ранней дифференциации метеоритов и планет // Докл. АН СССР. 1980. Т. 255. № 3. С. 693–697.
- Горбачев Н.С., Бругманн Г., Налдретт А. u др. Окислительно-восстановительные условия и распределение платиновых металлов в сульфидно-силикатных магматических системах // ДАН. 1993. Т. 3З1. № 2. С. 220–223.
- Горбачев Н.С., Шаповалов Ю.Б., Костюк А.В., Горбачев П.Н., Некрасов А.Н., Султанов Д.М. Фазовые соотношения в системе Fe–S–C при Р = 0.5 ГПа, Т = = 1100–1250°С: расслоение Fe–S–C расплава и его роль в формировании магматических сульфидных месторождений // ДАН. 2021. Т. 497. № 1. С. 23–29.
- Горбунов Г.И. Геология и генезис сульфидных медно-никелевых месторождений Печенги. М.: Недра, 1968. С. 352.
- Граменицкий Е.Н., Котельников А.Р., Батанова А.М., Щекина Т.И., Плечов П.Ю. Экспериментальная и техническая петрология. М.: Научный мир, 2000. 416 с.
- Гриненко Л.Н. Источники серы никеленосных и безрудных интрузий габбро-долеритов на северо-западе Сибирской платформы // Геология руд. месторождений. 1967. №1. С. 3–15.
- Дистлер В.В., Генкин А.Д., Филимонова А.А., Хитров В.Г., Лапутина И.П. Зональность медно-никелевых руд Талнахского и Октябрьского месторождений // Геология руд. месторождений. 1975. № 2. С. 16–27.
- Дистлер В.В., Гроховская Т.Л., Евстигнеева Т.Л., Служеникин С.Ф., Филимонова А.А., Дюжиков О.А., Лапутина И.П. Петрология сульфидного магматического рудообразования. М.: Наука, 1989.
- Дистлер В.В., Кулагов Э.А., Служеникин С.Ф., Лапутина И.П. Закаленные сульфидные твердые растворы в рудах Норильских месторождений // Геология руд. месторождений. 1996. Т. 38. № 1. С. 41–53.
- Додин Д.А., Оганесян Л.В., Чернышов Н.М., Яцкевич Б.А. Минерально-сырьевой потенциал платиновых металлов России на пороге XXI века. М.: ЗАО “Геоинформ марк”, 1998.
- Додин Д.А., Чернышов Н.М., Яцкевич Б.А. Платинометальные месторождения России. СПб.: Наука, 2000.
- Косяков В.И., Синякова Е.Ф. Физико-химические предпосылки образования первичной зональности рудных тел в медно-никелевых сульфидных месторождениях (на примере систем Fe-Ni-S и Cu-Fe-S) // Геология и геофизика. 2012. Т. 53. № 9. С. 1126–1153.
- Кривцов А.И., Кочнев-Первухов В.И., Конкина О.М. Cu–Ni–МПГ месторождения норильского типа // Руды и металлы. 2001. №. 6. С. 89a–89.
- Маракушев А.А., Панеях Н.А., Маракушев С.А. Сульфидное рудообразование и его углеводородная специализация. М.: ГЕОС, 2014. 183 с.
- Маракушев А.А., Шаповалов Ю.Б. Зиновьева Н.Г., Митрейкина О.Б. Экспериментальное исследование процессов образования хондритов // Доклады академии наук СССР. 1995. Т. 345. № 6. С. 797–801.
- Олейников Б.В., Копылова А.Г. Золото в металлической фазе земных базитов // Докл. АН СССР. 1995. Т. 345. № 5. С. 660–662.
- Олейников Б.В., Копылова А.Г., Коробейников А.Ф., Колпакова Н.А. Платина и палладий в металлической фазе земных базитов // ДАН. 1999. Т. 364. № 1. С. 107–109.
- Рябов В.В., Павлов А.Л., Лопатин Г.Г. Самородное железо сибирских траппов. Новосибирск: Наука, 1985. С. 169.
- Синякова Е.Ф., Косяков В.И. Экспериментальное моделирование зональности сульфидных медно-никелевых руд // ДАН. 2007. Т. 417. № 4. С. 522–527.
- Синякова Е.Ф., Косяков В.И. Поведение примесных благородных металлов при фракционной кристаллизации Cu-Fe-Ni-сульфидных расплавов, содержащих As и Co // Геология и геофизика. 2012. Т. 53. № 10. С. 1374–1400.
- Спиридонов Э.М. Рудно-магматические системы Норильского рудного поля // Геология и геофизика. 2010. Т. 51. № 9. С. 1356–1378.
- Asif M., Parry S.J. Elimination of reagent blank problems in the fire-assay pre-concentration of the platinum group elements and gold with a nickel sulphide bead of less than one gram mass // Analyst. 1989. V. 114. № 9. P. 1057–1059.
- Buono A.S., Dasgupta R., Lee C.T.A., Walker D. Siderophile element partitioning between cohenite and liquid in the Fe–Ni–S–C system and implications for geochemistry of planetary cores and mantles // Geochim Cosmochim Acta. 2013. V. 120. P. 239–250.
- Dasgupta, R., Buono, A., Whelan, G., Walker, D. High-pressure melting relations in Fe–C–S systems: Implications for formation, evolution, and structure of metallic cores in planetary bodies // Geochim Cosmochim Acta. 2009. V. 73. № 21. P. 6678–6691.
- Gorbachev N. S., Osadchii E. G., Baryshnikova G. V. Immiscibility in ore-silicate melts as a factor in the early differentiation of meteorites and planets // Lunar and Planetary Science Conference. 1980. V. 11. P. 348–350.
- Gorbachev N.S., Kostyuk A.V., Gorbachev P.N., Nekrasov A.N., Sultanov D.M. Phase relations and distribution of elements in the Fe-S-C system // Experiment in Geosciences. 2021. V. 27. № 1. P. 42–44.
- Hayden L.A., Van Orman J.A., McDonough W.F., Ash, R.D., Goodrich, C.A. Trace element partitioning in the Fe–S–C system and its implications for planetary differentiation and the thermal history of ureilites // Geochim Cosmochim Acta. 2011. V. 75. № 21. P. 6570–6583.
- Naldrett A.J. Magmatic sulfide deposits. Oxford Monographs on Geology and Geophysics. № 14. 1989.
- Naldrett A.J., Fedorenko V.A., Lightfoot P.C., Gorbachev N.S., Doherty W., Asif M., Johan Z. A model for the formation of the Ni–Cu–PGE deposits of the Noril’sk region // International platinum. Theophrastus Publication. 1998. St Petersburg. P. 92–106.
- Naldrett, A. J., Lightfoot, P. C., Fedorenko, V., Doherty, W., Gorbachev, N. S. Geology and geochemistry of intrusions and flood basalts of the Noril’sk region, USSR, with implications for the origin of the Ni-Cu ores // Econ Geol. 1992. V. 87. № 4. P. 975–1004.
- Pedersen A.K. Basaltic glass with high-temperature equilibrated immiscible sulphide bodies with native iron from Disko, central West Greenland // Contrib. Mineral. Petrol. 1979. V. 69. № 4. P. 397–407.
- Raghavan V. The C–Fe–S (Carbon–Iron–Sulfur) system // J. Alloy Phase Diag. 1988. V. 4. № 2. P. 133–142.
- Raghavan V. Phase diagrams of ternary iron alloys. I // ASM International, 1987. P. 226.
- Sinyakova E., Kosyakov V., Palyanova G., Karmanov N. Minerals experimental modeling of noble and chalcophile elements fractionation during solidification of Cu-Fe-Ni-S melt // Minerals. 2019. V. 9. № 9. P. 531.
- Stekhin A.I. Mineralogical and geochemical characteristics of the Cu–Ni ores of the Oktyabr’sky and Talnakh deposits // Proceedings of the Sudbury-Noril’sk Symposium: Ontario Geological Spec. 1994. V. 5. P. 217–230.