Lower Talnakh Type Intrusions of the Norilsk Ore Region

S. F. Sluzhenikin; Служеникин С. Ф.; K. N. Malitch; Малич К. Н.; M. A. Yudovskaya; Юдовская М. А.; D. M. Turovtsev; Туровцев Д. М.; T. N. Antsiferova; Анциферова Т. Н.; S. K. Mikhalev; Михалев С. К.; I. Yu. Badanina; Баданина И. Ю.; N. G. Soloshenko; Солошенко Н. Г.

doi:10.31857/S0869590323050060

Lower Talnakh Type Intrusions of the Norilsk Ore Region

Authors: Sluzhenikin S.F.¹, Malitch K.N.², Yudovskaya M.A.¹^,3, Turovtsev D.M.¹, Antsiferova T.N.¹, Mikhalev S.K.⁴, Badanina I.Y.², Soloshenko N.G.²
Affiliations:
1. Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy and Geochemistry, Russian Academy of Sciences
2. Zavaritskii Institute of Geology and Geochemistry, Ural Branch, Russian Academy of Sciences
3. CIMERA, School of Geosciences, University of Witwatersrand
4. LLC “Norilskgeology”
Issue: Vol 31, No 5 (2023)
Pages: 482-509
Section: Articles
URL: https://journals.rcsi.science/0869-5903/article/view/141015
DOI: https://doi.org/10.31857/S0869590323050060
EDN: https://elibrary.ru/AIMPKL
ID: 141015

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Troctolites, olivine and picrite gabbrodolerites account for up to 75% of the Lower Talnakh type intrusions in places of their increased thickness whereas reduced thickness sections consist of olivine-free and olivine-bearing gabbrodolerites. Differentiation is not obvious within these high-Mg cumulates, although the content of TiO₂ and alkalis increases towards the upper endocontacts. The transitions between the rock types are gradational, and the composition of low Ni olivine in different rocks (Fo_70–83, 0.01–0.2 wt % NiO) overlap significantly. Clinopyroxene (Fs_7–13, Mg# 68–89) is characterized by both the lowest contents and variation ranges of Cr₂O₃ (0.01–0.5 wt %) and TiO₂ (0.05–1.0 wt %) among all types of the intrusions of the Norilsk complex that is consistent with the Cr-depleted (0.002–0.051 wt % Cr₂O₃) bulk rock compositions. Later orthopyroxene (Fs_15–30) is crystallised by the reaction of the residual melt with early olivine. Plagioclase forms porphyritic phenocrysts and their intergrowths along with ophitic laths as well as dominates in schlieren and fragments of leucocratic rocks in taxitic and picritic gabbrodolerites with a poorly sorted layered texture. In olivine-rich rocks, sulfides are represented by the association of troilite ± hexagonal pyrrhotite + Fe- and Co-rich pentlandite + Fe-enriched chalcopyrite (± putoranite, talnakhite) ± cubanite. In the upper and lower parts of the intrusions, the association of hexagonal pyrrhotite + chalcopyrite + pentlandite occurs, while monoclinic pyrrhotite + chalcopyrite + Ni-enriched pentlandite are formed in the endo- and exocontacts. The concentration of base (0.077–0.21 wt % Ni, 0.05–0.38 wt % Cu) and platinum metals (0.03–0.26 to 0.40 g/t total PGE) in mineralized rocks is very low. Upon small amounts of sulfides and extremely low base and platinum metal tenors, the heterogeneous S isotopic composition of Lower Talnakh type sulfides (mainly 3.8–8.6‰, but up to 11.8%) most likely reflects the achievement of repeated sulfide saturation during the assimilation of sulfate S by magma that has previously experienced loss of chalcophile metals into a coexisting sulfide fluid at depth. The Sr-Nd isotopic compositions of the Lower Talnakh intrusions (Sr_i – from 0.7073 to 0.7087 and ε_Nd(Т) from –1.8 at –5.9 recalculated to 250 Ma) show the predominant contamination with Proterozoic material, in contrast to the ore-bearing intrusions, which Sr-Nd isotope compositions indicate contamination with upper crustal sedimentary matter of the Paleozoic age.

Keywords

magmatic sulfides, mafic-ultramafic intrusions, Lower Talnakh type, Norilsk region, Nd-Sr isotope systematics, S-Cu isotope systematics, contamination, trap magmatism

References

Августинчик И.А. О составе сульфидной минерализации Нижнеталнахского интрузива // Генезис и условия локализации медно-никелевого оруденения. М.: ЦНИГРИ, 1981. С. 34–40.
Бычкова Я.В., Синицын М.Ю., Петренко Д.Б. Методические особенности многокомпонентного анализа горных пород методом масс-спектроскопии с индуктивно связанной плазмой // Вестн. МГУ. Сер. геол. 2016. № 6. С. 56–63.
Годлевский М.Н. Траппы и рудоносные интрузии Норильского района. М.: Госгеолтехиздат, 1959. 68 с.
Додин Д.А., Садиков М.А. Некоторые вопросы дифференциации траппов на примере Хараелахских гор // Петрология траппов Сибирской платформы. Л.: Недра, 1967. С. 141–152.
Дюжиков О.А., Дистлер В.В., Струнин Б.М. и др. Геология и рудоносность Норильского района. М.: Недра, 1988. 279 с.
Земскова Г.В. Петрографическая характеристика интрузивов “нижнеталнахского” типа (Норильский район) // Генезис и условия локализации медно-никелевого оруденения. М.: ЦНИГРИ, 1981. С. 28–34.
Золотухин В.В. Основные закономерности прототектоники и вопросы формирования рудоносных трапповых интрузий (на примере Норильской). М.: Наука, 1964. 192 с.
Изотопная геология норильских месторождений // Под ред. О.В. Петрова. СПб.: ВСЕГЕИ, 2017. 348 с.
Кетров А.А., Юдовская М.А., Шелухина Ю.С. и др. Источники и эволюция изотопного состава серы сульфидов Хараелахского и Пясино-Вологочанского интрузивов (Норильский рудный район) // Геология рудн. месторождений. 2022. Т. 64. № 6. С. 657–686.
Комарова М.З., Люлько Т.П. О расчленении трапповых интрузий Норильского района // Петрология траппов Сибирской платформы. Л.: Недра, 1967. С. 43–54.
Криволуцкая Н.А. Эволюция траппового магматизма и Pt-Cu-Ni рудообразование в Норильском районе. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2014. 305 с.
Криволуцкая Н.А., Арискин А.А., Служеникин С.Ф., Туровцев Д.М. Геохимическая термометрия пород Талнахского интрузива: оценка состава расплава и степени раскристаллизованности // Петрология. 2001. Т. 9. № 5. С. 451–479.
Лихачев А.П. Платино-медно-никелевые и платиновые месторождения. М.: Эслан, 2006. 496 с.
Люлько В.А., Амосов Ю.Н., Лунин Э.Б. Металлогеническая карта (на медь и никель) северо-западной части Сибирской платформы масштаба 1 : 200 000. НКГРЭ, Норильск: Фонды Норильскгеологии, 1975.
Малич К.Н., Баданина И.Ю., Белоусова Е.А. и др. Контрастные магматические источники в ультрамафит-мафитовых интрузивах Норильского региона (Россия): Hf-изотопные данные в цирконе // Ультрабазит-базитовые комплексы складчатых областей и связанные с ними месторождения. Материалы III Международной конференции. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2009. Т. 2. С. 35–38.
Малич К.Н., Баданина И.Ю., Туганова Е.В. Рудоносные ультрамафит-мафитовые интрузивы Полярной Сибири: возраст, условия образования, критерии прогноза. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2018. 287 с.
Наторхин И.А., Архипова А.И., Батуев Б.Н. Петрология талнахских интрузий. Л.: Недра, 1977. 236 с.
Падерин П.Г., Деменюк А.Ф., Назаров Д.В. и др. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1 : 1 000 000 (третье поколение). Серия Норильская. Лист R–45. Объяснительная записка. СПб.: Картографическая фабрика ВСЕГЕИ, 2016. 320 с. + 7 вкл.
Радько В.А. Фации интрузивного и эффузивного магматизма Норильского района. СПб.: Картографическая фабрика ВСЕГЕИ, 2016. 226 с.
Рябов В.В., Шевко А.Я., Гора М.П. Магматические породы Норильского района. Т. 1. Петрология траппов. Новосибирск: Изд-во Нонпарель, 2000. 408 с.
Самсонов А.В., Служеникин С.Ф., Ларионова Ю.О. и др. Активная окраина 870 млн лет в северо-западном углу Сибирского кратона: данные по ксенолитам из позднепермской эксплозивной Масловской диатремы, Норильский район // Тектоника и геодинамика Земной коры и мантии: фундаментальные проблемы. Материалы LIII Тектонического совещания. М.: ГЕОС, 2022. Т. 2. С. 168–172.
Служеникин С.Ф., Криволуцкая Н.А. Пясино-Вологочанский интрузив: геологическое строение и платино-медно-никелевые руды (Норильский район) // Геология рудн. месторождений. 2015. Т. 57. № 5. С. 424–444.
Служеникин С.Ф., Малич К.Н., Григорьева А.В. Базит-гипербазитовые дифференцированные интрузивы круглогорского типа: петрология и рудоносность (Норильский район) // Петрология. 2018. Т. 26. № 3. С. 282–316.
Служеникин С.Ф., Малич К.Н., Туровцев Д.М. и др. Зубовский тип дифференцированных базит-гипербазитовых интрузивов Норильского района: петрогеохимические характеристики и рудоносность // Петрология. 2020. Т. 28. № 5. С. 511–544.
Соболев А.В., Криволуцкая Н.А., Кузьмин Д.В. Петрология родоначальных расплавов и мантийных источников магм Сибирской трапповой провинции // Петрология. 2009. Т. 17. № 3. С. 276–310.
Сухарева М.С., Кузнецова Н.П. К вопросу о соотношении дифференцированных интрузий Талнахского рудного узла (на примере северных флангов) // Трапповый магматизм Сибирской платформы в связи с тектоникой и поисками полезных ископаемых. Тез. докл. Красноярск: Красноярскгеология, 1983. С. 89–92.
Туровцев Д.М. Контактовый метаморфизм норильских интрузий. М.: Научный мир, 2002. 318 с.
Федоренко В.А. Магматизм и медно-никелевые месторождения Норильского района Норильск: Фонды Норильскгеологии, 2010.
Arndt N.T., Czamanske G.K., Walker R.J. Geochemistry and origin of the intrusive hosts of the Noril’sk–Talnakh Cu-Ni-PGE sulfide deposits // Econ. Geol. 2003. V. 98. P. 495–515.
Barnes S.J., Mole D.R., Le Vaillant M. et al. Poikilitic textures, heteradcumulates and zoned orthopyroxenes in the Ntaka Ultramafic Complex, Tanzania: implications for crystallization mechanisms of oikocrysts // J. Petrol. 2016. V. 57. № 6. P. 1171–1198.
Campbell I.H. Some problems with the cumulus theory // Lithos. 1978. V. 11. P. 311–323.
Chayka I.F., Kamenetsky V.S., Zhitova L.M. et al. Hybrid nature of the platinum group element chromite-rich rocks of the Norilsk-1 intrusion: genetic constraints from cr spinel and spinel-hosted multiphase inclusions // Econ. Geol. 2020. V. 115. P. 1321–1342.
Czamanske G.K., Kunilov V.E., Zientek H.L. et al. A proton-microprobe study of magmatic sulfi de ores from the Noril’sk–Talnakh district, Siberia // Canad. Mineral. 1992. V. 30. Pt. 2. P. 249–287.
Czamanske G.K., Wooden J.L., Walker R.J. et al. Geochemical, isotopic, and SHRIMP age data for Percambrian basement rocks, Permian volcanic rocks, and sedimentary host rocks to the ore-bearing intrusions, Noril’sk–Talnakh district, Siberian Russia // Int. Geol. Rev. 2000. V. 42. № 10. P. 895–927.
Czamanske G.K., Wooden J.L., Zientek H.L. et al. Geochemical and isotopic constrains of the petrogenesis of the Noril’sk–Talnakh ore-forming systems // Sudbury-Noril’sk Symposium, Ontario Geol. Surv. Spec. 1994. V. 5. P. 313–341.
Grinenko L.N. Sources of sulfur of the nickeliferous and barren gabbro-dolerite intrusions of the northwest Siberian platform // Int. Geol. Rev. 1985. V. 28. P. 695–708.
Hawkesworth C.J., Lightfoot P.C., Fedorenko V.A. et al. Magma differentiation and mineralisation in the Siberian flood basalts // Lithos. 1995. V. 34. P. 61–88.
Jerram D.A., Dobson K.J., Morgan D.J., Pankhurs M.J. The petrogenesis of magmatic systems: using igneous textures to understand magmatic processes // Ed. S. Burchardt. Volcanic and Igneous Plumbing Systems. Amsterdam: Elsevier, 2018. P. 191–229.
Krivolutskaya N.A., Latyshev A.V., Dolgal A.S. et al. Unique PGE-Cu-Ni Noril’sk Deposits, Siberian Trap Province: magmatic and tectonic factors in their origin // Minerals. 2019. V. 9. № 1. Art. 66.
Krivolutskaya N., Mikhailov V., Gongalsky B. et al. The permian-triassic riftogen rocks in the Norilsk Area (NW Siberian Province): geochemistry and their possible link with PGE-Cu-Ni mineralization // Minerals. 2022. V. 12. P. 1203.
Larson P.B., Maher K., Ramos F.C. et al. Copper isotope ratios in magmatic and hydrothermal ore-forming environments // Chem. Geol. 2003. V. 201. № 3–4. P. 337–350.
Le Maitre R.W. (Ed.) Igneous Rocks. A classification and glossary of terms. recommendations of the international union of geological sciences subcommission on the systematics of igneous rocks. Cambridge, New York, Melbourne: Cambridge University Press, 2nd ed. 2002, xvi + 236 p.
Lightfoot P.C., Naldrett A.J., Gorbachev N.S. et al. Geochemistry of the Siberian trap of the Noril’sk area, USSR, with implication for the relative contributions of crust and mantle to flood basalt magmatism // Contrib. Mineral. Petrol. 1990. V. 104. P. 631–644.
Lightfoot P.C., Hawkesworth C.J., Hergt J. et al. Remobilisation of the continental lithosphere by mantle plumes: major-, trace-element, and Sr-, Nd-, and Pb-isotope evidence from picritic and tholeiitic lavas of the Norilsk District, Siberian Trap, Russia // Contrib. Mineral. Petrol. 1993. V. 114. P. 171–188.
Lightfoot P.C., Naldrett A.J., Gorbachev N.S. et al. Chemostratigraphy of Siberian trap lavas, Noril’sk district: implications for the source of floodbasalt 1378 magmas and their associated Ni-Cu mineralization // Sudbury – Noril’sk Symposium. Ontario Geol. Surv. Spec. 1994. V. 5. P. 283–312.
Likhachev A.P. Ore-bearing intrusions of the Noril’sk Region // Proceedings of the Sudbury – Noril’sk Symposium. Ontario Geol. Surv. Spec. 1994. V. 5. P. 185–201.
Malitch K.N., Latypov R.M., Badanina I.Yu., Sluzhenikin S.F. Insights into ore genesis of Ni-Cu-PGE sulfide deposits of the Noril’sk Province (Russia): evidence from copper and sulfur isotopes // Lithos. 2014. V. 204. P. 172–187.
Malitch K.N., Belousova E.A., Griffin W.L. et al. Chapter 7 – New insights on the origin of ultramafic-mafic intrusions and associated Ni-Cu-PGE sulfide deposits of the Noril’sk and Taimyr Provinces, Russia: evidence from radiogenic- and stable-isotope data // Eds. S. Mondal, W.L. Griffin. Processes and Ore Deposits of Ultramafic-Mafic Magmas Through Space and Time. Elsevier Inc., 2018. P. 197–238.
Matzen A.K., Baker M.B., Beckett J.R., Stolper E.M. Fe-Mg partitioning between olivine and high-magnesian melts and the nature of hawaiian parental liquids // J. Petrol. 2011. V. 52. P. 1243–1263.
McDonough W.F., Sun S.-S. The composition of the Earth // Chem. Geol. 1995. V. 120. P. 223–253.
Naldrett A.J., Lightfoot P.C., Fedorenko V.A. et al. Geology and geochemistry of intrusions and flood basalts of the Noril’sk Region, USSR, with implication to the origin of the Ni-Cu ores // Econ. Geol. 1992. V. 87. P. 975–1004.
Naldrett A.J., Fedorenko V.A., Lightfoot P.C. et al. Ni-Cu-PGE deposits of Noril’sk Region, Siberia: their formation in conduits for flood basalt volcanism // Trans. Inst. Min. Metall., Sect. B. 1995. V. 104. P. B18–B36.
Okuneva T.G., Karpova S.V., Streletskaya M.V. et al. The method for Cu and Zn isotope ratio determination by MC-ICP-MS using the AG-MP-1 resin // Geodynamics and Tectonophysics. 2022. V. 13. № 2s. 0615. https://doi.org/10.5800/GT-2022-13-2s-0615
Pang K-N., Arndt N., Svensen H. et al. A petrologic, geochemical and Sr-Nd isotopic study on contact metamorphism and degassing of Devonian evaporites in the Norilsk aureoles, Siberia // Contrib. Mineral. Petrol. 2013. V. 165. P. 683–704.
Pin C., Joannon S., Bosq Ch., Le Fèvre B., Gauthier P.J. Precise determination of Rb, Sr, Ba, and Pb in geological materials by isotope dilution and ICP–quadrupole mass spectrometry following separation of the analytes // Journal of Analytical Atomic Spectrometry. 2003. V. 18. P. 135–141.
Putirka K.D. Thermometers and barometers for volcanic systems // Rev. Mineral. Geochem. 2008. V. 69. P. 61–120.
Richard P., Shimizu N., Allegre C.J. 143Nd/144Nd a natural tracer: an application to oceanic basalts, Earth Planet // Sci. Lett. 1976. V. 31. https://doi.org/10.1016/0012-821X(76)90219-3
Ryabov V.V., Shevko A.Y., Gora M.P. Trap magmatism and ore formation in the Siberian Noril’sk Region. Springer, 2014. 1007 p.
Schoneveld L., Barnes S.J., Godel B. et al. Oxide-sulfide-melt-bubble interactions in spinel-rich taxitic rocks of the Norilsk–Talnakh intrusions, polar Siberia // Econ. Geol. 2020. V. 115. P. 1305–1320.
Sluzhenikin S.F., Yudovskaya M.A., Barnes S.J. et al. Low-sulfide platinum group element ores of the Norilsk-Talnakh camp // Econ. Geol. 2020. V. 115. P. 1267–1303.
Yao Z., Mungall J.E. Linking the Siberian flood basalts and giant Ni-Cu-PGE sulfide deposits at Norilsk // J. Geophys. Res. Solid. Earth. 2021. https://doi.org/10.1029/2020JB020823
Zen’ko T.E., Czamanske G.K. Spatial and petrologic aspects of the intrusions of the Noril’sk–Talnakh ore junctions, Siberia // Ontario Geol. Surv. Spec. 1994. V. 5. P. 263–282.