Mineralogy of chromitites of Mount Poklonnaya of the Karabash massif, South Urals

Full Text

Введение

Карабашский массив серпентинитов в современном рельефе образует субмеридиональную гряду невысоких гор (с юга на север – гг. Карабаш, Золотая, Поклонная (ранее – Лысая)) и является северным продолжением Таловского серпентинитового массива. Оба массива структурно располагаются в зоне Главного Уральского Глубинного Разлома (ГУГР). В обоих массивах выявлены проявления хромититов, которые ввиду небольших масштабов до сих пор остаются недоразведанными (Мазур и др., 1961ф; Варлаков и др., 1993, Савельев и др., 2008).

Медные руды добывались в районе Карабаша с начала XVIII в., позднее здесь стали разрабатывать россыпное, затем коренное золото; эпизодически добывались и хромиты. По данным партии треста «Уралхимруда» под руководством А.И. Ласькова, учтенные запасы хромитовых руд в Карабашских месторождениях на 1930 г. составляли ~8 тыс. т. К середине XX в. было отработано 29 месторождений с содержанием Cr₂O₃ до 30–40 мас. % во вкрапленных и до 39–50 мас. % в массивных рудах (Мазур и др., 1961ф). Отмечалось преобладание линзообразных тел хромититов протяженностью 3–40 м и мощностью 0.5–10 м, удлиненных вдоль простирания Карабашского массива. В 1990-х гг. отдельные проявления хромитов эпизодически отрабатывались для нужд Челябинского электрометаллургического комбината. Многочисленными исследователями отмечались находки минералов платиновой группы (МПГ) в золотоносных россыпях Миасского района, в том числе и расположенных в Карабашском районе, и ставился вопрос об их источнике (Zaykov et al., 2017, Зайков и др., 2017). Однако данных о содержании элементов платиновой группы (ЭПГ) в хромититах Карабашского массива в открытом доступе нет, а минералогия ЭПГ практически не изучена (Зайков и др., 2012).

Карабашский массив включает три линзовидных тела аподунит-апогарцбургитовых серпентинитов, залегающих среди метаморфизованных вулканогенно-осадочных пород (рис. 1) в зоне ГУГР. Субмеридиональная линза хромититов на северо-восточном склоне Поклонной Горы вскрыта карьером длиной ~50 м в 2005–2006 гг. в 70 м восточнее Поклонного креста с координатами 55°47’08’’ с.ш., 60°25’29’’ в.д. В 2019 г. в дне карьера еще сохранялась линза хромитита длиной ~ 7 м при «ширине» до 2 м. К 2021 г. сохранился коренной выход хромитита размером менее 1 м длиной и до 20 см шириной. Характеристика минерального состава хромититов, включая МПГ и сопутствующую минерализацию в серпентинитах, и является целью статьи.

 

Рис. 1. Географическое положение хромитового карьера (Chr) на Поклонной Горе Карабашского массива (а) и геологическая схема района месторождения Золотая Гора (б). 1 – допалеозойские метаморфические породы зоны Уралтау, Уфалейский блок; 2 – допалеозойские метаморфические породы ильмено-вишневогорского комплекса; 3 – палеозойские вулканогенно-осадочные породы зоны ГУГР (O₂); 4 – диориты, плагиограниты, гранодиориты (O₂); 5 – метагипербазиты дунит-гарцбургитовой формации (O₂); 6 – метагипербазиты дунит-верлит-клинопироксенит-габбровой формации (O₃). Схема по Г.Г. Кораблёву и В.И. Ленных (Белогуб и др., 2003), с изменениями.

Fig. 1. Geographical position of chromite quarry (Chr) on Mt. Poklonnaya of the Karabash massif (a) and geological scheme of the Zolotaya Gora deposit (b). 1 – Pre-Paleozoic metamorphic rocks of the Uraltau Zone, Ufaley block; 2 – Pre-Paleozoic metamorphic rocks of the Ilmeny-Vishnevogorsk complex; 3 – Paleozoic volcanosedimentary rocks of the Main Uralian Fault Zone (Middle Ordovician); 4 – diorite, plagiogranite, granodiorite (Middle Ordovician); 5 – metaultramafic rocks of dunite-harzburgite association (Middle Ordovician); 6 – metaultramafic rocks of dunite-wehrlite-clinopyroxenite-gabbro association (Upper Ordovician). Scheme was composed by G.G. Korablev and V.I. Lennykh, modified after (Belogub et al., 2003).

 

Материалы и методы исследования

Для исследования минерального состава хромититов использовано 33 образца, отобранных из отвалов и стенок карьера в 2019 и 2021 гг. Предварительное описание выполнено с использованием стереомикроскопов МБС-10 и Stemi CZ (В.И. Попова, В.А. Попов, М.А. Рассомахин). Для оптико-микроскопического изучения (AxioScope A.1, Е.В. Белогуб) изготовлено 20 аншлифов и два шлифа. Для получения тяжелого концентрата отобраны пробы из вкрапленных руд (~40 кг) и массивных хромититов (~70 кг). Из проб после дробления до –1 мм получен тяжелый концентрат путем отмывки в воде и доводки в бромоформе. Из тяжелого концентрата под стереомикроскопом извлечены зерна МПГ, из которых после предварительного изучения морфологии изготовлены полированные препараты. Химический состав минералов определен при помощи СЭМ Tescan Vega3 с ЭДС Oxford Instrument X-act, при ускоряющем напряжении 20 кВ и времени набора 120 с (М.А. Рассомахин), микрозерна некоторых минералов диагностированы по ЭД-спектрам. Для хромшпинелидов и серпентинов получены рентгенограммы (дифрактометр Shimadzu XRD-6000, Cu-анод, графитовый монохроматор, П.В. Хворов). Химический состав вмещающих пород определен классическим методом «мокрой» химии для двух штуфных проб (М.Н. Маляренок, Т.В. Семенова). Все аналитические работы выполнены в Институте минералогии ЮУ ФНЦ МиГ УрО РАН. Фотографии всех полированных препаратов, использованных в работе, приведены в электронном приложении (ЭП) 1, фотографии в обратно-рассеянных электронах (BSE), не вошедшие в статью, – в ЭП 2.

После общего описания породообразующих минералов вмещающих пород и хромититов, в статье приведена характеристика второстепенных и редких минералов в соответствии с минералогической классификацией, внутри классов – в алфавитном порядке. Неноменклатурные разновидности минералов при первом упоминании даны курсивом (Кривовичев, 2021). Разновидности хромита даны по (Павлов, Григорьева-Чупрынина, 1973; Флейшер, 1990). На рисунках использованы следующие аббревиатуры: Brs – брусит, Ca – кальцит, Chr – хромит (все разновидности), Chl – клинохлор, Dol – доломит, Erl – эрликманнит, Grs – герсдорфит, Irs – ирарсит, Mil – миллерит, Mt – магнетит (включая хроммагнетит), Os – осмий, Srp – серпентин.

Результаты исследования

Главные минералы серпентинитов и хромититов

Серпентиниты, вмещающие хромитовую линзу, в основном серовато-зеленые различных оттенков, встречаются коричневатые и белые разновидности. Серпентиниты массивные, иногда пятнистые за счет включений хромшпинелидов и магнетита (рис. 2а), часто рассланцованы. В серпентинитах присутствуют серпентин-карбонатные, карбонатные и хлоритовые прожилки различной мощности (рис. 2б, рис. 3). В карьере среди рассланцованных серпентинитов встречены редкие будины темно-зеленых плотных массивных пород. В одной из будин сохранился контакт серпентинита с массивным хромититом, вблизи которого в серпентините развиты единичные кристаллы доломита (рис. 2в). Химический состав массивных серпентинитов соответствует дуниту (табл. 1), в минеральном составе абсолютно преобладает пластинчатый антигорит и присутствуют прожилки хлорита (рис. 3). В отвале карьера обнаружена деформированная жила мощностью около 2 см, состоящая из около 140 тонких нерегулярно чередующихся белых, светло-коричневых и коричневых зон антигорита с секущими поперечными жилками тонкозернистого магнетита (рис. 2г) и единичными микровключениями брусита и галенита. В серпентинитах незначительно развито ожелезнение по трещинам.

 

Рис. 2. Текстуры и структуры серпентинитов (а–г) и хромититов: а – массивный серпентинит с вкрапленностью магнетита; б – серпентин-карбонатный прожилок в серпентините; в – контакт массивного хромитита с серпентинитом; г – деформированный прожилок антигорита с магнетитом; д–и – хромититы: д – массивный, е – неравномерно-вкрапленный, ж – нодулярный, з – равномерно-вкрапленный, и – переход массивного во вкрапленный. а–ж, и – макрофото, з – BSE-фото.

Fig. 2. Structures and textures of serpentinites (а–г) and chromitites: а – massive serpentinite with disseminated magnetite; б – serpentine-carbonate veinlet in serpentinite; в – contact of serpentinite with massive chromitite; г – deformed vein of antigorite with magnetite; д–и – chromitites: д – massive, е – unevenly disseminated, ж – nodular, з – evenly disseminated, и – transition of massive to disseminated chromite. а–ж, и – macrophoto, з – BSE-image.

 

Рис. 3. Аподунитовый серпентинит: агрегат антигорита с включениями магнетита и прожилком хлорита. Проходящий свет. Слева – без анализатора, справа – с анализатором.

Fig. 3. Serpentinite after dunite: antigorite aggregate with magnetite inclusion and chlorite vein. Transmitted light. Left – without analyzer, right – with analyzer.

 

Таблица 1. Химический состав аподунитового серпентинита из хромитового карьера Поклонной Горы (мас. %)

Table 1. Chemical composition of serpentinite after dunite from chromite quarry of Mt. Poklonnaya (wt. %)

№ п/п	SiO2	TiO2	Al2O3	Fe2O3	MgO	FeO	MnO	CaO	Na2O	K2O	H2O-	ппп	CO2	Сумма
1	42.81	<0.05	0.79	1.57	41.62	0.30	0.03	0.07	0.01	0.03	<0.10	12.44	<0.10	99.67
2	37.83	<0.05	0.94	7.90	38.28	2.42	0.11	0.37	0.02	<0.01	0.15	11.68	0.70	99.70

Примечание. Содержание P₂O₅ <0.05 мас. %. 

Note. The P₂O₅ content is <0.05 wt. %.

 

Таблица 2. Химический состав минералов группы серпентина (1–6) и хлорита (7–9) (мас. %)

Table 2. Chemical composition of minerals of the serpentine (1–6) and chlorite (7–9) groups (wt. %)

№ ан.	MgO	FeO	NiO	Cr2O3	Al2O3	SiO2	H2O*	Сумма
1	39.82	3.87	–	–	1.99	40.30	12.61	98.59
2	41.35	1.72	–	0.59	1.09	42.30	12.84	99.89
3	39.19	4.78	–	2.17	4.06	37.11	12.68	99.99
4	38.92	4.76	–	2.07	3.41	36.84	12.47	98.47
5	41.32	1.47	–	0.61	0.73	41.93	12.71	98.77
6	40.38	1.71	0.32	1.23	1.89	40.72	12.68	98.93
7	36.37	1.31	–	1.41	13.34	33.90	12.70	99.03
8	35.41	0.29	–	6.79	10.35	33.26	13.80	99.90
9	35.59	0.59	–	5.01	13.95	31.78	12.68	99.70
№ ан.	Эмпирические формулы, Ʃкатионов = 10
1	(Mg5.64Fe0.31Al0.05)Σ6.0(Si3.83Al0.17)Σ4.0O10(OH)8
2	(Mg5.75Fe0.13Al0.07Cr0.04)Σ5.99(Si3.95Al0.05)Σ4.0O10(OH)8
3	(Mg5,50Fe0.34Cr0.16)Σ6.0(Si3,50Al0.46Fe3+0.04)Σ4.0O5(OH)4
4	(Mg5,58Fe0.26Cr0.16)Σ6.00(Si3,54Al0.38Fe3+0.08)Σ 4.0O5(OH)4
5	(Mg5.80Fe0.12Cr0.05Al0.03)Σ6.0(Si3.95Al0.05)Σ4.0O10(OH)8
6	(Mg5.69Fe0.14Cr0.09Al0.06Ni0.02)Σ6.0(Si3.85Al0.15)Σ4.0O10(OH)8
7	Mg5(Al0.68Cr0.11Mg0.11Fe0.10)Σ1.00[(Al0.80Si3.20)O10](OH)8
8	Mg5(Cr0.52Al0.37Mg0.08Fe0.02)Σ0.99[(Al0,80Si3,20O10](OH)8
9	Mg5(Al0.56Cr0.38Fe0.04Mg0.02)Σ1.00[(AlSi3)O10](OH)8

Примечание. H₂O* рассчитано по стехиометрии. Прочерк – компонент не обнаружен.

Note: H₂O* is calculated by stoichiometry. Dash – not detected

 

В минеральном составе серпентинитов Карабашского массива и Поклонной Горы ранее оптико-микроскопическими методами были установлены преобладающий антигорит и более редкие лизардит и хризотил (Мазур и др., 1961ф, Варлаков, 1993; Спиридонов, Плетнев, 2002; Бажин и др., 2010). По составу минералы группы серпентина различаются содержаниями Al₂O₃, FeO, Cr₂O₃ и NiO, что послужило основанием для условного отнесения серпентина к определенному минеральному виду. Минимальное количество примесей свойственно антигориту (табл. 2, ан. 1, 2), максимальное количество железа и хрома предполагается для хризотила (табл. 2, ан. 3, 4). Главные отражения рентгенограммы антигорита (ЭП 1, обр. 2): (d, Å; I, %): 7.305 (100) и 3.634 (82). Для лизардита и хризотила характерно смещение первого базального отражения в малоугловую область до 7.33 Å (ЭП 1, обр. 12).

Хлорит развит, преимущественно, в интерстициях хромшпинелидов в массивных хромититах, где он образует агрегаты с серпентином. Реже хлорит образует прожилки и включения в серпентините (рис. 2, ЭП 1, обр. 3–6, 9–11, 13, 17). Химический состав хлорита соответствует клинохлору Mg₅Al(AlSi₃O₁₀)(OH)₈ и характеризуется небольшими примесями FeO и Cr₂O₃ (табл. 2, ан. 8, 10). Розовато-фиолетовый кеммерерит с содержанием Cr₂O₃ 6.79 мас. % (табл. 2, ан. 9) встречен в виде тонкой просечки в хромитите.

Хромититы характеризуются разнообразными текстурами, среди которых преобладают массивная (рис. 2д), пятнистая и неясно-полосчатая (рис. 2е), встречается нодулярная (рис. 2ж), равномерная густо-вкрапленная (рис. 2з). Хромшпинелиды занимают 30–70 % площади сечений исследованных образцов. Массивные и вкрапленные хромититы могут постепенно переходить друг в друга (рис. 2и). Структура массивных хромититов разнозернистая, гипидиоморфнозернистая, образована зернами хромшпинелидов размером от 1–2 мм до 5–20 мм, интерстиции которых заполнены преимущественно минералами группы серпентина и клинохлором и в меньшей степени карбонатами (кальцитом, доломитом). Редко встречаются Cr-содержащий клинохлор (кеммерерит), Ni-содержащий серпентин (непуит), андрадит, брусит, а также редкие карбонаты и сульфаты Ni и гидроксиды Fe.

В массивных хромититах выделяется две морфологические разновидности хромшинелида – плотный хромит-1 и пористый хромит-2 (рис. 4). Взаимоотношения между ними не всегда однозначны (рис. 4а, б), однако иногда хромит-2 замещает хромит-1 (рис. 4в). Обе разновидности замещаются хроммагнетитом по трещинам и контактам между зернами (рис. 4б, в). С хромитом-2 и хроммагнетитом часто ассоциирует хлорит (ЭП 2). К контактам зерен хромита-1 и хромита-2, хромита-1 и хроммагнетита, хромита и силикатных минералов приурочены редкие включения сульфидов Ni, Cu и ЭПГ. В трещинах в хромите в ассоциации с серпентином встречаются самородные железо и никель. Единичное включение самородного золота обнаружено в хромите-2.

 

 

Рис. 4. Морфологические разновидности хромшпинелидов: а–в – массивный хромит-1 и пористый хромит-2 в массивных хромититах; г – скелетный кристалл хромита-1 (а), замещаемый хромитом-2 (c) и хроммагнетитом (b), в хлорит-серпентиновом агрегате, д – скелетный кристалл хромита-1 (c), замещенный хромитом-2 (e) и хроммагнетитом (g); e – кристаллы хроммагнетита (h), растущие во включении серпентина (i) в массивном хромите-1 (j) с включением лаурита (g). Здесь и далее: буквы в скобках – точка анализа.

Fig. 4. Types of Cr-spinels: а–в – massive chromite-1 and porous chromite-2 in massive chromitite; г – skeletal chromite-1 crystal (а) replaced by chromite-2 (c) and Cr-magnetite (b) in chlorite-serpentine aggregate; д – skeletal chromite-1 crystal (c) replaced by chromite-2 (e) and Cr-magnetite (g); e – Cr-magnetite crystals (h) in serpentinite inclusion (i) in massive chromite-1 (j) with laurite inclusion (g). Hereinafter: letters in parentheses – analytical point.

 

Вкрапленные хромититы содержат субгедральные, иногда скелетные кристаллы хромита-1, частично (рис. 4г) или полностью (рис. 4д) замещенные хромитом-2 и хроммагнетитом. Хроммагнетит может образовывать, помимо псевдоморфоз по хромиту, собственные идиоморфные кристаллы (рис. 4е).

Химический состав хромита-1 соответствует алюмохромиту (магнезиоалюмохромиту, #Mg 0.70–0.77, #Cr 0.68–0.75), хромита-2 – магнезио-хромиту (#Mg 0.67–0.71, #Cr 0.83–89) и феррихромиту (#Mg 0.63–0.45, #Cr 0.97–1.00). Содержания Al₂O₃ закономерно снижаются от магнезиоалюмохромита к феррихромиту, при этом возрастают магнезиальность и хромистость. В магнезиоалюмо-хромите иногда присутствуют незначительные примеси MnO, ZnO и SiO₂, в магнезиохромите – SiO_2, в феррихромите – SiO₂, TiO₂, ZnO, NiO и MnO (табл. 2). Для хроммагнетита характерны примеси MgO и NiO, редко – Al₂O₃, для магнетита – Cr₂O₃, MgO, MnO. Результаты анализов и эмпирические формулы хромшпинелидов и магнетита приведены в таблице 3.

Редкие минералы хромититов и серпентинитов

Простые элементы выявлены в виде редких мелких включений или тонких жилок в хромшпинелидах, а также в тяжелом концентрате, полученном из сплошных и вкрапленных хромититов.

Самородные железо и никель в ассоциации с серпентином выявлены в тонких жилках, секущих магнезиоалюмохромит (рис. 5а), частично замещенный магнезиохромитом и хроммагнетитом. Размеры выделений самородных металлов не превышают первых микрометров. Микрозерна самородного никеля выявлены также в тяжелом концентрате. Состав самородного железа (мас. %): Fe 94.81, Cr 4.19, Mn 0.79, Σ 99.79, отвечает формуле Fe_0.95Cr_0.04Mn_0.01. Самородный никель содержит (мас. %) Ni 93.23, Cr 2.71, Fe 2.50, Zn 0.98 (Σ 99.42), эмпирическая формула Ni_0.93Cr_0.03Fe_0.03Zn_0.01.

 

Рис. 5. Морфология самородных металлов и минералов благородных металлов: а – прожилки самородных железа (f) и никеля (e) в магнезиохромите (g); б – самородное золото (точка e в магнезиохромите (Chr)); в – изоферроплатина (m); г – иридий (h) с краевыми зонами самородного осмия (i), каймой ирарсита (j) и включениями купроиридсита (k) и толовкита (l); д – агрегат самородного осмия (Os), эрликманита (Erl) и ирарсита (Irs); е – сечение агрегата (д) с самородными иридием (a) и осмием (b), купроиридиситом (c), толовкитом (d), ирарситом (e, g) и эрликманитом (f); ж – лаурит (е) и миллерит (f) в магнезиохромите; з – эрликманит (h) и ирарсит (g) в серпентине с карбонатами (i); и – эрликманит (j) на контакте магнезиохромита и серпентина. Здесь и на рис. 8–11, BSE-фото.

Fig. 5. Morphology of native metals and precious metal minerals: а – veins of native iron (f) and native nickel (e) in magnesiochromite (g); б – native gold (e); в – isoferroplatinum (m); г – native iridium (h) with marginal zones of native osmium (i), rim of irarsite (j) and inclusions cuproiridsite (k) and tolovkite (l); д – native osmium aggregate with erlichmanite and irarsite intergrowths; e – section of the aggregate (д) with native iridium (a), native osmium (b), cuproiridsite (с), tolovkite (d), irarsite (e, g) and erlichmanite (f); ж – laurite (е) and millerite (f) in magnesiochromite; з – erlichmanite (h) and irarsite (g) in serpentine with carbonates (i); и – erlichmanite (j) at the contact of magnesiochromite and serpentine. Here and in Figs. 8–11 – BSE-photo

 

Самородное золото размером ~4.5 мкм (рис. 5б) встречено в виде единичного включения в магнезиохромите из нодулярного хромитита (ЭП 1, препарат 6). Примеси в его составе не обнаружены.

Самородные платиноиды в виде отдельных мелких зерен или сростков выявлены только в тяжелом концентрате. Сплав Pt-Fe, состав которого соответствует изоферроплатине Pt₃Fe, найден в виде единичного зерна размером 200 мкм (рис. 5в) в тяжелом концентрате из вкрапленных руд. Состав сплава (мас. %): Pt 90.17, Pd 1.0, Fe 8.83, Σ = 99.42 соответствует формуле (Pt_2.94Pd_0.06)_3.00 Fe_1.00.

Самородный иридий с существенной примесью осмия (осмирид, невьянскит) составляет центральную часть свободного зерна (рис. 5г) с краевыми зонами самородного осмия, каймой ирарсита и микровключениями купроиридсита и толовкита. Также самородный иридий (рис. 5е) встречен в центральной зоне зерна самородного осмия в сростке с купроиридситом, толовкитом, ирарситом и эрликманитом. Химический состав обоих зерен самородного иридия близок (мас. %): Ir 63.11–63.59; Os 35.30–35.16; Ru 1.20–1.02; Fe 0.23–0.17; Σ 99.84–99.94, формулы Ir_0.62Os_0.35Ru_0.02Fe_0.01 и Ir_0.63Os_0.35Ru_0.02Fe_0.01, соответственно.

Самородный осмий с примесью иридия (иридосмин, сысертскит) образует краевую зону вокруг самородного иридия (рис. 5г), характеризуется составом (мас. %): Os 51.17, Ir 45.99, Fe 1.56, Ni 0.79, Ru 0.46, Σ 99.97 с формулой Os_0.49Ir_0.43Fe_0.05Ni_0.02Ru_0.01. Другое зерно самородного осмия (рис. 5д, е) обрастает волокнистым агрегатом эрликманита с «коркой» ирарсита и толовкита (рис. 5е). Состав самородного осмия из этого агрегата (рис. 5е) (мас. %): Os 55.73, Ir 43.09, Ru 0.96, Fe 0.23, Σ 100.01, формула Os_0.55Ir_0.42Ru_0.02Fe_0.01.

Халькогениды цветных металлов и ЭПГ представлены сульфидами, сульфоарсенидами, стибнидами и встречены в виде редких мелких и тонких включений в хромшпинелидах, преимущественно, на контакте зерен хромшпинелидов, на контакте хромита с силикатами, а также в серпентине, хлорите, редко – в агрегатах карбонатов с хлоритом или серпентином.

Галенит PbS в тонком сростке с баритом диагностирован по ЭД-спектру в агрегате магнетита из тонкозональной жилы серпентина (ЭП 1, обр. 2) (рис. 6).

 

Рис. 6. ЭД-спектр галенита с баритом в серпентине.

Fig. 6. ED-spectrum of galena with barite in serpentine.

 

Рис. 7. Включения герсдорфита в миллерите, частично замещенном «гарниеритом», в серпентините: а – BSE-фото; б – ЭД-спектр герсдорфита.

Fig. 7. Inclusions of gersdorffite in millerite partly replaced by «garnierite» in serpentinite: а – BSE-photo; б – ED-spectrum of gersdorffite.

 

Рис. 8. Миллерит (p, h, u) и ассоциирующие с ним минералы: а – налдреттит (q), непуит (s) и параотуэйит (r); б – гаспеит (g); в – хизлевудит (t), г – сперрилит (v) и пентландит (w).

Fig. 8. Millerite (p, h, u) and associated minerals: a – naldrettite (q), nepuite (s) and paraotwayite (r); б – gaspeite (g); в – heazlewudite (t), г – sperrilite (v) and pentlandite (w).

 

Герсдорфит NiAsS образует тонкие включения размером до 2 мкм в миллерите, иногда в виде «цепочек» по зоне роста (рис. 7), изредка ассоциирует с халькопиритом (рис. 9б). Диагностирован по ЭД-спектру (рис. 9б).

Ирарсит IrAsS встречен в виде кайм мощностью до 20 мкм вокруг зональных зерен самородных иридия и осмия, извлеченных в тяжелый концентрат (рис. 5г–е), а также в виде тонких выделений в карбонат-хлоритовом (рис. 5з) и серпентин-хлоритовом агрегатах. В составе ирарсита присутствуют Ru, Ni, Sb, Cr, Rh (табл. 4, ан. 1–5).

 

Таблица 3. Химический состав хромшпинелидов и магнетита (мас. %)

Table 3. Chemical compositions of Cr-spinels and magnetite (wt. %)

№ п/п	№ обр. (прил. 1)	MgO	FeO*	MnO	ZnO	NiO	Cr2O3	Al2O3	SiO2	Сумма	Формулы, Ʃкатионов = 3
Магнезиоалюмохромит
1	1	15.20	16.02	2.93	1.63	–	43.81	19.72	0.11	99.81	(Mg0.70Fe0.19Mn0.08Zn0.04)Σ1.01(Cr1.07Al0.72Fe3+0.20V0.01)2.0O4
2	3	15.09	13.91	–	–	–	55.72	14.46	–	99.18	(Mg0.71Fe0.29)Σ1.0(Cr1.39Al0.54Fe3+0.07)Σ2.00O4
3	3	14.61	13.21	–	–	–	56.72	14.58	–	99.12	(Mg0.69Fe0.30)Σ0.99(Cr1.42Al0.54Fe3+0.04)Σ2.00O4
4	7	15.92	12.38	–	–	–	57.73	13.28	–	99.31	(Mg0.75Fe0.25)Σ1.00(Cr1.37Al0.49Fe3+0.07)Σ2.00O4
5	15	14.92	12.86	1.29	–	–	57.36	13.58	–	100.01	(Mg0.70Fe0.27Mn0.03)Σ1.0(Cr1.43Al0.50Fe3+0.06 )Σ1.99O4
6	16	16.61	12.34	–	–	–	55.43	14.82	–	99.20	(Mg0.77Fe0.23)Σ1.0(Cr1.37Al0.55Fe3+0.08)Σ2.0O4
Магнезиохромит
7	2	13.48	12.48	–	–	–	69.83	3.83	–	99.62	(Mg0.67Fe0.33)Σ1.00(Cr1.84Al0.15Fe3+0.01)Σ2.0O4
8	5	13.59	14.05	–	–	–	70.21	1.65	–	99.50	(Mg0.68Fe0.33)Σ1.01(Cr1.87Al0.07Fe3+0.06)Σ2.0O4
9	5	15.35	10.90	–	–	–	65.08	7.90	0.23	99.46	(Mg0.74Fe0.26)Σ1.00(Cr1.66Al0.30Fe3+0.03)Σ1.99O4
10	6	13.49	16.12	–	–	–	68.69	0.93	–	99.23	(Mg0.68Fe0.32)Σ1.00(Cr1.84Fe3+0.12Al0.04)Σ2.0O4
11	10	13.91	11.76	–	–	–	72.40	1.18	0.14	99.60	(Mg0.70Fe0.30)Σ1.00(Cr1.92Al0.05Fe3+0.01Ti0.01Si0.01)Σ2.0O4
12	9	12.59	15.46	–	–	–	67.56	3.68	–	99.29	(Mg0.63Fe0.37)Σ1.00(Cr1.79Al0.15Fe3+0.06)Σ2.0O4
Феррихромит
13	8	5.98	46.16	6.19	0.74	0.55	36.19	0.64	0.18	96.63	(Fe0.43Mg0.33Mn0.20Zn0.02Ni0.02)Σ1.0(Cr1.07Fe3+0.90Al0.03)2.0O4
14	11	6.13	45.39	6.54	0.68	0.33	36.72	–	0.23	96.02	(Fe0.42Mg0.34Mn0.21Zn0.02Ni0.01)Σ0.90(Cr1.09Fe3+0.81)Σ2.0O4
15	13	6.49	48.23	–	–	0.84	39.81	1.00	0.18	96.55	(Fe0.64Mg0.35)Σ0.99(Cr1.14Fe3+0.82Al0.04)Σ2.0O4
16	15	7.99	40.83	2.25	–	–	45.50	1.64	–	98.21	(Fe0.58Mg0.42)Σ1.0(Cr1.28Fe3+0.57Al0.07Mn0.07 )Σ1.99O4
Хроммагнетит
17	4	6.28	63.91	–	–	1.50	22.92	0.34	0.08	95.03	(Fe0.59Mg0.37Ni0.04)Σ1.00(Fe3+1.23Cr0.76Si0.01)Σ2.0O4
18	5	6.64	62.32	–	–	1.22	24.27	0.47	–	95.11	(Fe0.59Mg0.36Ni0.05)Σ1.00(Fe3+1.30Cr0.69Al0.02)Σ2.01O4
19	6	5.53	66.02	–	–	1.31	21.82	–	–	94.68	(Fe0.59Mg0.37Ni0.04)Σ1.00(Fe3+1.24Cr0.73Al0.02Ti0.01)Σ2.0O4
20	7	6.26	64.12	–	–	0.88	23.57	–	0.06	94.89	(Fe0.63Mg0.32Ni0.04)Σ0.99(Fe3+1.34Cr0.66)Σ2.0O4
21	9	6.62	61.48	–	–	1.23	25.47	–	0.18	94.98	(Fe0.62Mg0.36Ni0.03)Σ1.01(Fe3+1.29Cr0.71)Σ2.0O4
22	14	5.25	65.48	–	–	1.09	22.92	–		94.74	(Fe0.68Mg0.29Ni0.03)Σ1.00(Fe3+1.33Cr0.67)Σ2.0O4
Магнетит
23	1	2.72	87.34	–	–	1.09	1.42	–	–	92.57	(Fe0.80Mg0.16Ni0.04)Σ1.00(Fe3+1.95Cr0.05) Σ2.00O4
24	2	2.04	88.68	0.55	–	1.16	–	–	–	92.43	(Fe0.82Mg0.12Ni0.04Mn0.02)Σ1.00Fe3+2.00O4
25	11	2.86	87.49	0.44	–	1.00	1.26	–	0.14	93.19	Fe0.78Mg0.17Ni0.03Mn0.02)Σ1.00(Fe3+1.96Cr0.04)Σ2.00O4
26	12	3.16	88.28	0.51	–	0.91	0.35	–	–	93.21	(Fe0.79Mg0.18Ni0.03Mn0.02)Σ1.02(Fe3+2Cr0.10)Σ2.01O4
27	12	3.49	83.35	1.02	–	1.35	3.55	–	–	92.76	(Fe0.73Mg0.20Ni0.04Mn0.03)Σ1.0(Fe3+1.89Cr0.11)Σ2.00O4
28	15	2.39	81.14	–	–	1.24	10.01	–	–	94.78	(Fe0.82Mg0.14Ni0.04)Σ1.00(Fe3+1.69Cr0.31)Σ2.00O4

Примечание. В анализах дополнительно определены (мас. %): TiO₂ 0.21 (ан. 11) и 0.19 (ан. 19); V₂O₅ 0.39 (ан. 1). Количество Fe³⁺ в формулах рассчитано по стехиометрии.

Note. The analysis also contain (wt. %): TiO₂ 0.21 (an. 11) and 0.19 (an. 19); V₂O₅ 0.39 (an. 1). The Fe³⁺ amount in formulas is calculated by stoichiometry.

 

Купроиридсит CuIr₂S₄ в виде единичных субмикронных зерен встречен на контакте самородных иридия с осмием в двух зональных агрегатах МПГ из тяжелого концентрата, (рис. 5г, е). В составе куп-роиридсита присутствует примесь Ni (табл. 4, ан. 13, 14).

 

Таблица 4. Химический состав халькогенидов элементов платиновой группы (мас. %)

Table 4. Chemical compositions of chalcogenides of platinum group elements (wt. %)

№ п/п	Os	Ir	Ru	Rh	Pd	Ni	Fe	Cu	S	As	Sb	Cr	Ʃ	Формула
Ирарсит (Σатомов = 3)
1	–	61.30	–	–	–	–	–	–	10.52	21.53	6.23	–	99.58	Ir0.97(As0.87Sb0.16S1.00)Σ2.03
2	–	62.26	0.91	–	–	–	–	–	11.06	24.28	1.5	–	100.01	(Ir0.95Ru0.03)Σ0.98(As0.95Sb0.04S1.01)Σ2
3	–	60.51	–	–	–	1.13	–	–	11.29	23.85	3.01	–	99.79	(Ir0.91Ni0.06)Σ0.97(As0.92Sb0.07S1.01)Σ2
4	–	59.46	2.77	–	–	–	–	–	11.75	26.02		–	100.0	(Ir0.87Ru0.08)Σ0.95(S1.03As0.97)Σ2.00
5	–	54.73	2.75	1.26	–	1.72	–	–	11.73	25.14	–	1.73	99.46	(Ir0.81Cr0.09Ni0.08Ru0.08Rh0.03Fe0.02)Σ1.11(As0.96S1.04)Σ2
Лаурит (Σанионов = 2)
6	4.60	0.46	55.64	–	–	–	–	–	35.42	3.88	–	–	100.0	(Ru0.95Os0.05Ir0.02) Σ1.02(S1.91As0.09)Σ2
7	2.96	–	54.88	–	–	–	4.52	–	37.63	–	–	–	99.99	(Ru0.93Fe0.13Os0.03)Σ1.09S Σ2.00
8	7.02	2.03	54.18	–	–	–	–	–	35.65	1.12	–	–	100.0	(Ru0.95Os0.07Ir0.02)Σ1.04(S1.97As0.03) Σ2
9	31.26	5.59	26.84	–	–	5.43	–	–	30.87	–	–	–	99.99	(Ru0.53Os0.32Ni0.17Ir0.05) Σ1.17S Σ2
Эрликманит (Σанионов = 2)
10	35.26	30.31	0.70	–	–	1.24	–	–	17.53	14.97	–	–	100.01	(Os0.50Ir0.42Ni0.06Ru0.02)Σ2.00(S1.47As0.54)Σ2.01
11	54.58	13.92	0.69	–	–	0.69	–	–	19.65	10.07	–	–	99.60	(Os0.77Ir0.19Ni0.03Ru0.02)Σ1.01( S1.64As0.36)Σ2
12*	62.99	6.85	2.33	–	–	2.50	0.74	–	22.69	–	–	1.82	99.92	(Os0.94Ni0.11Cr0.10Ir0.10Ru0.07Fe0.04)Σ1.36S Σ2
Купроиридисит (Σатомов = 7)
13	–	67.06	–	–		1.07	0.36	10.98	20.52	–	–	–	99.99	(Cu1.02Ni0.11Fe0.04Ir2.06)Σ3.23S Σ3.78
14	–	65.91	–	–		1.02	0.00	9.90	22.15	–	–	–	98.98	(Cu0.90Ni0.10Ir1.99)Σ2.99S4.01
Налдреттит (Σатомов = 3)
15	–	–	–	–	63.77	–	–	–	–	–	36.23	–	100.0	Pd2.00Sb1
Толовкит (Σатомов = 3)
16	–	55.37	–	–	–	–	–	–	9.30	3.09	32.24	–	100.0	Ir0.98(Sb0.90As0.14S0.98)Σ2.03
17	–	54.66	–	–	–	–	–	–	8.22	7.52	29.37	–	99.76	Ir0.97(Sb0.82S0.87As0.34)Σ2.03

 

Лаурит RuS₂ выявлен в виде кристаллов и субгедральных зерен размером до 15 мкм, приуроченных к контактам между хромшпинелидами и хроммагнетитом, включений в миллерите (рис. 5ж), а также в ассоциации с ирарситом в агрегатах клинохлора и серпентина, иногда с карбонатами, в хромитите (ЭП 1, обр. 5a, 15). В составе зерен лаурита отмечены примеси Os, Ir, Fe, Ni, Cr и As (табл. 4, ан. 6–9).

Миллерит NiS в виде включений до 50– 150 мкм встречен преимущественно в серпентините (рис. 8), магнезиохромите, на контакте алюмомагнезиохромита и магнезиохромита. В относительно крупных зернах миллерита выявлены включения хизлевудита, герсдорфита, халькопирита, лаурита, сперрилита, налдреттита, пентландита. Состав миллерита приведен в таблице 5. Иногда по трещинам миллерит замещен вторичными минералами Ni – «гарниеритом», непуитом, гаспеитом и сульфатом, близким к параотуэйиту (рис. 7а, б).

Налдреттит Pd₂Sb найден в виде единичного субмикронного включения в миллерите (рис. 8а) среди магнетит-карбонат-серпентинового агрегата (ЭП 1, обр. 12) и характеризуется составом, соответствующим стехиометрической формуле (табл. 4, ан. 15).

Пентландит (Ni,Fe)₉S₈ образует зерна сложной формы размером до 80 мкм, преимущественно в хлорит-серпентиновом агрегате (рис. 9а), реже – включения в миллерите (рис. 8г) в хлорит-серпентиновом агрегате с карбонатами (ЭП 2, обр. 12). Пентландит часто замещается силикатами Ni («гарниеритом», рис. 9а). В составе пентландита присутствует Co (табл. 5)

 

Таблица 5. Химический состав сульфидов Ni (мас. %)

Table 5. Chemical composition of Ni sulfides (wt. %)

№ п/п	Ni	Co	Fe	Cr*	Cu	S	Сумма	Формула
Миллерит
1	59.74	–	0.46	–	–	33.85	94.06	(Ni0.96Fe0.01)S
2	62.29	1.08	0.83	–	–	35.59	99.79	(Ni0.96Co0.02Fe0.01)S
3	61.17	1.28	1.19	–	–	35.44	99.08	(Ni0.94Fe0.02Co0.02)S
4	61.65	0.15	2.36	3.40	–	32.16	99.72	(Ni1.05Co0.002Fe0.04)S
5	62.82	–	0.72	2.53	–	33.94	100.01	(Ni0.98Fe0.01)S
6	64.37	0.34	0.40	–	–	34.62	99.73	(Ni0.98Co0.01Fe0.01)S
7	61.64	2.53	0.46	–	–	34.87	99.50	(Ni1.00Co0.002)S
8	61.23	2.65	3.34	–	–	32.23	99.46	(Ni1.04Co0.04Fe0.06)S
Пентландит
9	38.84	8.34	19.52	–	–	32.87	99.56	(Ni5.16Fe2.73Co1.11)Σ9.0S8
Хизлевудит
10	72.36	–	0.56	–	0.06	26.81	99.79	(Ni2.97Fe0.02Cu0.004)Σ2.994S2

Примечание. Матрица: брусит (1), серпентин, хлорит (2, 3, 6–10), магнезиохромит (4, 5). * – подсветка вмещающего минерала.

Note. Matrix: brucite (1), serpentine, chlorite (2, 3, 6–10), magnesiochromite (4, 5). * – influence of host mineral.

 

Рис. 9. Акцессорные сульфиды в хромититах: а – пентландит (i), замещенный «гарниеритом» (j) в серпентине (k) с реликтами форстерита (l); б – включения халькопирита (n) и герсдорфита (o) в миллерите (m); в – халькозин (a) на контакте хроммагнетита c агрегатом серпентина и кальцита.

Fig. 9. Accessory sulfides in chromitites: a – pentlandite replaced by «garnierite» (j) in serpentine (k) with relict forsterite (l); б – chalcopyrite (n) and gersdorffite (o) inclusions in millerite (m); в – chalcocite at the contact of Cr-magnetite with serpentine and calcite aggregate.

 

Сперрилит PtAs₂ найден в виде единичного субмикронного включения в миллерите (рис. 8г, ЭП 2, обр. 12). В составе сперрилита с подсветкой миллерита определены (мас. %): Pt 18.84; Ni 33.53; Fe 2.53; Co 1.28; As 21.54; S 22.47; Σ 100.19, где расчетная доля сперрилита составила ~42.8 % с приблизительной формулой (Pt_0.67Fe_0.32)_0.99As_2.00 (Σ_{анионов} = 2).

Толовкит IrSbS выявлен в виде субмикронного включения на контакте самородных иридия и осмия в зональном агрегате из тяжелого концентрата (рис. 5г, е). Толовкит ассоциирует с ирарситом, купроиридситом и эрликманитом. В составе толовкита присутствует As (табл. 4, ан. 16, 17).

Халькозин Cu₂S в ассоциации с хроммагнетитом (ЭП 2, обр. 3), образует каймы вокруг магнезиохромита. Состав халькозина (мас. %): Cu 68.82; Fe 8.58; Cr 1.57; S 20.77; Σ 99.74; эмпирическая формула (Cu_1.66Fe_0.23Cr_0.05)_1.94S₁ (Σ_{анионов} = 1), где примеси Fe и Cr обусловлены захватом хроммагнетита (рис. 9в).

Халькопирит CuFeS₂ в виде включений размером 1–7 мкм встречен в миллерите (рис. 9б). Состав халькопирита (мас. %): Cu 33.40; Fe 28.96; Ni 1.92; S 34.12; Σ 98.40, отвечает формуле (Cu_0.99Fe_0.97Ni_0.06)₂S₂ (Σ_{анионов} = 2). Примесь Ni, вероятно, обусловлена подсветкой миллерита.

Хизлевудит Ni₃S₂ выявлен в виде тонких (1–3 мкм) пластинчатых вростков длиной 30– 60 мкм в миллерите (рис. 8в) среди хлорит-серпентинового агрегата с карбонатами (ЭП 1, обр. 12). Состав хизлевудита приведен в таблице 5.

Эрликманит OsS₂ встречен в ассоциации с ирарситом, купроиридситом и толовкитом в виде каймы вокруг зонального агрегата самородных иридия и осмия из тяжелого концентрата (рис. 5д, е). Эрликманит также встречен в ассоциации с ирарситом (рис. 5з) и в виде неоднородного выделения в хлорит-серпентиновом агрегате с вкрап-ленным хромитом. В составе эрликманита присутствуют примеси Ir, As, Ru, Ni, иногда – Fe и Cr, вероятно из-за подсветки хромшпинелида (табл. 4, ан. 10–12).

Гидроксиды в исследованных образцах встречались редко и представлены бруситом и лимонитом. Брусит Mg(OH)₂ обнаружен в карбонат-серпентиновом агрегате в виде скоплений размером до 200 мкм (ЭП 2, обр. 8) на контакте агрегатов магнетита и магнезиохромита (ЭП 1, обр. 7). Состав брусита (мас. %): MgO 62.21; FeO 0.66; Σ = 62.87; H₂O_расч. 37.13, отвечает формуле (Mg_0.99Fe_0.01)(OH)₂ (Σ_{катионов} = 1). Лимонит развит незначительно, в трещинах в серпентините, детально не изучен.

Карбонаты (кальцит, доломит, магнезиокальцит, магнезит) присутствуют в серпентиновых и хлоритовых агрегатах исследованных хромититов, иногда образуют в них секущие тонкие жилки. В продуктах изменения сульфидов Ni обнаружен гаспеит.

Кальцит Ca(CO₃) выявлен в большинстве изученных препаратов, где он образует агрегатные скопления и редкие жилки в серпентините (рис. 10а, б), магнетите, магнезиохромите. Для кальцита характерна примесь MgO в количестве 0.45–11.62 мас. %. Анализ с максимальным содержанием MgO (мас. %): CaO 37.23, MgO 15.74, CO₂ 46.45_расч.; формула (Ca_1.26Mg_0.74)(CO₃)₂ (Σ_{катионов} = 2) отвечает магнезиокальциту. Примесь SrO 0.49 мас. % зафиксирована в радиальном сростке метакристаллов кальцита в хлорите (рис. 10б). Кальцит без примесей слагает прожилок, секущий серпентинит (ЭП 1, обр. 12).

 

Рис. 10. Морфология карбонатов: а – жила кальцита в серпентине с хлоритом (k); б – агрегат метакристаллов Sr-содержащего кальцита (q, p); в, г – зональное доломит (k)-магнезиокальцитовое (n) зерно в серпентин-хлоритовом агрегате (г – деталь рис. в с повышенным контрастом).

Fig. 10. Morphology of carbonates: а, б – calcite veins in serpentine with chlorite (k); в, г – zoned dolomite (k)-magnesiocalcite (n) grain in serpentine-chlorite aggregate (fig. г – detail of Fig. в with enhanced contrast).

 

Доломит CaMg(CO₃)₂ по распространенности близок кальциту и образует отдельные зерна и тонкие прожилки в серпентините и агрегатах хромшпинелидов и магнетита. Встречены зональные зерна доломита с варьирующими содержаниями MgO (ЭП 1, обр. 5), ассоциирующие с Cr-содержащим хлоритом (рис. 10в, г). Состав доломита (мас. %): MgO 20.53, CaO 31.77, CO₂ 47.4_расч.; формула (Ca_1.05Mg_0.95)_2.00(CO₃)₂ (Σ_{катионов} = 2). В некоторых анализах отмечалась примесь FeO до 0.36 мас. %.

Магнезит Mg(CO₃) встречается относительно редко. Магнезит с примесью Ni встречен среди серпентина с включениями миллерита и продуктов его изменения, по-видимому, включающих гаспеит. Состав агрегата карбонатов (мас. %: MgO 31.31, NiO 38.87, Cr₂O₃ 1.94, FeO 0.53, SO₃ 2.16, SiO₂ 1.12, CO₂ ~24_расч.; Σ ~99.93) можно представить как смесь магнезита и гаспеита.

Гаспеит Ni(CO₃) выявлен в прожилке толщиной до 6–10 мкм, секущем миллерит и, возможно, частично его заместивший (рис. 8б). Состав гаспеита (мас. %: NiO 51.26; CoO 1.52; FeO 0.74; MgO 5.15; SiO₂ 1.01; SO₃ 0.61; CO₂ 38.2_расч.; Σ 98.49) отвечает формуле (Ni_0.81Mg_0.16Co_0.02Fe_0.01)_Σ1.0(CO₃), исключая примеси SiO₂ и SO₃, обусловленные подсветкой миллерита и вмещающего серпентина. Гаспеит в миллерите среди хлорит-серпентинового агрегата (рис. 10е) содержит (мас. %): NiO 56.57; CoO 1.88; FeO 1.28; CO₂ 35.2_расч.; Σ = 94.93 и отвечает формуле (Ni_0.95Co_0.03Fe_0.02)_Σ1.0(CO₃) (Σ_{катионов} = 1).

Сульфаты (барит и параотуэйит) отмечены в единичных зернах. Барит Ba(SO₄) встречен как микровключение в агрегате с галенитом и магнетитом в одном из прожилков в тонкополосчатом прожилке серпентина (ЭП 1, обр. 2). Диагностирован по ЭД-спектру (рис. 6). Параотуэйит Ni₄(SO₄)(OH)₆ предположительно определен в составе продуктов изменения миллерита (рис. 8а, ЭП 1, обр. 12). Состав параотуэйита (мас. %): NiO 53.79, CoO 2.15, FeO 0.57, MgO 0.53, SO₃ 20.75, H₂O_расч. 20.80; Σ = 98.59, соответствует формуле (Ni_3.74Co_0.15Mg_0.07Fe_0.04)_Σ4.0(S_1.35O_4.04)(OH)₆ (Σ_{катионов} = 4) с заметным избытком S, вероятно, из-за примеси миллерита.

Силикаты встречаются редко и представлены реликтовым форстеритом, андрадитом и вторичными силикатами Ni, как правило, не отвечающими формуле определенного минерального вида. Среди вторичных минералов предположительно определен сепиолит и найден не идентифицированный водный силикат Ca.

Андрадит Ca₃Fe₂(SiO₄)₃ встречен в отдельных зернах и агрегатах (рис. 11а) среди серпентинита (ЭП 2, обр. 12). Состав андрадита варьирует (мас. %, мин.–макс.): CaO 34.19–34.32, MgO 0.18–0.25, FeO 25.78–27.68, Cr₂O₃ 0.46–2.41, Al₂O₃ 0.23–0.26, SiO₂ 36.30–37.33, TiO₂ 0.0–0.49, Σ = 99.67–99.92. Анализ с наименьшим содержанием Cr₂O₃ 0.46 мас. % и без примеси Al характеризуется формулой (Ca_2.97Mg_0.03)_Σ3.00(Fe_1.87Cr_0.03)_Σ1.90(Si₁O₄)_3.

 

Рис. 11. Редкие силикаты: а – агрегат андрадита (h, i) в серпентине (j); б – сепиолит (f) и Ca-силикат (g) в кальцит-доломитовом агрегате.

Fig. 11. Rare silicates: a – andradite aggregate (h, i) in serpentine (j); б – sepiolite (f) and unidentified Ca-silicate (g) in calcite-dolomite aggregate.

 

«Гарниерит» (не определенные до минерального вида слоистые силикаты, обогащенные Ni) как продукт изменения сульфидов Ni выявлен при помощи СЭМ (рис. 7а, 9а, ЭП 1, обр. 8, 12). Состав «гарниерита» изменчив (табл. 6), один анализ удовлетворительно рассчитывается на формулу непуита (табл. 6, ан. 1) (Ni_2.03Mg_0.73Fe_0.05Cr_0.05Ca_0.02)_Σ2.88(Si_2.11O₅)(OH)₄ (Σ_{катионов} = 5). Значительный дефицит суммы обусловлен присутствием гидроксильной группы и, вероятно, молекулярной воды.

 

Таблица 6. Химический состав «гарниерита» (1–3) и сепиолита (4) (мас. %)

Table 6. Chemical composition of «garnierite» (1–3) and sepiolite (4) (wt. %)

№ п/п	MgO	FeO	CaO	NiO	Cr2O3	CoO	SiO2	CuO	SO3	Сумма
1	7.43	0.89	0.27	38.18	0.96	–	31.89	–	–	78.62
2	1.73	3.23	0.23	48.10	–	2.82	26.97	0.56	0.79	84.43
3	8.59	4.15	0.47	25.50	–	0.45	46.97	–	–	86.13
4	21.51	–	1.53	–	–	–	48.52	–	–	71.76

 

Сепиолит Mg₄(Si₆O₁₅)(OH)₂ ∙ 6H₂O предположительно определен в ассоциации с андрадитом и точно не определенным силикатом Ca, встречен в кальцит-доломитовом агрегате среди серпентинита (ЭП 1, обр. 12, рис. 11б). В составе сепиолита присутствует примесь CaO 1.53 мас. % (табл. 6, ан. 4), эмпирическая формула (Mg_3.89Ca_0.20)_Σ4.09(Si_5.91O₁₅)(OH)₂ ∙ 6H₂O (Σ_{катионов} = 10).

Водный силикат Ca (?) найден в виде микровключения в сепиолите (рис. 11б). Состав зерна, мас. %: CaO 55.17, MgO 2.22, SiO₂ 31.28, Al₂O₃ 0.45, Cr₂O₃ 0.19; Σ 89.3. Соотношение суммы атомных количестве (Ca + Mg) и (Si + Al) составляет 2:1, точное определение минерального вида требует проведения дополнительных исследований.

Форстерит сохраняется в виде мелких реликтов среди серпентинит-хлоритовых агрегатов, вмещающих вкрапленный хромит (рис. 9а). Состав форстерита близок к стехиометрическому (табл. 7).

 

Таблица 7. Химический состав форстерита (мас. %)

Table 7. Chemical composition of forsterite (wt. %)

№ п/п	MgO	SiO2	CaO	FeO	NiO	Сумма	Формула, Σкатионов = 3
1	55.21	42.03	0.20	1.25	0.49	99.18	(Mg1.96Fe0.02Ni0.01Ca0.01)Σ 2.00(Si1.00O4)
2	55.85	41.89	–	2.17	–	99.92	(Mg1.97Fe0.04)Σ 2.01(Si0.99O4)

 

Обсуждение результатов и выводы

Проведенные исследования позволяют выделить основные этапы формирования хромититов, вскрытых в карьере Поклонной Горы, и вмещающих их пород и сопоставить выявленную последовательность с трендами, известными для других серпентинизированных гипербазитовых массивов Урала.

Наиболее ранним как в хромититах, так и среди вкрапленной минерализации, является магне-зиоалюмохромит (хромит-1). Его состав варьирует (рис. 12) и вцелом сходен с установленным для раннемагматического хромита Таловского массива и известными данными по Карабашскому массиву (Попова и др., 1994; Бажин и др., 2010). В близком по составу хромите ранее были обнаружены включения самородного осмия (Зайков и др., 2012).

 

Рис. 12. Состав хромшпинелидов, хроммагнетита и магнетита (ат. %). 1–5 – образцы из хромитового карьера: 1 – хромит-1 (магнезиоалюмохромит); 2 – магнезиохромит, 3 – феррихромит; 4 – хроммагнетит, 5 – магнетит; 6 – Карабашский массив (Бажин и др., 2010); 7, 8 – рудные (7) и акцессорные (8) хромшпинелиды и магнетит Таловского массива (Бажин и др., 2010). Стрелками обозначены эволюционные тренды: I – магматический, II – метаморфический, связанный с серпентинизацией.

Fig. 12. Composition of Cr-spinels, Cr-magnetite and magnetite (at. %). 1–5 – samples from chromitite quarry: 1 – magnesioalumochromite; 2 – magnesiochromite; 3 – ferrichromite; 4 – Cr-magnetite; 5 – magnetite; 6 – Karabash massif (Bazhin et al., 2010); 7, 8 – ore (7) and accessory (8) Cr-spinels and magnetite of the Talovka massif (Bazhin et al., 2010). Evolution trends: I – magmatic, II – metamorphic related to serpentinization.

 

Взаимоотношения между магнезиохромитом и магнезиоалюмохромитом не всегда однозначны, но в большинстве сечений массивных хромититов магнезиохромит является более поздней фазой. Хромшпинелиды во вкрапленных рудах представлены как магнезиоалюмохромитом, так и магнезиохромитом. Обе эти разновидности могут содержать округлые включения серпентина, близкая к сферической форма которых указывает на их первичный расплавный характер, несмотря на то, что реликты первичных минералов в них не сохранились (рис. 13а). Иногда реликты магнезиохромита, замещенные хроммагнетитом, образуют включения в псевдоморфозах серпентина по оливину (?) или пироксену (рис. 13б), а сходные по морфологии серпентиновые псевдоморфозы находятся в агрегатах хроммагнетита, по-видимому, заместившего первичный хромит (рис. 13в). Наблюдаемые взаимоотношения минералов могут указывать на совместное образование первичных оливина, пироксена и хромшпинелидов из расплава. Общий тренд – замещение первично-магматических магнезиоалюмохромитов и магнезиохромитов феррихромитом и далее – хроммагнетитом и магнетитом установлен для многих древних гипербазитовых массивов из различных геодинамических обстановок (Costa, Barriga, 2022 и ссылки в этой статье) Магнезио-хромит содержит включения лаурита, хизлевудита, самородного золота. К контактам магнезиоалюмохромита и магнезиохромита часто приурочены зерна миллерита, в котором, в свою очередь, обнаружены включения сперрилита, налдреттита и хизлевудита.

 

Рис. 13. Псевдоморфозы серпентина по первичным силикатам в ассоциации с хромшпинелидами, замещенными хроммагнетитом: а – округлое включение оливина (?), замещенного серпентином в магнезиохромите с каймой хроммагнетита; б – реликт магнезиохромита в хроммагнетите в псевдоморфозе по идиоморфному кристаллу оливина (?); в – агрегат хроммагнетита вокруг псевдоморфозы серпентина (l) по идиоморфному оливину (?).

Fig. 13. Serpentine pseudomorphoses after primary silicates in association with Cr-spinels replaced by Cr-magnetite: а – rounded olivine (?) inclusion replaced by serpentine in magnesiochromite with a Cr-magnetite rim; б – relict magnesiochromite in Cr-magnetite in pseudomorphose after euhedral olivine crystal (?); в – Cr-magnetite aggregate around serpentine (l) pseudomorphose after euhedral olivine (?).

 

Напрямую синхронизировать образование всех МПГ с разновидностями хромита не удается. Однако морфология сложных зональных сростков самородных иридия и осмия, а также эрликманнита, ирарсита, купроиридсита и толовкита, извлеченных в тяжелый концентрат, указывает на последовательность смены минеральной формы ЭПГ от самородных металлов через сульфиды и сульфоарсениды к соединениям с сурьмой. Аналогичная последовательность установлена для МПГ из ультрамафитовых комплексов Платиноносного пояса Урала (Кузьмин и др., 2020; Степанов и др., 2020; и ссылки в этой статье). Ранее было показано, что формирование интерметаллидов ЭПГ, изоферроплатины и минералов ряда лаурит–эрликманнит связано с раннемагматической стадией, в то время как сульфоарсениды, сульфоантимониды, арсениды образовались на позднемагматической стадии (Толстых и др., 2011; Киселева и др., 2014; Tolstykh et al., 2015, Степанов и др., 2020). Наблюдаемые минеральные парагенезисы хромшпинелидов и МПГ в хромититах Карабашского массива указывают на то, что магнезиохромиты и ассоциирующие с ними МПГ и, по-видимому, часть халькогенидов Ni образовались в позднемагматическую стадию.

С процессами серпентинизации связано формирование минералов ряда хроммагнетит–магнетит с широким спектром составов и, частично, сульфидов Ni. Также серпентинизация сопровождалась образованием самородных железа и никеля – процесс, типичный для многих серпентинитовых массивов (Рамдор, 1967). Ассоциация галенита и барита, обнаруженная в деформированной жиле антигорита с секущими агрегатами магнетита, также может быть условно синхронизирована с поздними этапами серпентинизации.

Карбонаты (кальцит, доломит, магнезит) преимущественно обнаружены в жилках, секущих серпентиновые и серпентин-хлоритовые агрегаты, что однозначно свидетельствует о наложенном характере карбонатизации, хотя встречены и совместные хлорит-серпентин-карбонатные агрегаты. Следует отметить, что в Карабашском массиве распространены поздние магнетит-хлорит-кальцитовые жилы с самородным золотом и акцессорной редкоземельной минерализацией (Мурзин и др., 2017), что свидетельствует о широком развитии процессов карбонатизации в массиве.

Брусит и ассоциация сепиолита c неопределенным водным силикатом Ca, формировались позднее вмещающей их серпентиновой матрицы, но редкость находок не позволяет определить их место в общей картине последовательности минералообразования. Гаспеит и силикаты Ni развиты по сульфидам Ni. Соотношение этих минералов с серпентинитами неясно, не исключено формирование этой ассоциации в связи с процессами гипергенеза.

Ряд минералов, охарактеризованых в образцах из хромитового карьера (самородное золото, галенит, герсдорфит, миллерит, пентландит, халькозин, халькопирит, хизлевудит, магнезиохромит, магнезиоалюмохромит, магнетит, феррихромит, хроммагнетит, брусит, доломит, кальцит, магнезит, клинохлор, андрадит, минералы группы серпентина) описаны ранее на месторождении медистого золота Золотая Гора (Спиридонов, Плетнев, 2002).

Дополнительно к минералам, известным в Карабашском массиве, нами выявлено 15 минеральных видов: самородные железо и никель, Fe-Pt сплав, по составу соответствующий изоферроплатине, самородный иридий, ирарсит, купроиридсит, лаурит, налдреттит, сперрилит, толовкит, эрликманит, гаспеит, параотуэйит, непуит и сепиолит, а также впервые для массива установлен Cr-содержащий клинохлор – кеммерерит.

About the authors

V. I. Popova

South-Ural Federal Research Center of Mineralogy and Geoecology UB RAS

Email: popov@mineralogy.ru

Ilmeny State Reserve

Russian Federation, Miass, Chelyabinsk region, 456317

E. V. Belogub

South-Ural Federal Research Center of Mineralogy and Geoecology UB RAS

Email: popov@mineralogy.ru

Institute of Mineralogy

Russian Federation, Miass, Chelyabinsk region, 456317

M. A. Rassomakhin

South-Ural Federal Research Center of Mineralogy and Geoecology UB RAS

Email: popov@mineralogy.ru

Institute of Mineralogy

Russian Federation, Miass, Chelyabinsk region, 456317

V. A. Popov

South-Ural Federal Research Center of Mineralogy and Geoecology UB RAS

Author for correspondence.
Email: popov@mineralogy.ru

Ilmeny State Reserve

Russian Federation, Miass, Chelyabinsk region, 456317

P. V Khvorov

South-Ural Federal Research Center of Mineralogy and Geoecology UB RAS

Email: popov@mineralogy.ru

Institute of Mineralogy

Russian Federation, Miass, Chelyabinsk region, 456317

References

Supplementary files