08.02.2018

Сульфидные никелевые месторождения: классификация, состав и генезис


Сульфидные никелевые месторождения могут быть классифицированы по типам пород, с которыми они ассоциируются, и тектонической обстановке, в которой эти породы находятся. Породы следующие: 1) нориты, внедрившиеся на месте астроблемы (Садбери), 2) интрузивные подводящие каналы платобазальтов, связанных с внутриконтинентальными рифтовыми зонами (Норильск — Талнах, Дулут), 3) потоки и интрузивы коматиитов и толеитов в докембрийских зеленокаменных поясах (Камбалда, Печенга).

На месторождении Садбери в Никеленосном плутоне любой признак указывает, что он формировался при интенсивном воздействии контаминации вмещающими фельзи-ческимп породами. Как известно, кремнезем понижает растворимость сульфидов в мафической магме, поэтому своим значением важного источника никеля Садбери, вероятно, обязано такого рода контаминации. В Норильско-Талнахском и в Дулутском внутриконтинентальных рифтах мафическая магма могла подняться в верхние слои коры, где взаимодействие с коровыми концентрациями серы способствовало скоплению никеля. Значение магматических пород зеленокаменных поясов как источников никеля менее ясно, хотя, что касается коматиитов, то рассматривалась возможность их отщепления от богатой сульфидами порции пород мантии и ассимиляции ими серы вмещающих пород.

Результаты пятилетнего изучения содержаний Ni, Cu, Co, Pt, Pd, Rh, Ru, Ir, Os, Au, As, Se, Pb и Zn в сульфидных никелевых рудах совместно с литературными данными показывают тесную связь состава руд с материнской магмой. Общий состав сульфидов руд в системе Fe — Ni—S попадает в интервал Fe1-xS — Ni1-xS твердого раствора при 600 °C, содержание кислорода в рудах составляет менее 5%. Обе эти особенности являются следствием относительно ограниченных изменений fO2 и аFeO, характерных для ультра-мафической и мафической магм. Если состав руд не попадает в установленные пределы, весьма возможно, что они были преобразованы при субсолидусных температурах вследствие наложенного извне изменения.

Содержания никеля и меди, пересчитанные на проценты в 100% -пых сульфидах, обычно дают следующие колебания значений для данных типов месторождений: архейские коматииты — от 10 до 15 Ni и от 0,5 до 1,5 Cu; протерозойские коматииты — от 10 до 16 Ni и от 2 до 3,5 Cu; габбро зеленокаменных поясов — от 4 до 9 Ni и от 1 до 3 Cu; Садбери — от 3 до 6 Ni и от 2 до 4 Cu; платобазальты — от 6 до 10 Ni и от 7 до 17 Cu. Наиболее изменчивы содержания мышьяка: от менее 3 млн-1 до более 250 млн-1; еще больше колеблются содержания на Садбери. Содержание Se во многих месторождениях составляет около 100 млн-1, хотя в некоторых случаях наблюдаются содержания менее 10 млн-1, особенно там, где предполагается ассимиляция или адсорбция серы вмещающей породы. В содержаниях Pb и Zn корреляция с содержанием сульфида обычно не проявляется, их уровни, не пересчитанные на 100%-ный сульфид, изменяются от менее 15 до 150 млн-1 Zn и от 5 до 12 млн-1 Pb в месторождениях, связанных с коматиитами, и от более 50 до 250 млн-1 Zn и от 15 до 50 млн-1 Pb в некоторых месторождениях района Садбери. Таких данных для месторождений, связанных с платобазальтами, нет.

Абсолютные уровни содержаний элементов платиновой группы сильно колеблются для месторождений даже одного и того же типа, но соотношения остаются характерными для определенных типов. Архейские коматииты характеризуются низкими значениями (<2) отношения (Pt + Pd)/(Ru + Ir + Os). Ho это отношение постепенно повышается с уменьшением содержания MgO в материнской магме: в протерозойских коматиитах наблюдаются средние значения (5—8), в Садбери и месторождениях, ассоциирующихся с толеитами зеленокаменных поясов, — умеренно высокие значения (12—20) и в месторождениях, связанных с наиболее фракционированными порциями платобазальтовой магмы, — очень высокие значения (50—60). R месторождениях, связанных с толеитами, отношение Pt/(Pt + Pd) возрастает с уменьшением степени фракционирования рудообразующей магмы, коматииты являются исключением; несмотря на изначально простые рудообразующие магмы, они имеют низкое отношение Pt/(Pt + Pd). Все четыре связанных с платобазальтами района, для которых имеются данные (Дулут, Грейт-Лейкс, Норильск — Талнах и Инсизва), характеризуются очень высокими содержаниями Pt и Pd в сульфидах. Это является характерной чертой платобазальтовых магм, которые произошли из первозданной предварительно нерасплавлявшейся мантии. По-видимому, Pt и Pd ведут себя независимо в процессе плавления мантии, отделяясь в ранние порции расплава. Поэтому магмы, происшедшие при ограниченном плавлении первозданной мантии, обогащены этими металлами. Ru, Ir и Os, по-видимому, вели себя не столь автономно, сохраняясь в процессе поступления последующих расплавов из той же зоны мантни, или, альтернативно, входили в те расплавы, которые были в большей степени вовлечены в плавление; это объясняет самое низкое отношение (Pt + Pd)/(Ru + Ir + Os), свойственное коматиитам.

Содержание металла в других, не связанных с платобазальтами месторождениях согласуется с коэффициентами разделения и составом силикатных расплавов. Многие месторождения одного типа, но различающиеся по составу, могут быть отнесены к одному источнику материнской магмы, если принять во внимание влияние изменчивого отношения магма/ сульфид или возможность того, что самая ранняя стадия фракционной сегрегации сульфида значительно истощает магму теми элементами, которые имеют наиболее высокие коэффициенты разделения. Низкое отношение магма/ сульфид, характерное для месторождения Пайп, Манитоба, объясняется тем, что сера была привнесена в рудопроизводящую магму из внешнего источника.

Месторождения, связанные с платобазальтами, по-видимому, произошли из базальтовых магм с содержанием Cu, равным 400 млн-1. В литературе отсутствует достаточно надежное описание таких магм, возможно, из-за редкости проведения анализа на Cu.

На некоторых месторождениях существует четкая зональность в распределении Cu, Ni, Co, элементов платиновой группы и Au, что связано с фракционной кристаллизацией сульфидного расплава и фильтрующим выжиманием фракционированной жидкости из ранее сформировавшегося моносульфидного твердого раствора. Отсутствие в руде месторождения Фалконбридж элементов, которые отдают предпочтение фракционированной жидкости, позволяет предполагать что существующее ныне рудное тело, вероятно, представляет собой только треть от первоначальной его величины.





Яндекс.Метрика