В составе подвижных комплексов БМ перемещались вместе с остаточным расплавом, который заполнял тонкую трещиноватость в твердом кристаллизате и распределялся на фронте кристаллизации в верхней части рудного горизонта. При остывании этого расплава часть БМ консервировалась в сульфидах или в виде изоморфной примеси или образовывала собственные минеральные формы.
Другая часть БМ переходила в состав гидротермального раствора, сформировавшегося в процессе остывания флюида и обеспечившего метасоматоз более ранних кристаллизатов. На этой стадии консервация БМ осуществлялась или вследствие распада растворимых комплексных соединений, или в процессе метасоматоза с образованием эпидот-актинолит-хлоритовых парагенезисов.
В зависимости от продолжительности и интенсивности метасоматоза БМ либо успевают высвободиться из ранних сульфидов и сформировать собственные минеральные фазы, либо остаются растворенными в кристаллической решетке этих минералов. Золото благодаря несколько большей «подвижности», в отличие от ЭПГ, практически всегда успевает формировать собственные минералы.
Рис. 14. Вариации среднего минерального состава (%) рудных горизонтов по различным пересечениям на участке Викша
Поздние секущие прожилки, последующий региональный зеленосланцевый метаморфизм и наложенные гипергенные процессы влияния на общую картину рудогенеза уже не оказали.
Принятая здесь модель формирования благороднометалльных руд хорошо согласуется с результатами факторного анализа минералого-геохимических характеристик руд. В состав выборки были включены содержания химических элементов (Si, Ti, Fe, Al, Ca, Mn, Mg, K, Na, P, Zr, Ba, Sr, Rb, Cr, As, Co, Mo, Zn, Ni, Cu, S, Cl, Au, Pt, Pd) в пробах пород Койкарско-Святнаволокского массива и содержания минералов (плагиоклаз, амфибол, эпидот, кварц, хлорит, биотит, серицит, ортоклаз, апатит, титанит, сумма рудных минералов, турмалин, магнетит 1-, 2и 3-й генераций; ильменит 1-й и 2-й генераций, халькопирит, борнит, сумма сульфидов меди, гематит, пирит) в соответствующих пробам образцах. В общей сложности 48 переменных. Объем выборки 93 пробы.
Выделено и проинтерпретировано 4 фактора (рис. 15).
Первый фактор соответствует ликвации с разделением на две ассоциации: Ti-Fe-Ni-Pd-Pt-Zn-Mn-As-Mo-Co-Au-Cu-Cl-Cr-Ore-Mt1-Ilm1-Ilm2-ApCuSulf-Cp рудная жидкость, обогащенная БМ и летучими компонентами, и SiSr-Na-Mg-P-Ca-Ep-Mt2-Hem-Qu «диоритовый» расплав. Состав исходных дифференциатов определяет состав и вторичные изменения пород: в рудных дифференциатах распад титаномагнетита с образованием магнетита-1 и ильменита, формирование халькопирита, апатита, хлорита; в безрудных долеритах эпидотизация с выделением магнетита второй генерации и гематита.
Второй фактор соответствует двум рудно-минеральным парагенезисам в составе рудных горизонтов: шпинелевому (титаномагнетитовому), не содержащему
Рис. 15. Структуры факторов. Римские цифры номер фактора; в основании номера фактора его вес (%), в основании символов переменных их нагрузки на фактор, умноженные на 100; Pl плагиоклаз, Amf амфибол, Ep эпидот, Qu кварц, Chl хлорит, Bt биотит, Ser серицит, Kfsp ортоклаз, Ap апатит, Tit титанит, Ore сумма рудных минералов, Turm турмалин, Mt1, Mt2, Mt3 магнетит 1-й, 2-й и 3-й генераций; Ilm1, Ilm2 ильменит 1-й и 2-й генераций, Cp халькопирит, Bn борнит, CuSulf сумма сульфидов меди, Hem гематит, Py пирит БМ Ni-Mg-Fe-Ti-Tit-Chl-Ksp-Mt1, и сульфидному платина-золотометалльному (борнит-халькопиритовому с арсенидами кобальта и молибдена) Cu-Si-AlNa-Au-Cu-Cl-As-Mo-Co-S-Cr-P-Pt-CuSulf-Cp-Pl-Bn-Ser-Ilm2.
Третий фактор фактор регионального метаморфизма зеленосланцевой фации. В шпинелевых ассоциациях этот процесс проявился образованием амфиболплагиоклазовых (актинолит-олигоклазовых) парагенезисов (Na-P-Mt1-Ilm1-PlAmf), в сульфидно-арсенидных ассоциациях формированием существенно эпидотовых парагенезисов (Cr-As-Co-Mo-Rb-Ba-Ca-Zr-Ep-Chl-Cp). Благороднометалльная минерализация не сопряжена с процессом регионального метаморфизма.
Процесс метасоматоза отражен в четвертом факторе. Это турмалин-актинолитовые (Cl-Cu-K-Amf-Cp-CuSulf-Turm) и хлоритовые с БМ (PdNa-Al-Pt-AuMt3-Hem-Chl-Ore-Py-Qu-Ksp-Tit-Ser) метасоматиты. Антагонизм двух обозначенных ассоциаций указывает, что они или проявляются разобщенно в пространстве, или одна замещает другую. Актинолитизация сопряжена с поздней жильной медно-сульфидной минерализацией. С хлоритизацией сопряжены благородные металлы, в первую очередь палладий и платина, что соответствует сделанному ранее заключению о переотложении платиноидов на фоне хлоритизации.
Заключение
Проведенные исследования показали, что благороднометалльная минерализация Койкарско-Святнаволокского силла приурочена к сульфидным (кобальтин-борнит-халькопиритовым) выделениям вблизи верхнего контакта рудных горизонтов. Размер сульфидных зерен, содержащих БМ, варьирует от 1 до 270 мкм, отмечены среднеи крупнозернистые сульфидные сегрегации. Указанные особенности позволяют отнести благороднометалльное оруденение Койкарско-Святнаволокского силла к малосульфидному типу.
Благороднометалльное малосульфидное оруденение представлено как собственными минеральными формами (арсениды и сульфоарсениды платины и палладия, антимониды палладия, интерметаллиды платины и родия, теллуриды золота и серебра, электрум, самородное золото), так и изоморфными примесями, преимущественно в борните и кобальтине.
Источником БМ послужила базальтоидная магма, сформировавшая габбро-долеритовый интрузив. Концентрирование БМ осуществлялось в несколько стадий:
1) при ликвации базальтоидной магмы БМ обогащали слои флюидизированного высокожелезистого рудного ликвата;
2) при последующей кристаллизации рудного ликвата БМ концентрировались в остаточном флюиде и в сульфидной жидкости;
3) частичное поступление БМ в гидротермальный раствор при остывании флюида и при гидротериальном метасоматозе более ранних кристаллизатов.
Локализация БМ происходила по мере охлаждения флюида вследствие разрушения комплексных хлоридных и сульфидных соединений с благородными и цветными металлами, которое сопровождалось кристаллизацией сульфидно-благороднометалльного парагенезиса и эпидот-актинолит-хлоритовым метасоматозом в пределах рудных горизонтов.
Можно полагать, что благороднометальная специализация известного Пудожгорского железорудного месторождения (Трофимов и Голубев, 2008) обусловлена таким же механизмом развития рудных горизонтов, что и в Койкарско-Святнаволокском силле. На это указывают распределение рудных слоев в разрезе Пудожгорского интрузива и строение рудных залежей с обогащением их верхних зон сульфидами меди с повышенным содержанием БМ (Михайлова и Аминова, 2005). В этой связи интерес могут представлять также и другие многочисленные габбродолеритовые интрузивы в обрамлении Онежского прогиба как потенциальные источники благороднометалльного оруденения.
Литература
1. Бабкина, А.Д. и Петров, С.В. (2016). Особенности формирования рудного титаномагнетит-ильменитового парагенезиса. В: Актуальные проблемы геологии, геофизики и геоэкологии Северо-Запада России: материалы XXVII молодежной научной конференции им. академика К.О. Кратца и академика Ф.П. Митрофанова. Апатиты: ФГБУН Кольский науч. центр РАН, 6-9.
2. Голубев, А.И., Трофимов, Н.Н., Петров, С.В., Филиппов, Н.Б. (2001). Благороднометалльная минерализация титаномагнетитових руд Пудожгорского месторождения: технологическая характеристика, минералогия. Геология и полезные ископаемые Карелии, 4, 48-53.
3. Делицын, Л.М. и Мелентьев, Б.Н. (1979). Механизм формирования полосчатых горных пород. Бюллетень Московского общества испытателей природы. Отдел геологический, 4 (54), 102-113.
4. Иващенко, В.И. и Голубев, А.И. (2011). Золото и платина Карелии: формационно-генетические типы оруденения и перспективы. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН.
5. Корнеев, А.В., Вихко, А.С., Фатов, Н.В., Иващенко, В.И. (2019). Месторождение Викша первый крупный промышленно-перспективный платинометалльный рудный объект на территории Карелии. Горный журнал, 3, 31-34.
6. Котов, С.Р. и Котова, И. (2003). Жидкостная и кристаллизационная дифференциация как процессы, определяющие структуру контрастной расслоенности массива Кивакка (Сев. Карелия). Вестник СПбГУ. Сер. 7. Геология и география, 46-63.
7. Михайлова, В. и Аминова, В., под ред. (2005). Минерально-сырьевая база Республики Карелия. Кн. 1. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН.
8. Рёддер, Э. (1983). Ликвация силикатных магм. В: Эволюция изверженных пород. М.: Мир, 24-66.
9. Сереброва, Е.Л., Филиппов, Н.Б., Губко, М.Г., Франк-Каменецкий, Д.А. (1995). Платинои золотометалльная минерализация в титаномагнетитовых габбро-диабазах Карелии. Вестник СПбГУ. Сер. 7. Геология и география, 1, 18-26.
10. Трофимов, Н.Н. (1995). Механизм формирования стратиформного золото-платино-палладиевого и титаномагнетитового оруденения в габбродолеритовых интрузиях нижнего протерозоя Карелии. В: Благородные металлы и алмазы Севера Европейской части России. Петрозаводск, 97-98.
11. Трофимов, Н.Н. и Голубев, А.И. (1996). Генезис комплексного благороднометалльного и титаномагнетитового оруденения в дифференцированных габбродолеритовых интрузиях Карелии. В: Крупные и уникальные месторождения редких и благородных металлов (проблемы генезиса и освоения). СПб.: 162-164.
12. Трофимов, Н.Н. и Голубев, А.И. (2008). Пудожгорское благороднометалльное титаномагнетитовое месторождение. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН.
13. Филиппов, Н.Б., Трофимов, Н.Н., Голубев, А.И., Сергеев, С.А., Хухма, Х.(2007). Новые геохронологические данные по Койкарско-Святнаволокскому и Пудожгорскому габбро-долеритовым интрузивам. Геология и полезные ископаемые Карелии, 10, 49-68.
14. Шарков, Е.В. и Богатиков, О.А. (1998). Механизмы концентрирования элементов платиновой группы в расслоенных интрузивах Карело-Кольского региона. Геология рудных месторождений, 40, 419-439.
15. Юдовская, М.А., Киннэйрд, Д.А., Удачина, Л.В., Дистлер, В.В., Кузьмин, Д.В. (2014). Роль магматического и флюидного концентрирования при формировании платиновой минерализации нижней зоны и Платрифа по данным составов флогопита, кумулусных силикатов и сульфидного расплава (северный лимб комплекса Бушвельд). Геология рудных месторождений, 56, 509-538.
16. Bogaerts, M. and Schmidt, M.W. (2006). Experiments on silicate melt immiscibility in the system Fe2SiO4KAlSi3O8-SiO2-CaO-MgO-TiO2-P2O5 and implications for natural magmas. Contrib Mineral Petrol, 152, 257-274.
17. Burnham, C. (1975). Thermodynamics of melting in experimental silicate-volatile systems. In: IMA-Papers 9th Meeting. Berlin; Regensburg, 101-118.
18. Charlier, B. and Grove, T.L. (2012). Experiments on liquid immiscibility along tholeiitic liquid lines of descent. Contrib Mineral Petrol, 164, 27-44.
19. Charlier, B., Namur, O., Toplis, M.J., Schiano, P, Cluzel, N., Higgins, M.D. (2011). Large-scale silicate liquid immiscibility during differentiation of tholeiitic basalt to granite and the origin of the Daly gap. Geology, 39 (10), 207-210.
20. Dong, H., Xing, C., Wang, C.Y. (2013). Textures and mineral compositions of the Xinjie layered intrusion, SW China: Implications for the origin of magnetite and fractionation process of Fe-Ti-rich basaltic magmas. Geoscience Frontiers, 4 (5), 503-515.
21. Godel, B., Maier, W.D., Barnes, S.J. (2008). Platinum-group elements in the merensky and J-M reefs: A review of recent studies. Journal of the Geological Society of India, 72 (5), 595-608.
22. Henry, D.J. and Guidotti, C.V. (2002). Titanium in biotite from metapelitic rocks: Temperature effects, crystal-chemical controls, and petrologic applications. American Mineralogist, 87 (4), 375-382.
23. Hess, P (1977). Structure of silicate melts | The Canadian Mineralogist | GeoScienceWorld [WWW Document]. Canadian Mineralogist. [online]
24. Holness, M.B., Stripp, G., Humphreys, M.C.S., Veksler, I.V, Nielsen, T.F.D., Tegner, C. (2011). Silicate liquid immiscibility within the crystal mush: late-stage magmatic microstructures in the skaergaard intrusion, east greenland. Journal of Petrology, 52 (1).
25. Humphreys, M.C.S. (2011). Silicate liquid immiscibility within the crystal mush: Evidence from Ti in plagioclase from the Skaergaard intrusion. Journal of Petrology, 52 (1), 147-174.
26. Jakobsen, J.K., Veksler, I.V, Tegner, C., Brooks, C.K. (2005). Immiscible ironand silica-rich melts in basalts petrogenesis documented in the Skaergaard intrusion. Geology 33.
27. Kanitpanyacharoen, W. and Boudreau, A.E. (2013). Sulfide-associated mineral assemblages in the Bushveld Complex, South Africa: Platinum-group element enrichment by vapor refining by chloride-carbonate fluids. Mineralium Deposita, 48, 193-210.
28. Klein, E.L. and Koppe, J.C. (2000). Chlorite geotermometry and physicochemical conditions of gold mineralization in the Paleoproterozoic Caxias deposit, Sao Luis craton, Northern Brazil. Geochimica Brasiliensis, 219-232.
29. Lindsley, D.H. and Spencer, K.J. (1982). Fe-Ti oxide geothermometry: Reducing analyses of coexisting Ti-magnetite (Mt) and ilmenite (Ilm). In: AGU1982 Spring Meeting Eos Transactions, 63 (18).
30. McBirney, A.R. (1975). Differentiation of the Skaergaard intrusion. Nature, 253, 691-694.
31. McBirney, A.R. and Nakamura, Y. (1974). Immiscibility in latestage magmas of the Skaergaard intrusion. Washingt: Carnegie Inst. Year Book, 348-352.
32. Mungall, J.E., Long, K., Brenan, J.M., Smythe, D., Naslund, H.R. (2018). Immiscible shoshonitic and FeP-oxide melts preserved in unconsolidated tephra at El Laco volcano, Chile. Geology, 46, 255-258.
33. Roedder, E. and Weiblen, P.W. (1971). Petrology of silicate melt inclusions, Apollo 11 and Apollo 12 and terrestrials equivalents. In: Proceedings of the Second Lunar Science Conference, 507-528.
34. Schmidt, M.W. (1992). Amphibole composition in tonalite as a function of pressure: an experimental calibration of the Al-in-hornblende barometer. Contributions to Mineralogy and Petrology, 110, 304-310.
35. Schmidt, M.W., Connolly, J.A.D., Gunther, D., Bogaerts, M. (2006). Element partitioning: The role of melt structure and composition. Science, 312, 1646-1650.
36. Serebrova, E.L., Filippov, N.B., Gubko, M.G., Frank-Kamenetskii, D.A. (1995). Platinumand gold-metal mineralization in titanomagnetite gabbro-diabases of Karelia. Vestnik of Saint Petersburg University. Series 7. Geology and geography, 1, 18-26. (In Russian)
37. Velasco, F., Tornos, F., Hanchar, J. M. (2016). Immiscible ironand silica-rich melts and magnetite geochemistry at the El Laco volcano (northern Chile): Evidence for a magmatic origin for the magnetite deposits. Ore Geology Reviews, 79, 346-366.
References
1. Babkina, A.D. and Petrov, S.V (2016). Features of the formation of ore titanomagnetite-ilmenite paragenesis. In: Aktual'nye problemy geologii, geofiziki i geoekologii Severo-Zapada Rossii: Mat. XXVII Molodezhnoi nauchnoi konferentsii im. akademika K.O. Krattsa i akademika F.P Mitrofanova. Apatity, 6-9. (In Russian)
2. Bogaerts, M. and Schmidt, M.W. (2006). Experiments on silicate melt immiscibility in the system Fe2SiO4KAlSi3O8-SiO2-CaO-MgO-TiO2-P2O5 and implications for natural magmas. Contrib Mineral Petrol, 152, 257-274.
3. Burnham, C. (1975). Thermodynamics of melting in experimental silicate-volatile systems. In: IMA-Papers 9th Meeting. Berlin; Regensburg, 101-118.