Кобальт-никелевая антимонидная и арсенидная минерализация Норильского рудного поля

Глава 5. Минералы норильской Co-Ni-Sb-As минерализации.

В составе метаморфогенно-гидротермальной Co-Ni-Sb-As минерализации Норильского рудного поля установлено более 60 минералов.

Маухерит. Маухерит, слагающий метасомы в миллерит-борнитовых и близкого состава норильских метарудах, отличен от маухерита карбонатных жил повышенными концентрациями Cu (до мас. %) и Fe (до мас. %), иногда и Pd. Таким образом, состав маухерита в определённой степени зависит от состава окружающей среды. Маухерит кальцитовых жил обогащён Sb и S (до 6 мас. %). Повышенные содержания Se (до 0.4 мас. %) присущи наименее сернистому маухериту кальцитовых жил. Рентгенограмма маухерита и параметры его решётки ао = 6.86(0.01) Å, со = 21.75(0.03) Å близки к эталонным.

Ряд никелин - брейтгауптит. Среди этого ряда наиболее распространены никелин и брейтгауптит, довольно широко - Sb-никелин (рис. 6). Для всей выборки анализов ряда никелин - брейтгауптит r (As - Sb) = -1.00 (n = 189). Никелин содержит до 12 мас. % Со. Промежуточные члены ряда обычно беднее примесями, чем малоSb никелин. Брейтгауптит беден Co, Fe, S, Se. Слабо расщепленные и нерасщепленные кристаллы типичны для беспримесных никелина и брейтгауптита. Широко распространены расщепленные кристаллы, характерные для Sb-никелина и As-брейтгауптита. Рентгенограмма никелина пластинчатых кристаллов и параметры его решётки а_o = 3.58(1) Å и с_o = 5.02(6) Å стандартны, как и рентгенограмма и параметры решётки брейтгауптита ао = 3.926(6) Å; со = 5.143(6) Å (Гриценко, Спиридонов, 2005).

Ряд раммельсбергит - саффлорит. Минералы этого ряда менее распространены, чем минералы ряда раммельсбергит - лёллингит, и развиты только в ассоциации с триарсенидами Ni-Co-Fe. Изоморфный ряд раммелльсбергит - саффлорит - непрерывный (рис. 7), r (Ni - Co) = - 0.96. Саффлорит в большей степени обогащён Fe, r (Co - Fe) = + 0.66 (n = 62). Возможно, по этой причине кристаллы саффлорита расщеплены в большей степени, чем раммельсбергита. Саффлорит и раммельсбергит содержат 4-5 мас. % S, бедны Sb и Se (Гриценко, Спиридонов, 2005 а).

Ряд раммельсбергит - лёллингит. Наиболее распространён лёллингит, присутствующий во всех минеральных комплексах и образующий крупные срастания. Лёллингит 9-го комплекса в ассоциации с мышьяком содержит менее 1 мас. % Ni, до 4 мас. % Со, до 2 мас. % S, до 3 мас. % Cu. Лёллингит иных минеральных комплексов обычно содержит до 12 мас. % S. Широко развиты минералы непрерывного ряда лёллингит - раммельсбергит (рис. 7). Эволюция состава этих диарсенидов во времени в первом цикле Co-Ni-Sb-As минерализации от раммельсбергита к лёллингиту, во втором цикле минерализации - от лёллингита к раммельсбергиту. Ni-лёллингит содержит до 10 мас. % Со. Обогащённые кобальтом диарсениды обогащены и серой, между их содержаниями положительная корреляция r (Со-S) = +0.61 (n=112) (Гриценко, 2003; Гриценко и др., 2004; Гриценко, Спиридонов, 2005 а).

Триарсениды Ni-Co-Fe. По составу норильские триарсениды образуют два обособленных ряда: никельскуттерудит - скуттерудит и скуттерудит - ферроскуттерудит (рис. 8). В каждом из трёх ритмов 8-го ди-триарсенидного минерального комплекса раньше кристаллизовался никельскуттерудит, позже скуттерудит и Fe-скуттерудит. В составе норильских триарсенидов проявлены чёткий антагонизм Ni - Fe (r = - 0.83) и сильные положительные связи содержаний Co - S (r = + 0.81).

Ферроскуттерудит. Размер выделений ферроскуттерудита до 40 микрон. Рельеф высокий, близкий к скуттерудиту и саффлориту, выше, чем у никельскуттерудита. VHN₅₀ = 700-1050 кг/мм² (n = 4). В отражённом свете высокоотражающий (58-54 %), белый, изотропен. Спектр отражения близок к скуттерудиту, отражение несколько более высокое. Среднему составу минерала (n=5) отвечает формула (Fe_0,600Co_0,394Ni_0,002)_0,996(As_2,888S_0,116)_3,004, что близко к (Fe_0,6Co_0,4)₁As₃. Главные линии рентгенограммы ферроскуттерудита: 2,585 Å (10) (310); 2,182 (9) (321); 1,829 (7) (420); 1,667 (5) (422); 1,602 (7) (510); 1,402 (6) (530). Ферроскуттерудит кубический, пространственная группа Im3т, a_о = 8.17 (1) Å, V= 545.3 ų, Z = 8.

Мышьяк слагает концентрически зональные, почковидные, сферолитовые агрегаты с поперечником до 25 см и их скопления. Отдельные зоны в сферолитах мышьяка содержат от следов до 2.5 мас. % Sb. Сурьмянистый мышьяк более устойчив к окислению. Преобладает мышьяк, содержащий следы Sb, параметры его решётки а_о = 3.76 (0.01) Å; c_о = 10.62 (0.01) Å (Гриценко и др., 2006).

Ряд кобальтин - герсдорфит. Ni-Co-сульфоарсениды представлены герсдорфитом и промежуточными членами ряда кобальтин - герсдорфит. Максимальное содержание Со - 65 %, Fe - 30 % от суммы Ni+Co+Fe (рис. 9). В ранних минеральных комплексах развиты промежуточные члены ряда кобальтин - герсдорфит, в 12-ом - практически безСо герсдорфит. Обычно As значительно преобладает над S, особенно в никелевых членах ряда, r (Ni - S) = - 0.97 (n = 56). В образованиях третьего цикла развит стехиометричный герсдорфит, часто в ассоциации с пиритом.

Существует несколько полиморфных модификаций состава CoAsS: относительно мало упорядоченные кубические кобальтины, которые развиты в месторождениях небольшого масштаба (с неблагоприятными условиями отжига), и ромбический аллоклазит с упорядоченным распределением As и S, который характерен для крупномасштабных месторождений (с благоприятными условиями отжига). В норильских карбонатных жилах развит только кобальтин. Представляется, что этот факт - ещё одно свидетельство эпигенетичного характера антимонидно-арсенидной минерализации Норильского рудного поля (Гриценко, Спиридонов, 2006).

Ряд герсдорфит - крутовит. Сернистый крутовит и промежуточные члены ряда герсдорфит - крутовит образуют агрегаты в различной степени расщепленных кристаллов. Соотношение As:S в минералах ряда герсдорфит - крутовит норильских руд варьирует от 1:1 (в герсдорфите) до 1.8 : 0.2 (в крутовите) (рис. 10). Крутовит содержит до 7 мас. % Со, до 3 мас. % Fe (Гриценко, Спиридонов, 2006).

Ряд герсдорфит - ульманнит по составу не полный, с разрывом смесимости в центре (рис. 10). В минералах ряда содержание Co и Fe до 0.5 мас. %, соотношение S: (As+Sb) близко к 1. Величина As:Sb в герсдорфите 10:0 - 7:3, в ульманните 4:6 - 0:10.

Кальцит. Маухерит, никелин, брейтгауптит и диарсениды Ni-Co-Fe ассоциируют с кальцитом. Преобладающий кальцит Ca_0,96-0,97Mn_0,02Fe_0,01Mg_0,00-0,01(CO₃) интенсивно люминесцирует красным цветом при воздействии длинноволнового и коротковолнового ультрафиолетового излучения (λ₁=365, λ₂=254 нм), что обусловлено наличием Mn²⁺. Кальцит жил без сфалерита и вюртцита содержит 0.2-0.4 % ZnO; кальцит жил с вюртцитом и сфалеритом содержит лишь следы Zn.

Доломит. Минералы группы скуттерудита ассоциируют с доломитом состава Ca_1,00-1,02Mg_0,76-0,96Fe_0,03-0,15Mn_0,00-0,07(CO₃)₂. Кальцит замещает этот доломит, вплоть до образования полных псевдоморфоз.

Ангидрит в виде пластинчатых кристаллов выполняет промежутки между кристаллами кальцита. Арсениды, сульфиды и, особенно часто, самородный мышьяк образуют гнёзда в кальците, в ассоциации с голубым ангидритом, но не в самом ангидрите. Состав ангидрита отвечает Ca_0,999-0,992Sr_0-0,008Ba_0-0,002Pb_0-0.001(SO₄).

Магнетит обилен в участках замещения первичных сульфидных Ni-Cu руд кальцитом, железистым сфалеритом, галенитом, развит среди метаморфизованных сульфидных руд в агрегатах борнита, миллерита, маухерита, валлериита, Fe хлорита.

Гематит часто присутствует в тонкораспылённом виде, придавая кальциту розовую окраску. Реже образует пластинчатые кристаллы до 8 мм, гнёзда и прожилки.

Сфалерит и вюртцит возникли главным образом раньше арсенидов Ni-Co и часто служат подложкой для их агрегатов.

Вюртцит слагает радиально-лучистые, реже зернистые агрегаты с поперечником до 50 см. Ассоциирует с маухеритом, брейтгауптитом, никелином. Содержит 6 - 10.5 мас. % Fe, до 2.5 мас. % Cu. Состав (Zn_0,839-0,946Fe_0,100-0,171Cu_0-0,032Cd_0-0,002)S. Параметры решётки норильского вюртцита-4Н: а_о = 3.820-3.825 (0.002) Å; с_о = 12.42-12.51 (0.01) Å.

Сфалерит совместно с подчиненными галенитом и кальцитом замещает первичные магматические сульфидные пентландит-пирротин-халькопиритовые руды. Этот сфалерит мелкозернистый и относительно железистый, его состав отвечает (Zn_0,960Fe_0,035Cd_0,005)S, параметр элементарной ячейки ао= 5.408±0.002 Å.

В арсенидно-карбонатных жилах сфалерит слагает небольшие изометричные зерна и кристаллы красно-бурого, зеленовато-коричневого, жёлто-коричневого цвета, содержит до 2 мас. % Fe и Cd. Обычно его состав отвечает (Zn_0,994Fe_0,006Cd_0,010)S.

Апофиллит арсенидных жил по составу отвечает гидроксилапофиллиту (K_0,95Na_0,01)_0,96Ca_4,06[Si_3,97O₁₀]₂(О_0,08OH_0,92)₁^.8H₂O и гидроксилфторапофиллиту.

Галенит состава (Pb_0.972Fe_0.023Co_0.003)_0.998(S_0.998As_0.004)_1.002 развит практически во всех арсенидно-карбонатных жилах. Размер его гнёзд до 10-30 см.

Хлорит - железистый рипидолит (до 38 мас. % Fe) образует сферокристаллы до 1 мм в карбонатных жилах и среди метаморфизованных сульфидных руд.

Кварц в арсенидных жилах наиболее ранний минерал, образует столбчатые кристаллы и зернистые агрегаты в ассоциации с кальцитом, хлоритом и арсенидами.

Сульфиды Mn, Cd, Sb. Алабандин MnS установлен А.А. Филимоновой (1971) в карбонатных прожилках среди талнахита в ассоциации со сфалеритом, галенитом, халькопиритом, самородным серебром. Хоулиит CdS и антимонит слагают редкую мельчайшую вкрапленность в кальцитовых жилах.

Минералы серебра. Самородное серебро широко распространено в метаморфизованных сульфидных рудах, богатых гесситом; здесь серебро нередко ассоциирует с маухеритом (Кулагов, 1969 и др.). В арсенидно-карбонатных жилах серебро слагает отдельные зёрна и дендриты в Sb-никелине, маухерите и брейтгауптите 11-го минерального комплекса, содержит от следов до 11 мас. % Hg.

Пираргирит в брейтгауптите и ульманните содержит следы, а среди герсдорфита до 2 мас. % As. Состав отвечает Ag_2.96-3.05Pb_0-0.04Hg_0-0.02Sb_0.81-0.99As_0-0.13S_2.88-3.04.

В метаморфизованных норильских сульфидных рудах развиты также минералы ряда халькопирит CuFeS₂ - ленаит AgFeS₂ и аргентопентландит.

Минералы висмута. Паркерит Bi₃Ni₂S₂ образует в халькозине метакристаллы до 100 мкм, в кальцитовых жилах - кристаллы и каймы на зернах самородного висмута и халькозина шириной до 10 мкм в ассоциации с самородным серебром, маухеритом, уранинитом. Норильский паркерит из арсенидно-карбонатных жил практически беспримесный.

Выделения самородного висмута в кальцитовых жилах не превышают 50 мкм; зёрна неправильной формы, нередко с каймой паркерита (рис. 13); нередко ассоциируют с кобальтином.

Уранинит образует небольшие 3-30 мкм зёрна в кальците и хлорите арсенидных жил рядом с халькозином (рис. 14).

На основании этих фактов сформулировано 7 защищаемое положение: метаморфогенно-гидротермальная кобальт-никелевая антимонидная и арсенидная минерализация с карбонатами, гематитом, сульфидами Zn, Pb, Cu, Ni, Mn, Ag, Bi, Cd, Sb, селенидами Pb, самородными мышьяком, серебром, висмутом, Hg-серебром и уранинитом представляет в миниатюре пятиметальную (U-Ag-Bi-Ni-Co) формацию, впервые выделенную в Норильском рудном поле. Норильская модель - одна из возможных для этой рудной формации (Гриценко и др., 2002; Spiridonov, Gritsenko et al., 2004).