КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 20-77-00073

НазваниеГеолого-генетическая модель, структурно-вещественные закономерности и промышленное значение благороднометалльного (Au-Pt-Pd) оруденения в изверженных породах дунит-клинопироксенит-габбровой формации

РуководительСтепанов Сергей Юрьевич, Кандидат геолого-минералогических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геологии и геохимии им. академика А.Н. Заварицкого Уральского отделения Российской академии наук, Свердловская обл

Период выполнения при поддержке РНФ 07.2020 - 06.2022 

Конкурс№49 - Конкурс 2020 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле, 07-113 - Геология и генезис рудных месторождений

Ключевые словаИнтрузивные массивы дунит-клинопироксенит-габбровой формации, хромит-платиновые руды, платина-палладий-титан-ванадий-железорудные месторождения, платиноидная минерализация в клинопироксенитах, онтогения минералов платиновой группы, геохимия элементов платиновой группы, платиновые и золото-платиновые россыпи.

Код ГРНТИ38.49.00


СтатусУспешно завершен


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Исследования, запланированные в Проекте, подразумевают анализ развития рудных систем с оценкой закономерностей их пространственного расположения в различных структурно-формационных образованиях и выявлением комплекса петрохимических, геохимических и изотопных признаков рудоносности этих образований. При реализации проекта существенное внимание будет уделено эволюции рудно-магматических систем, пространственно-временной и генетической связи хромит-платинового оруденения в дунитах, титан-ванадий-железного оруденения в клинопироксенитах и комплексного платина-палладий-титан-ванадий-железного оруденения в амфиболовых габбро. Отдельное внимание будет уделено процессам преобразования первичномагматических пород (серпентинизации, родингитизации, соссюритизации) и их роли в рудообразовании. По результатам анализа совокупности геологических, петрографических, геохимических и минералогических данных, полученных с использованием современных аналитических методов, предполагается разработать критерии рудоносности интрузивных тел, входящих в структуру Платиноносного пояса Урала. Комплексное исследование россыпных объектов, сопряжённых с интрузивными телами, позволит провести ретроспективный анализ изменения параметров оруденения в уже разрушенных в ходе эрозии фрагментах плутонических комплексов. Актуальность проекта и целесообразность планируемых исследований определяется, прежде всего, ростом общемирового спроса на металлы платиновой группы, а также сопровождающие эти элементы медь и золото, вызванным развитием высокотехнологичных энергоёмких отраслей тяжёлой промышленности и машиностроения, а также повсеместным снижением антропогенного воздействия на окружающую среду и внедрением высокоэкологичных технологий. Одним из наиболее ярких примеров является рост цен на палладий, что отражает высокую потребность мировой промышленности в этом металле. Сочетание традиционных структурных и петрографо-геохимических исследований рудных объектов с методами генетической минералогии и онтогении минералов позволят уточнить старые и обосновать новые генетические модели формирования хромит-платинового оруденения в дунитах и медно-благороднометалльной минерализации в клинопироксенитах и габбро. Анализ результатов систематических геологоразведочных и поисковых работ, полученных впервые за всю историю изучения Платиноносного пояса Урала, о распределении платиноидов в дунитах, клинопироксенитах и габбро будет основной для создания новой методики корректной оценки рудоносности дунит-клинопироксенит-габбровых интрузивных комплексов. Совокупное исследование рудно-магматических систем с применением широкого набора подходов и методов на представительном материале позволит оценить эволюцию магматитов дунит-клинопироксенит-габбровой формации, в том числе и геодинамические условия формирования этих комплексов, и предложить решения для целого ряда дискуссионных генетических вопросов. Таким образом, научная новизна при исследованиях рудоносности интрузивных комплексов платиноносного пояса заключается в разработке модели рудообразующих процессов с учётом влияния как раннемагматических, так и постмагматических флюидно-гидротермальных процессов на основании исследования малоизученных, но хорошо обнажённых или детально опоискованных массивов.

Ожидаемые результаты
В результате реализации Проекта будут усовершенствованы или разработаны новые геолого-генетические модели, необходимые для организации рациональных геологоразведочных работ, направленных на выявление месторождений благородных металлов и меди в интрузивных комплексах дунит-клинопироксенит-габбровой формации. Совокупность результатов, полученных в ходе выполнения Проекта, позволит уточнить параметры формирования клинопироксенитовых и габбровых интрузивов в структуре Платиноносного пояса Урала. Из наиболее существенных ожидаемых результатов исследования необходимо отметить выявление пространственно-временных и генетических взаимоотношений основных и ультраосновных пород в магматических комплексах Платиноносного пояса Урала. Реконструкция эволюции магматических и постмагматических рудообразующих процессов будет иметь существенное практическое значение и найдёт применение в качестве основы для разработки критериев рудоносности интрузивных тел дунит-клинопироксенит-габбровой формации. Важное практическое значение будут иметь результаты исследований, которые направлены на установление термодинамических параметров магматических и постмагматических рудообразующих процессов в интрузивных образованиях дунит-клинопироксенит-габбровой формации и их сравнение с минерало- и рудообразующими процессами в аналогичных интрузивных комплексах России и Мира. Анализ всей совокупности полученных данных о закономерностях формирования рудных месторождений в различных породах массивов Платиноносного пояса Урала позволит разработать модель геохимической эволюции магматических процессов при формировании интрузивных комплексов дунит-клинопироксенит-габбровой формации. При реализации проекта будет решён ряд менее обширных, но не менее значимых научных вопросов: • Охарактеризованы параметры формирования и пространственно-временные закономерности размещения медно-благороднометалльного оруденения в габбро Серебрянского и Павдинского массивов. Для минерализованных зон, выявленных в этих массивах, будет произведён анализ экономической целесообразности их отработки на основании сравнительного анализа с отрабатываемым в данный момент Волковским месторождением. • Будут установлены геохимические закономерности распределения элементов платиновой группы в клинопироксенитах и габброидах Платиноносного пояса Урала с выявлением минеральной формы их нахождения. Эти результаты, в совокупности с ранее полученными выводами о минеральной форме нахождения ЭПГ и эволюции минералообразующего процесса в хромит-платиновых рудных системах, будут положены в основу общей эволюционной схемы развития платиноидной минерализации в интрузивах дунит-клинопироксенит-габбровой формации. • По результатам изотопных исследований в совокупности с результатами геохимического анализа, а также с результатами геохронологических исследований, будут выдвинуты предположения об источниках вещества и параметров зарождения родоначальных расплавов для интрузивных тел дунит-клинопироксенит-габбровой формации Платиноносного пояса Урала. • Исследование гранатов из миаролитовых пустот дунитовых пегматитов Нижнетагильского массива, хромититов, родингитов и россыпей позволит установить время окончания позднемагматических процессов и время начала постмагматических гидротермально-метасоматических событий в ультрамафитах и выявить их связь с процессами рудообразования в массивах Уральского Платиноносного пояса. • Изучение скоплений минералов платиновой группы с применением новых прецизионных методов позволит на новом материале обосновать модель их формирования и в целом оценить миграцию платиновых элементов в рамках развития хромит-платиновых рудных систем. • На основании результатов систематических исследований ассоциаций минералов платиновой группы в россыпях, связанных с различными типами коренных источников, и удалённых на различное расстояние от них, будет оценена эволюция платиноидной минерализации в уже эродированных частях массивов. На основании сопоставления результатов отработки россыпных месторождений и параметров минерализованных рудных зон, обнаруженных в дунитах Нижнетагильского, Светлоборского и Вересовоборского клинопироксенит-дунитовых массивов, будут разработаны критерии оценки перспективности обнаружения коренных месторождений платиноидов в мафитах и ультрамафитах зональных клинопироксенит-дунитовых массивов. • На основании всей совокупности известных и полученных в результате исследований по Проекту данных будет представлена модель поэтапного развития геодинамических процессов, обусловивших образование и последующее метаморфогенно-метасоматическое преобразование вещественных комплексов Платиноносного пояса; особо будут подчеркнуты процессы, приводившие к концентрации рудного вещества. Проведение исследований, запланированных в рамках Проекта, по меньшей мере, позволит существенно расширить фактическую основу для генетических построений. Полученные результаты будут в полной мере отвечать мировому уровню исследований, проводимых в области изучения закономерностей становления и эволюции мафических и ультрамафических комплексов в складчатых областях. Немаловажным, по мнению авторов Проекта, является не только теоретическая направленность исследований, но и широкий охват практических вопросов, направленных на разработку методических рекомендаций для постановки поисковых и геологоразведочных работ на разные типы полезных ископаемых, и прежде всего, металлы платиновой группы, золото и медь. Прогнозно-поисковые модели медно-благороднометалльного оруденения в габбро будут иметь большое практические значение при изучении габбровых массивов Среднего и Северного Урала. Именно в габбро Платиноносного пояса Урала выявлено единственное (Волковское) промышленно значимое месторождение благородных металлов. Оценка габбровых массивов, входящих в структуру ППУ, может в существенной мере способствовать расширению минерально-сырьевой базы меди, платины, палладия и золота в Уральском регионе.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2020 году
В рамках первого года работ по Проекту были получены новые данные о характере распределения и форме нахождения элементов платиновой группы и других благородных металлов во всех типах пород в интрузивах дунит-клинопироксенит-габбровой формации, известных на Урале. Полученные результаты позволили сделать вывод о закономерной смене Pt-Ir минерализации в дунитах и хромититах на Pd-Au-(Pt) минерализацию в оливиновых и амфиболовых габбро. Для всех типов пород и руд установлены минералы-концентраторы благородных металлов. Результаты полевых работ, прежде всего, геохимических исследований позволили установить существенное распространение медно-благороднометалльного оруденения в габбровых частях зональных массивов, что позволяет по новому оценить перспективы выявления промышленных месторождений благородных металлов в магматитах Платиноносного Пояса Урала. Применение традиционных для геологических исследований методов растровой электронной микроскопии и рентгеноспектрального микроанализа в сочетании с относительно новым методом дифракции обратно рассеянных электронов (EBSD) позволило на новом уровне охарактеризовать закономерности строения срастаний минералов платиновой группы, среди которых преобладают железо-платиновые интерметаллиды, с другими рудными и силикатными минералами. Было установлено, что процессы перекристаллизации и рекристаллизации имели ограниченное распространение. В то же время характер срастаний минералов в платиноносных хромититах, закономерности распределения включений в сочетании с онтогеническими наблюдениями в объёме позволили сделать вывод о формировании хромит-платинового оруденения на магматической (возможно позднемагматической) стадии кристаллизации дунитовых "ядер" зональных массивов. Последовательное исследование минералов платиновой группы в различных типах россыпей удалённых на разное расстояние от коренного источника позволили прийти к выводу о преобладающей роли хромит-платинового оруденения, как коренного источника для формирования россыпных платиновых платиновых объектов. При этом было установлено что видовое разнообразие и химический состав МПГ из максимально удалённых россыпей близок к составу МПГ в коренных массивах, с эрозией которых связано формирование россыпной системы. Этот факт позволяет сделать вывод о слабом проявлении зональности в коренных рудах. Тем временем для разных россыпных систем, связанных с различными коренными массивами отмечается существенное различие в видовом составе МПГ и особенностях химического состава минералов. Эта особенность позволяет сделать вывод о различном пути эволюции первичного субстрата из которого происходило формирование зональных клинопироксенит-дунитовых массивов.

 

Публикации

1. Михайлов В.В., Степанов С.Ю., Козлов А.В., Петров С.В., Паламарчук Р.С., Шиловских В.В., Абрамова В.Д. НОВОЕ МЕДНО-БЛАГОРОДНОМЕТАЛЛЬНОЕ РУДОПРОЯВЛЕНИЕ В ГАББРО МАССИВА СЕРЕБРЯНСКОГО КАМНЯ, ПЛАТИНОНОСНЫЙ ПОЯС УРАЛА, (СЕВЕРНЫЙ УРАЛ) Геология рудных месторождений, - (год публикации - 2021)

2. Степанов С.Ю., Пучков В.Н., Паламарчук Р.С., Варламов Д.А., Шиловских В.В., Козлов А.В. ПЕРВЫЕ НАХОДКИ САМОРОДНОГО ИРИДИЯ В КОРЕННЫХ ХРОМИТ-ПЛАТИНОВЫХ РУДАХ И РОССЫПЯХ ЗОНАЛЬНЫХ КЛИНОПИРОКСЕНИТ-ДУНИТОВЫХ МАССИВОВ УРАЛА Доклады академии наук. Науки о Замле, - (год публикации - 2021)


Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Обобщение совокупности результатов петрохимических, геохимических, минералогических и частично изотопных исследований стало основой для определения структурно-вещественных закономерностей проявления благороднометалльной минерализации во всех типах магматических интрузивных пород Платиноносного пояса Урала. Установлено, что для ультрамафитов (дунитов) характерна Ir-Pt геохимическая специфика, а минералы элементы платиновой группы в этих породах проявляют отчётливые сидерофильные свойства и встречаются преимущественно в виде интерметаллидов. В клинопироксенитах и габбро минералы платиновой группы ассоциируют с сульфидами (халькопиритом и борнитом) и среди них преобладают теллурида, арсениды, сульфосоли и соединения со ртутью. Установлено, что в геохимическом спектре благородных металлов клинопироксенитах и габбро преобладают палладий и золото. При этом если для дунитов закономерности распределения ЭПГ и формы их нахождения ранее были изучены с высокой детальностью, то полноценная характеристика распределения ЭПГ в клинопироксенитах и габбро получена впервые. Более того выявленные закономерности концентрирования ЭПГ в медных сульфидных рудах в габбро Платиноносного пояса Урала позволили на новом уровне оценить перспективы рудоносности габбровых интрузивов, которые слагают по разным оценкам от 80 до 90% интрузивных пород ППУ. Специализированные минералого-петрографические исследования позволили установить последовательность развития пневматолитовых и гидротермальных процессов в ультрамафитах ППУ. Как и предполагалось предшественниками пневматолитовые процессы заканчивают становление дунитовых тел и с их развитием связано формирование силикатов экстремально обогащённых элементами ннесовместимыми по отношению к главным породообразующим минералам дунита. В то же время собственно гидротермально-метасоматические процессы приводят к формированию гранатов наследующих спектр распределения элементов-примесей в субстрате - дуните или иных ультрамафитах. Систематические исследования россыпей ППУ (в том числе впервые охарактеризованных и максимально удалённых от коренных источников) позволили подтвердить ранее сформированное представление об переделяющей роли эрозии коренных хромит-платиновых рудных зон для формирования всех платиновых россыпей, известных в структуре Платиноносного пояса. Установлено также, что руды и магматические породы ППУ могли быть отчасти источником золота, которое повсеместно распространено в платиновых россыпях, в том числе не выходящих за пределы дунитовых "ядер" зональных массивов.

 

Публикации

1. Михайлов В.В, Степанов С.Ю., Петров С.В., Паламарчук Р.С. Новые данные о благороднометалльной минерализации в габброидах Кумбинского массива, Платиноносный пояс Урала (Северный Урал) Минералогия, Т.8, №3, с 13-29 (год публикации - 2022)

2. Степанов С.Ю., Паламарчук Р.С., Артемьев Д.А., Шиловских В.В. Закономерности распределения элементов-примесей в гранатах из миаролитовых дунитов, хромититов и демантоидовой россыпи р. Бобровка (Нижнетагильский массив, Средний Урал) Минералогия, Т8., №4, с. 24-37 (год публикации - 2022)

3. Чугаев А.В., Плотинская О.Ю., Дубинина Е.О., Степанов С.Ю., Гареев Б.И., Баталин Г.А., Рассохина И.В.,Чижова Ю.Н., Бондарь Д.,Абрамова В.Д. Mixed crustal-mantle source of porphyry Cu-Mo deposits of the Urals: Pyrite trace element geochemistry and Pb – S isotope data Elsevir, Journal of Geochemical Exploration 242 (2022) (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2022.107075

4. Михайлов В.В., Степанов С.Ю., Вахрушева Н.В. НОВЫЕ ДАННЫЕ О ЗОЛОТО-ПАЛАДИЕВОЕЙ МИНЕРАЛИЗАЦИИ КАЧКАНАРСКОГО МАССИВА, СРЕДНИЙ УРАЛ Материалы, с. 67-69 (год публикации - 2021)

5. Паламарчук Р.С., Сидоров Е.Г., Кутырев А.В., Степанов С.Ю., Чубаров В.М. МИНЕРАЛЫ ТВЕРДОГО РАСТВОРА ЛАУРИТ-ЭРЛИКМАНИТ ИЗ РОССЫПЕЙ УРАЛЬСКОЙ И КОРЯКСКО-КАМЧАТСКОЙ СКЛАДЧАТЫХ ОБЛАСТЕЙ XХVII Всероссийская научная конференция «Уральская минералогическая школа – 2021». Сборник статей студентов, аспирантов, научных сотрудников академических институтов и преподавателей ВУЗов геологического профиля., с. 85-87 (год публикации - 2021)

6. Степанов С.Ю., Козлов А.В. Структурно-вещественные закономерности проявления благороднометалльной минерализации в интрузивах дунит-клинопироксенит-габбровой формации на Урале Металлогения древних и современных океанов-2022. От вещественного состава к моделям и прогнозированию месторождений., с. 139-142 (год публикации - 2022)


Возможность практического использования результатов
1. Впервые установленные закономерности проявления медно-благороднометалльного оруденения в габбро Серебрянского камня и Кумбинского массивов позволяют по новому оценить перспективы выявления месторождений палладия и других благородных металлов. С учётом тесной связи благороднометалльного оруденения с медной минерализацией аналогичной крупнотоннажным (медно-порфировым) месторождениям габбровые массивы Платиноносного пояса Урала получили новые перспективы промышленного освоения. 2. Установленные особенности россыпей, сформировавшихся из промежуточных коллекторов, в сравнительном аспекте с потенциальными коренными источниками, а также с разработанной методикой оценки дальности переноса зерен платиноидов, позволяют прогнозировать новые погребенные россыпные объекты. Наиболее перспективными для обнаружения новых погребенных россыпных объектов являются структурно-эрозионные депрессии мезо-кайнозойского возраста, гидрографически связанные с клинопироксенит-дунитовыми массивами с хромит-платиновым оруденением, характеризующимся мелкой гранулометрической размерностью агрегатов МПГ.