Инд. авторы:	Синякова Е.Ф., Косяков В.И., Борисенко А.С., Карманов Н.С.
Заглавие:	Поведение примесей благородных металлов при фракционной кристаллизации cu-fe-ni-(pt, pd, rh, ir, ru, ag, au, te) сульфидных расплавов
Библ. ссылка:	Синякова Е.Ф., Косяков В.И., Борисенко А.С., Карманов Н.С. Поведение примесей благородных металлов при фракционной кристаллизации cu-fe-ni-(pt, pd, rh, ir, ru, ag, au, te) сульфидных расплавов // Геология и геофизика. - 2019. - Т.60. - № 6. - С.820-842. - ISSN 0016-7886.
Идентиф-ры:	DOI: 10.15372/GiG2019050; РИНЦ: 38241784;
Реферат:	rus: Метод квазиравновесной направленной кристаллизации использован для экспериментального моделирования поведения примесей благородных металлов в присутствии Te в процессе фракционной кристаллизации богатой Cu и Ni сульфидной магмы. Закристаллизован расплав состава (мол. %): Fe = 18.5, Ni = 19.1, Cu = 16.7, S = 44.1, Pt = Pd = Rh = Ir = Ru = Ag = Au = Te = 0.2, который имитирует составы массивных пентландит-борнитовых руд платиномедно-никелевых месторождений норильской группы. Полученный образец состоял из шести первичных зон, различающихся по химическому и фазовому составу. К основным минералам, кристаллизующимся из расплава, относятся сульфидные фазы: борнитовый твердый раствор (bnss), четверной твердый раствор (tss), описанный ранее в литературе, а также три фазы (сfpn, cnpn, npn), которые мы отнесли к разновидностям пентландита в соответствии с их химическим составом. Первичные фазы, выделившиеся из расплава, при охлаждении разлагаются с образованием вторичных фаз: сfpn, cnpn и tss распадаются полностью, а npn и bnss - частично. В результате формируется вторичная зональность образца. В последней зоне слитка наблюдали образование каплевидных включений теллуридного расплава. Полученные результаты показали, что пентландиты и tss являются основными высокотемпературными концентраторами примесей ЭПГ, причем каждая из макрофаз обладает характерными особенностями по аккумуляции примесей ЭПГ. Обнаружено восемь микрофаз благородных металлов, которые образуются по разным механизмам: кристаллизацией из сульфидного расплава тугоплавких соединений, выделением из теллуридного расплава, образованием в результате полного или частичного распада макро- и микрофаз. Построена схема зонального строения закристаллизованного образца и эволюции фазового состава при фракционной кристаллизации, которая наглядно показывает сложный процесс образования первичной и вторичной зональности по основным компонентам и примесям. Результаты работы могут быть использованы для объяснения природы зонального строения массивных пентландит-борнитовых ЭПГ-содержащих рудных тел. eng: The method of quasi-equilibrium directional crystallization was used for experimental modeling of the behavior of noble metals in the presence of Te during the fractional crystallization of Cu- and Ni-rich sulfide magma. The experimental melt contained (mol. %): Fe = 18.5, Ni = 19.1, Cu = 16.7, S = 44.1, and Pt = Pd = Rh = = Ir = Ru = Ag = Au = Te = 0.2, i.e., is similar in composition to the massive pentlandite-bornite ores of platinum-copper-nickel deposits of the Noril’sk group. The crystallized sample consists of six primary zones differing in chemical and phase compositions. The main minerals crystallizing from the melt include the following sulfide phases: bornite solid solution (bnss), quaternary solid solution (tss), described earlier in the literature, and three phases (cfpn, cnpn, and npn), which we attributed to pentlandite according to their chemical composition. The primary phases crystallized from the melt decay on cooling with the formation of secondary phases. The cfpn, cnpn, and tss phases decay completely, and the npn and bnss phases, partly. As a result, secondary zoning forms in the sample. Formation of drop-like inclusions of telluride melt was observed in the end zone of the ingot. The obtained data show that pentlandites and tss are the main high-temperature concentrators of PGE, with each of the macrophases showing specific PGE accumulation. Eight types of impurity phases have been detected. They form by different mechanisms: crystallization from sulfide melt of refractory compounds, isolation from telluride melt, and formation through complete or partial decay of primary macro- and microphases. A scheme of the zonal structure of the crystallized sample and the evolution of the phase composition during fractional crystallization has been constructed. It clearly demonstrates the intricate formation of primary and secondary major-component and impurity zonings and can be used to explain the nature of the zoned structure of massive PGE-bearing pentlandite-bornite orebodies.
Ключевые слова:	Te; фракционная кристаллизация; зональность; пентландит; ЭПГ; система Cu-Fe-Ni-S; pentlandite; zoning; fractional crystallization; Pge; System Cu-Fe-Ni-S;
Издано:	2019
Физ. хар-ка:	с.820-842
Цитирование:	1. Генкин А.Д., Дистлер В.В., Гладышев Г.Д., Филимонова А.А., Евстигнеева Т.Л., Коваленкер В.А., Лапутина И.П., Смирнов А.В., Гроховская Т.Л. Сульфидные медно-никелевые руды Норильских месторождений. М., Наука, 1981, 234 с. 2. Дистлер В.В., Гроховская Т.Л., Евстигнеева Т.Л., Служеникин С.Ф., Филимонова А.А., Дюжиков О.А., Лапутина И.П. Петрология сульфидного магматического рудообразования. М., Наука, 1988, 230 c. 3. Дистлер В.В., Синякова Е.Ф., Косяков В.И. Поведение благородных металлов при фракционной кристаллизации богатых медью сульфидных расплавов // ДАН, 2016, т. 469, № 4, с. 461-464. 4. Евстигнеева Т.Л. О фазах в системе Pt-Fe // Электронный научно-информационный журнал «Вестник Отделения наук о Земле РАН», 2009, №1 (27), URL: http://www.scgis.ru/russian/cp1251/h_dgggms/1-2009/informbul-1_2009/mineral-6.pdf. 5. Жмодик С.М., Нестеренко Г.В., Айриянц Е.В., Белянин Д.К., Колпаков В.В., Подлипский М.Ю., Карманов Н.С. Минералы металлов платиновой группы из аллювия - индикаторы коренной минерализации (на примере россыпей юга Сибири) // Геология и геофизика, 2016, т. 57 (10), с. 1828-1860. 6. Косяков В.И., Синякова Е.Ф. Первичная, вторичная и примесная зональность медно-никелевых руд при фракционной кристаллизации сульфидных расплавов // ДАН, 2010, т. 432, № 6, с. 805-810. 7. Косяков В.И., Синякова Е.Ф. Получение эвтектик направленной кристаллизацией четырехкомпонентных расплавов // Неорган. материалы, 2011, т. 47, № 6, с. 738-742. 8. Косяков В.И., Синякова Е.Ф. Особенности поведения микропримесей при фракционной кристаллизации сульфидных магм // ДАН, 2015, т. 460, № 6, с. 697-700. 9. Косяков В.И., Синякова Е.Ф. Экспериментальное моделирование процесса образования пентландит-борнитовых руд // Геология и геофизика, 2017, т. 58 (10), с. 1528-1541. 10. Лаврентьев Ю.Г., Королюк В.Н., Усова Л.В., Нигматулина Е.Н. Рентгеноспектральный микроанализ породообразующих минералов на микроанализаторе JXA-8100 // Геология и геофизика, 2015а, т. 56 (10), с. 1813-1824. 11. Лаврентьев Ю.Г., Карманов Н.С., Усова Л.В. Электронно-зондовое определение состава минералов: микроанализатор или сканирующий электронный микроскоп? // Геология и геофизика, 2015б, т. 56 (8), с. 1473-1482. 12. Лихачев А.П. Платиномедно-никелевые и платиновые месторождения. М., Эслан, 2006, 496 с. 13. Перегоедова А.В., Федорова Ж.Н., Синякова Е.Ф. Физико-химические условия образования пентландита в медьсодержащих сульфидных парагенезисах // Геология и геофизика, 1995, т. 36 (3), с. 98-105. 14. Рябчиков И.Д. Термодинамический анализ поведения малых элементов при кристаллизации силикатных расплавов / Ред. В.А. Жариков. М., Наука, 1965, 120 с. 15. Синякова Е.Ф., Косяков В.И. Изотермическое сечение фазовой диаграммы Fe-FeS-NiS-Ni при 600 °C // Неорган. материалы, 2001, т. 37, №11, с. 1327-1335. 16. Синякова Е.Ф., Косяков В.И. Поведение примесей благородных металлов при фракционной кристаллизации Cu-Fe-Ni-сульфидных расплавов, содержащих As и Со // Геология и геофизика, 2012, т. 53 (10), с. 1374-1400. 17. Синякова Е.Ф., Косяков В.И., Борисенко А.С. Влияние примесей As, Bi и Te на поведение платиновых металлов при фракционной кристаллизации сульфидной магмы // ДАН, 2017, т. 477, № 4, с. 470-474. 18. Ballhaus C., Tredoux M., Spath A. Phase relations in the Fe-Ni-Cu-PGE-S system at magmatic temperature and application to massive sulphide ores of the Sudbury igneous complex // Petrology, 2001, v. 42, № 10, p. 1911-1926. 19. Barnes S.-J., Ripley E.M. Highly siderophile and strongly chalcophile elements in magmatic ore deposits // Highly siderophile and strongly chalcophile elements in high temperature geochemistry and cosmochemistry / Eds. J. Havey, J.M. Day. Rev. Miner. Geochem., 2016, v. 81, p. 725-774. 20. Barnes S-J., Cox R.A., Zientek M.L. Platinum-group element, gold, silver and base metal distribution in compositionally zoned sulfide droplets from the Medvezky Creek mine, Noril’sk, Russia // Contr. Miner. Petrol., 2006, v. 152, p. 187-200. 21. Cabri L.J. The platinum-group minerals // The geology, geochemistry, mineralogy and mineral beneficiation of platinum-group elements / Ed. L.J. Cabri. Canad. Inst. Mining, Metallurgy and Petroleum, 2002, Special v. 54, p. 13-129. 22. Cabri J., Rowland J.F., Laflamme J.H.G., Stewart J.M. Keithconnite, telluropalladinite and other Pd-Pt tellurides from the Stillwater Complex, Montana // Can. Miner., 1979, v. 17, p. 589-594. 23. Cafagna F., Jugo P.J. An experimental study on the geochemical behavior of highly siderophile elements (HSE) and metalloids (As, Se, Sb, Te, Bi) in a mss-iss-pyrite system at 650 oC: a possible magmatic origin for Co-HSE-bearing pyrite and the role of metalloid-rich phases in the fractionation of HSE // Geochim. Cosmochim. Acta, 2016, v. 178, p. 233-258. 24. Craig J.R., Kullerud G. Phase relations in the Cu-Fe-Ni-S system and their application to magmatic ore deposits // Econ. Geol. Monograph / Ed. H.D.B. Wilson. 1969, v. 4, p. 344-358. 25. Czamanske G.K., Kunilov V.E., Zientek M.L., Cabri L.J., Likchachev A.P., Calk L.C., Oscarson R. A proton-microprobe study of magmatic sulfide ores from the Noril`sk-Talnakh district, Siberia // Can. Miner., 1992, v. 30, p. 249-287. 26. Dare S.A.S., Barnes S.-J., Prichard H.M., Fisher P.C. Mineralogy and geochemistry of Cu-rich ores from the McCreedy East Ni-Cu-PGE deposit (Sudbury, Canada): Implications for the behavior of platinum group and chalcophile elements at the end of crystallization of a sulfide liquid // Econ. Geol., 2014, v. 109, 2, p. 343-366. 27. Duran C.J., Barnes S.-J., Pleŝe P., Praŝek M.K., Zientek M.L., Praĝe P. Fractional crystallization-induced variations in sulfides from the Noril’sk-Talnakh mining district (polar Siberia, Russia) // Ore Geol. Rev., 2017, https://doi.org/10.2016/j.oregeorev.2017.05.016. 28. Fleet M.E., Pan Y. Fractional crystallization of anhydrous sulfide liquid in the system Fe-Ni-Cu-S, with application to magmatic sulfide deposits // Geochim. Cosmochim. Acta, 1994, v. 58, p. 3369-3377. 29. Fleet M.E., Chryssoulis S.L., Stone W.E., Weisener C.G. Partitioning of platinum-group elements and Au in the Fe-Ni-Cu-S system: experiments on the fractional crystallization of sulfide melt // Contr. Miner. Petrol., 1993, v. 115, p. 36-44. 30. Genkin A. D., Evstigneyeva T.L. Associations of platinum-group minerals of the Noril`sk cooper-nickel sulfide ores // Econ. Geol., 1986, v. 81, p. 1203-1212. 31. Helmy H.M., Ballhaus C., Berndt J., Bockrath C., Wohlgemuth-Ueberwasser C. Formation of Pt, Pd and Ni tellurides: experiments in sulfide-telluride systems // Contr. Miner. Petrol., 2007, v.153, p. 557-591. 32. Helmy H.M., Ballhaus C., Wohlgemuth-Ueberwasser C., Fonseca R.O.C., Laurenz V. Partitioning of Se, As, Sb, Te and Bi between monosulfide solid solution and sulfide melt - application to magmatic sulfide deposits // Geochim. Cosmochim. Acta, 2010, v. 74, p. 6174-6179. 33. Holwell D.A., McDonald I. Distribution of platinum-group elements in the Platreef at Overysel, northern Bushveld Complex: a combined PGM and LA-ICP-MS study // Contr. Miner. Petrol., 2007, v. 154, p. 171-190. 34. Holwell D.A., McDonald I. A review of the behavior of platinum group elements within natural magmatic sulfide ore systems // Platinum Metals Rev., 2010, v. 54, p. 26-36. 35. Holwell D.A., Keays R.R., McDonald I., Williams M.R. Extreme enrichment of Se, Te, PGE and Au in Cu sulfide microdroplets: evidence from LA-ICP-MS analysis of sulfides in the Skaergaard Intrusion, east Grenland // Contr. Miner. Petrol., 2015, v. 170 (53). https://doi.org/10.1007/s00410-015-1203-y. 36. Kosyakov V. I., Sinyakova E.F. Melt crystallization of CuFe2S3 in the Сu-Fe-S system // J. Therm. Anal. Calorim., 2014, v. 115, № 1, p. 511-516. 37. Kosyakov V. I., Sinyakova E.F. Study of crystallization of nonstoichiometric isocubanite Cu1.1Fe2.0S3.0 from melt in the system Cu-Fe-S // J. Therm. Anal. Calorim., 2017, v. 129, № 2, p. 623-628. 38. Makovicky E. Ternary and quaternary phase systems with PGE // The geology, geochemistry, mineralogy and mineral beneficiation of platinum-group elements / Ed. L.J. Cabri. Canad. Inst. Mining, Metallurgy and Petroleum, 2002, Special v. 54, p. 131-175. 39. Massalski T.B., Okamoto H., Subramanian P.R., Kacprzak L. Binary alloy phase diagrams. Second edition, ASM International, Materials Park. O.H., 1990 (3242). 40. Naldrett A.J. Magmatic sulfide deposits. Geology, geochemistry and exploration. Springer-Verlag, Heidelberg, Germany, 2004, 727 p. 41. Okamoto H. Fe-Pt (iron-platinum) // J. Phase Equilib. Diffus., 2004, v. 25, № 4, p. 395-399. 42. Sinyakova E.F., Kosyakov V.I. The polythermal section of the Cu-Fe-Ni-S phase diagram constructed using directional crystallization and thermal analysis // J. Therm. Anal. Calorim., 2014, v. 117, № 3, p. 1085-1089. 43. Sinyakova E., Kosyakov V., Distler V., Karmanov N. Behavior of Pt, Pd, and Au during crystallization of Cu-rich magmatic sulfides // Canad. Miner., 2016, v. 54, v. 2, p. 491-509. 44. Sluzhenikin S., Mokhov A. Gold and silver in PGE-Cu-Ni and PGE ores of the Noril’sk deposits, Russia // Miner. Deposita, 2015, v. 50, p. 465-492. 45. Thernary alloy systems. Noble metal systems. Selected systems from Ag-Al-Zn to Rh-Ru-Sc / Landolf-Börnstein - Group IV // Phys. Chem., 2006, v. 11B, p. 1-56. 46. Vymazalova A., Laufek F., Kristavchuk A.V., Drabek M. The system Ag-Pd-Te phase relation and mineral assemblages // Miner. Mag., 2015, v. 79, № 7, p. 1813-1832.