name: Закономерности проявления коренной платиновой минерализации Каменушинского массива
keyword_list: платина минерализация Каменушинский массив Урал хромит-платиновые зоны ореолы рассеяния
abstract: Актуальность темы исследования. В настоящий момент коренные платиновые месторождения на Урале отсутствуют. Наиболее перспективными источниками платинометалльного сырья являются зональные массивы Урало-Аляскинского типа, входящие в состав Платиноносного пояса Урала. Проблемы, возникающие при поисках и оценке коренных источников платины в пределах этих массивов, связаны, в первую очередь, со сложностью выделения рудных тел, обусловленной крайней неравномерностью распределения платины в их пределах и отсутствием устойчивых закономерностей размещения участков платиновой минерализации. Тем не менее, высокий россыпеобразующий потенциал, а также малый уровень эрозионного среза некоторых зональных массивов позволяет рассчитывать на выявление коренных зон развития платинометалльного оруденения.
  Одним из наиболее крупных россыпных платиновых узлов Урала является Нясьминский, отработка которого началась в 1885 году (Высоцкий, 1913). Потенциал Нясьминских россыпей обязан Каменушинскому концентрически-зональному клинопироксенит-дунитовому массиву. Несмотря на значительные масштабы проявления россыпной платины данного региона и 130-летнюю историю ее освоения, Каменушинский массив слабо изучен по сравнению с другими зональными массивами Платиноносного пояса Урала, перспективными на выявление коренного платинового оруденения.
  За длительную историю изучения коренных платиновых руд зональных массивов Платиноносного пояса Урала появились высоко-технологичная горная техника и оборудование, развилась инфраструктура региона, получен опыт освоения месторождений благородных металлов с низкими концентрациями полезного компонента. Таким образом, выявление закономерностей распределения коренного платинового оруденения Каменушинского массива представляет научный и практический интерес.
  Состояние изученности Каменушинского массива и современные проблемы выявления коренных источников платины зональных массивов Платиноносного пояса Урала. В 80-гг. XIX века по речкам Большая и Малая Каменушка была открыта одна из крупнейших россыпей Урала–Нясьминская (Высоцкий, 1913), источником которой является Каменушинский массив. По современным данным из Нясьминской россыпи добыто не менее 15 т платины за весь период эксплуатации (Телегин, 2006ф). Данная россыпь отличалась от других Уральских россыпных узлов, таких как Исовской и Нижнетагильский, тем, что наряду с высокими содержаниями (до 400 г/т, в среднем составляя от 2,1-2,6 г/т до 6,5-26 г/т) отмечалось полное отсутствие крупных самородков (Высоцкий, 1913). Эту особенность Н.К. Высоцкий объяснял малым уровнем эрозионного среза и, как следствие, подчеркивал высокие перспективы обнаружения коренного оруденения Каменушинского массива.
  Несмотря на значительные масштабы проявления россыпной платины и отмеченный высокий потенциал Каменушинского массива, ему не уделялось должного внимания исследователями до XXI века. На основании проведенных в 1904 г. работ в пределах Каменушинского массива Н.К. Высоцкий (1913) выделил участок с платиновой минерализацией – Хромитовый Увал. В 1983 г. О.К. Ивановым (1997) было выделено множество отдельных хромитовых тел в пределах всего массива, а в 2003-2005 Ю.М. Телегиным (2006ф) был оконтурен ряд минерализованных зон хромититов на участке Хромитовый увал. При этом на основе геологических наблюдений на Хромитовом увале, предполагалось, что минерализованные зоны пространственно приурочены к дайкам габброидов, верлитов, клинопироксенитов (Телегин 2006ф; Телегин и др., 2009; Толстых и др., 2011).
  При изучении проявлений коренной платиновой минерализации зональных массивов особенно важно выявление закономерностей ее распределения. Так, А.П. Карпинский (1926) на основе изучения столбообразного тела хромититов месторождения Госшахта не исключая возможности выделения какой-то части платины на магматическом этапе, считал, что ведущую роль в распределении хромит-платинового оруденения играют флюидные процессы. Позднее, по результатам масштабных поисково-оценочных работ проводимых А.Н. Алешковым в 1941-1943 гг. в пределах Светлоборского и Вересовоборского массивов (Алешков и др., 1942ф), Ю.М. Телегиным в 2001-2005 гг. и в 2007-2009 гг. в пределах Светлоборского и Вересовоборского (Телегин, 2009ф), а также Каменушинского массивов (Телегин, 2006ф), наметилась закономерность, выражающаяся в приуроченности наиболее богатых рудных зон к полям развития дайковых тел пироксенитов, горнблендитов и габбро. В целом, по итогам столетнего изучения коренного платинового оруденения зональных массивов определилась наиболее известная закономерность, выраженная в приуроченности хромит-платинового оруденения к полям фациального перехода дунитов различных по зернистости, где получили развитие порфировидные дуниты (Высоцкий, 1913; Заварицкий, 1928; Бетехтин, 1935; Кашин, 1956; Иванов О., 1997; Столяров, 2002; Пуш-карев, 2007; Малич и др., 2015, 2017; Степанов и др., 2017; Степанов, 2018б; Кузьмин и др., 2020б и др.). Тем не менее, сложность прогнозирования в пределах них зон проявления хромит-платиновой минерализации связана с тем, что ширина полей фациальных переходов дунитов по обобщенным данным варьирует в широких пределах – от 5 до 200 м (Степанов, 2018б).
  Определенные закономерности носят общий характер, так как выделялись преимущественно по результатам комплексных исследований ряда зональных массивов. Вместе с тем, не смотря на схожую природу зональных массивов Платиноносного пояса Урала, каждый из них уникален. Таким образом, изучение особенностей размещения зон развития коренной хромит-платиновой минерализации Каменушинского массива имеет научный и практический интерес.
  Цель работы. Анализ существующих и выявление новых закономерностей распределения платинометалльной минерализации в пределах Каменушинского массива.
  Задачи:
  1. Характеристика вещественного состава пород массива с применением минералого-петрографических и геохимических методов.
  2. Анализ особенностей проявления хромит-платиновой минерализации в пределах массива.
  3. Систематизация пород, слагающих дайки, определение их геологических позиций в структуре массива, выделение наиболее распространенных и геохимически контрастных даек.
  4. Выявление индикаторных элементов, в пределах вторичных литогеохимических ореолов рассеяния которых можно фиксировать зоны развития хромит-платинового оруденения в коренном залегании и определять положение даек габбро и гранитоидов.
  5. Анализ пространственно-временных взаимоотношений хромит-платиновой минерализации с дайковыми телами габбро и гранитоидов.
  6. Выделение литогеохимических ореолов рассеяния, отождествляющих положение рудных зон в нижележащих коренных породах.
  Фактический материал и методы исследования. В основу работы легли геологические наблюдения и оригинальный каменный материал, собранные автором в ходе инициативных экспедиций 2014-2015 и 2017 гг. в пределах Каменушинского массива. Литогеохимическая съемка была проведена по сети 200×20 м и покрыла все дунитовое ядро и значительную часть клинопироксенитовой каймы (1948 проб). При проведении опробования по вторичным ореолам рассеяния попутно проводились геологические наблюдения и отбирались штуфные образцы коренных пород, а также регистрировались обнаруженные зоны развития хромититов. Для детального картирования коренных пород в центральной части Каменушинского массива было пройдено 54 расчистки. Также осуществлены рекогносцировочные маршруты в пределах южной и западной окраин Павдинского габбрового плутона, обрамляющего Каменушинский массив с севера, востока и юга. Всего было пройдено 56 геологических маршрутов общей протяженностью порядка 270 км, 75 расчисток суммарной площадью около 30 м2, описано 680 точек наблюдений, в том числе детальных – 94.
  На основе собранного материала было изготовлено и изучено 176 петрографических, 41 – прозрачно-полированных шлифов и 45 аншлифов. С целью определения текстурных особенностей пород и хромититовых образований, а также специфики взаимоотношения дайковых тел с вмещающими породами было обработано и приполировано 40 крупных штуфных образцов с размером плоскости полировки от 2×5 см до 12×22 см. Изготовленные препараты изучались методами оптической микроскопии на стереомикроскопе Leica M125 и поляризационном микроскопе Leica DM 2700 в Санкт-Петербургском горном университете.
  Химический состав пород и руд Каменушинского массива определялся с использованием рентгеноспектрального флуоресцентного анализа (ЦЛ ФГБУ «ВСЕГЕИ», Санкт-Петербург, прибор – ARL Optim`X, аналитик В.Н. Кириллов). Концентрации РЗЭ и редких элементов изучались методом ICP-MS (ЦКП «Геоаналитик» ИГГ УрО РАН, Екатеринбург, прибор – ELAN 9000, аналитик Д.В. Киселева). Для определения содержаний элементов платиновой группы (ЭПГ) был также использован метод ICP-MS (ЦЛ ФГБУ «ВСЕГЕИ», Санкт-Петербург, прибор – ELAN-6100 DRC, аналитики В.А. Шишлов и В.Л. Кудряшов). Уточнение содержаний ЭПГ было проведено пробирно-атомно-эмиссионным анализом (ЗАО «РАЦ МИА», Санкт-Петербург, атомно-эмиссионный спектрометр ICAP 6300, аналитик Л.А. Ушинская). Химический состав минералов хромититов и дунитов диагностировался на сканирующем электронном микроскопе Carl Zeiss EVO, оборудованном приставками EDS (энергодисперсионный рентгеновский спектрометр) и BSD (детектор обратно рассеянных электронов) (ЗАО «ОПТЕК» Carl Zeiss Group, г. Москва, аналитик А.А. Трифонов).
  Содержание Pt, Pd и Au в литогеохимических пробах определялось пробирным анализом (чувствительность 0,002 г/т) на базе лаборатории СТЮАРТ, Москва (Stewart Geochemical & Assay); определение редких элементов проводилось полуколичественным спектральным анализом (чувствительность 0,002 г/т) в аналитической лаборатории МЕХАНОБР, Санкт-Петербург.
  Защищаемые положения:
  1. Акцессорные, шлировые и жильные формы проявления хромитовой минерализации клинопироксенит-дунитового Каменушинского массива сингенетичны вмещающим их дунитам и сформировались на различных стадиях их образования.
  2. Платинометалльная минерализация в центральной части Каменушинского массива сконцентрирована в телах хромититов, формирующих линейно вытянутые минерализованные зоны, пространственная ориентировка которых согласуется с внутренними неоднородностями дунитового ядра массива и совпадает с залеганием дайковых тел.
  3. Аномалии никеля, кобальта, марганца, олова и цинка во вторичных ореолах рассеяния Каменушинского массива, фиксируют поля развития хромит-платиновой минерализации и позволяют рассматривать эту элементную ассоциацию в качестве косвенного поискового признака на платину.
  Научная новизна:
  1. Систематизированы дайковые тела Каменушинского массива на основе их комплексной минералого-петрографической и геохимической характеристики; определены пространственно-временные взаимоотношения даек.
  2. Выявлены геолого-структурные и вещественные особенности хромит-платиновых минерализованных зон Каменушинского массива.
  3. Установлено, что совпадение ориентировок хромит-платиновых минерализованных зон с дайками габбро и гранитоидов связано с их общей приуроченностью к внутренним неоднородностям дунитового ядра Каменушинского массива.
  4. В результате изучения вторичных ореолов рассеяния установлено, что Ni, Co, Mn, Sn и Zn являются элементами-индикаторами хромит-платиновых зон.
  Практическая значимость. Выявленные закономерности проявления платиновой минерализации в пределах Каменушинского массива и разработанные на их основе рекомендации могут быть использованы в геологических организациях для повышения эффективности поисковых работ на коренное платиновое оруденение в пределах зональных массивов Урало-Аляскинского типа.
  Достоверность защищаемых положений и выводов определяется тщательным анализом материалов предшественников; систематическим отбором штуфных проб и представительностью коллекции оригинального каменного материала; большим количеством точек наблюдений; детальностью при проведении петрографических исследований; использованием современных методов исследования по сертифицированным методикам в аккредитованных лабораториях в ходе диссертационных исследований.
  Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на международных и всероссийских конференциях: V Российская молодежная школа с международным участием «Новое в познании процессов рудообразования» (ИГЕМ РАН, Москва, 2015), XXII Всероссийская научная молодежная конференция «Уральская минералогическая школа», посвященная 80-летию со дня рождения академика Н.П. Юшкина (ИГГ УрО РАН, Екатеринбург, 2016), XXIII Всероссийская научная молодежная конференция «Уральская минералогическая школа» (ИГГ УрО РАН, Екатеринбург, 2017), VIII Российская молодежная школа с международным участием «Новое в познании процессов рудообразования» (ИГЕМ РАН, Москва, 2018), 14th International Congress on Applied Mineralogy (BSTU, Belgorod, 2019).
  По теме диссертации опубликовано 8 работ, из них 3 работы в изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России.
  Структура и объем работы.
  Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и представлена на 142 страницах, включает 53 иллюстрации, 17 таблиц и библиографический список из 275 наименований. Во введении определены актуальность, цели и задачи работы, ее научная новизна и практическая значимость, указаны методы исследования, а также сформулированы защищаемые положения. В первой главе содержаться сведения об истории изучения платиноносного потенциала Каменушинского массива и связанных с ним россыпей. Также рассмотрены основные проблемы изучения коренного платинометалльного оруденения зональных массивов Платиноносного пояса Урала и обоснована необходимость раздельного изучения подобных массивов с целью определения устойчивых закономерностей проявления коренной платиновой минерализации. Вторая глава содержит информацию о положении Каменушинского массива в структуре Платиноносного пояса Урала. Рассмотрено его геологическое строение и дана структурно-вещественная характеристика клинопироксенитов и дунитов, слагающих массив. В третьей главе приведены результаты изучения дайковых пород Каменушинского массива, дана их геолого-структурная, минералого-петрографическая и геохимическая характеристики. На основании результатов наблюдений сделаны выводы о природе дайковых тел, определено их место в структуре массива, а также предложена схема их пространственно-временных взаимоотношений. В четвертой главе всесторонне охарактеризованы формы про-явления хромитовой минерализации, включающей акцессорные хромшпинелиды, шлировые и жильные хромититы. По результатам комплексных исследований установлена последовательность формирования выделенных типов хромитовой минерализации на фоне эволюции Каменушинского массива. Также приведены сведения о платиноносности хромититовых тел и характере их распространения. В пятой главе рассмотрены геохимические особенности вторичных ореолов рассеяния Каменушинского массива. Определены элементы, ассоциирующие с коренным платинометалльным оруденением, а также элементы, позволяющие выделять поля развития даек. На основании изучения положения ореолов аномалий и статистических анализов установлен характер взаимоотношений платинового оруденения с дайковыми телами. Заключение содержит главные выводы работы и основную информацию о возможности практического применения результатов исследования.
chairman_dissertation_council.name: Александр
chairman_dissertation_council.surname: Верчеба
chairman_dissertation_council.patronymic: Александрович
chairman_dissertation_council.position: Заместитель председателя диссертационного совета
chairman_dissertation_council.degree: Доктор геолого-минералогических наук
chairman_dissertation_council.rank: Профессор
chairman_dissertation_council.wos_research_id: -
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 57205211946
chairman_dissertation_council.rinc_id: 545886
chairman_dissertation_council.url: https://mgri.ru/workers/134/?sphrase_id=43270
chairman_dissertation_council.orcid: -
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Рустам
organization_supervisor.surname: Мустаев
organization_supervisor.patronymic: Наильевич
organization_supervisor.position: Проректор по научной работе
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 38.57.15
rubrics.name: Геологические и геохимические методы поисков месторождений рудных и неметаллических полезных ископаемых
rubrics.code: 38.49.31
rubrics.name: Ресурсы рудного сырья
rubrics.code: 38.49.19
rubrics.name: Геология рудных месторождений
rubrics.code: 38.49.17
rubrics.name: Закономерности размещения рудных месторождений
oecds.code: 01.05.KY
oecds.name: GEOLOGY
speciality_codes.name: Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения
speciality_codes.code: 1.6.10.
supervisors.fio: Козлов А.В.
supervisors.scientific_degree: Доктор геолого-минералогических наук
supervisors.speciality_code: Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Иванов К.С.
opponents.scientific_degree: Доктор геолого-минералогических наук
opponents.speciality_code: Общая и региональная геология
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Петров С.В.
opponents.scientific_degree: Кандидат геолого-минералогических наук
opponents.speciality_code: Минералогия, кристаллография
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ"
protection_organization.ogrn: 1027739347723
protection_organization.supervisor_name: ЮРИЙ
protection_organization.supervisor_surname: ПАНОВ
protection_organization.supervisor_patronymic: ПЕТРОВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"
author_organization.ogrn: 1027800507591
author_organization.supervisor_name: ВЛАДИМИР
author_organization.supervisor_surname: ЛИТВИНЕНКО
author_organization.supervisor_patronymic: СТЕФАНОВИЧ
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения