2. Кирюхин А.В., Федотов С.А., Кирюхин П.А., Черных Е.В. Магматические питающие системы Корякско-Авачинской группы вулканов по данным локальной сейсмичности и режима прилегающих термальных источников // Вулканология и сейсмология №5, 2017, с.3-17.
3. Кирюхин А.В., Федотов С.А., Кирюхин П.А. Магматические системы и условия глубинной гидротермальной циркуляции Ключевской группы вулканов по данным локальной сейсмичности и термогидродинамического моделирования // Вулканология и Сейсмология, №4, 2018 c.3-14.
4. Kiryukhin A.V., Vorozheikina L.A.,Voronin P.О., Kiryukhin P.A. Thermal-Permeability structure and recharge conditions of the low temperature Paratunsky geothermal reservoirs, Kamchatka, Russia // Geothermics 70 (2017) 47–61.
5. Kiryukhin A., Lavrushin V., Kiryukhin P., Voronin P. "Geofluid Systems of Koryaksky- Avachinsky Volcanoes (Kamchatka, Russia)," Geofluids, vol. 2017, Article ID 4279652, 21 pages, 2017. doi:10.1155/2017/4279652.
6. Kiryukhin A.V., Polyakov A.Y., Usacheva O.O., Kiryukhin P.A. thermal-permeability structure and recharge conditions of the Mutnovsky high temperature geothermal field (Kamchatka, Russia) // Journal of Volcanology and Geothermal Research 356C (2018) pp. 36-55.
7. Kiryukhin A.V., Fedotov S.A., Solomatin A.V., Kiryukhin P.A. Geomechanical Interpretation of Seismicity on Kamchatka Shelf: Applications for Seismic Forecast and Hydrocarbon Exploration Geomodel 2018 10-14 September 2018, Gelendzhik, Russia DOI: 10.3997/2214-4609.201802430
УДК 549.2/.8+549:548.4
Indium and Cadmium in the Sphalerite Zones of the Hydrothermal Circulation
Представлены результаты исследования состава сфалеритов, одного из главных рудных минералов золото-серебро-полиметаллического месторождения Мутновское (Южная Камчатка).
Химический состав минерала характеризуется неравномерным распределением элементов примесей:
железа – до 11,26; марганца – до 10,50; кадмия – до 5,60; индия – до 9,10 % вес., соответственно. За счет обогащения этими элементами отдельных зон, можно наблюдать неоднородное, как правило, зональное строение сфалерита.
Ключевые слова: Южная Камчатка, Мутновское месторождение, сфалерит, индий, кадмий, железо, марганец
Введение
Камчатский край – один из наиболее богатых регионов мира по запасам различных видов полезных ископаемых. На его территории известно не менее 400 золоторудных проявлений и точек минерализации, большинство из которых могут оказаться, практически, неисчерпаемыми ресурсами горнорудной промышленности. Южная Камчатка отличается интенсивной магматической (вулканической) деятельностью. Здесь находятся вулканы Вилючинский, Горелый, Мутновский, разнообразные по своему составу и масштабам проявления, гидротермальные системы (Паратунская, Вилючинская, Карымшинская, Мутновская, Жировская). Кадмий и индий – продукты деятельности вулканических процессов, а также типоморфные химические элементы некоторых золоторудных эпитермальных месторождений. Они относятся к редким, рассеянным и, в то же время, токсичным элементам, образуют как собственные минеральные формы, так и содержатся в виде изоморфной примеси во многих минералах.
Кадмий – один из самых токсичных тяжелых металлов. В природе известно всего лишь 6 кадмиевых минералов. Весьма редки - гринокит CdS, хоулиит (77,8), отавит CdCO3, монтемпонит CdO (87,5), кадмоселит CdSe (47,0), ксантохроит CdS(H2O)х (77,2 % Cd, соответственно) (https://www.cmmarket.ru/markets/cdworld.htm). Основная масса этого элемента рассеяна в более чем 50 минералах, преимущественно в сульфидах цинка, свинца, меди, железа, марганца, ртути и др. Максимальная концентрация отмечена в минералах цинка и прежде всего в сфалерите.
Кларк индия в земной коре равен 1,4·10–5%. Сейчас известно около десяти собственных минералов индия: самородный индий (редчайшие экземпляры), сложные сульфиды индит FeIn2S4, рокезит CuInS2, сакуранит (CuZnFe)3InS4 и патрукит (Cu,Fe,Zn)2(Sn,In)S4, интерметаллид йиксуит PtIn, джалиндит In(OH)3. Количество минералов, в которых индий встречается в качестве элемента-примеси, чрезвычайно мало.
Максимальные значения отмечены в сфалерите ZnS, халькопирите CuFeS2,борните Cu3FeS3, а также - цилиндрите Pb3Sn4Sb2S14, франкеите Pb5Sn3Sb2S14, минералах класса сульфостаннанов (Росин, 2016).
Сфалерит – распространенный рудных минерал большинства гидротермальных месторождений различных генетических типов. Разнообразие своего химического состава и форм выделения он достигает в рудах близповерхностных вулканогенных эпитермальных месторождений, что позволяет использовать его типоморфные особенности в качестве индикатора.
Объект и методы исследований
Авторами в работе использована наиболее представительная коллекция образцов полиметаллических руд Южного фланга жильной зоны Определяющая. Исследования проводились в лаборатории вулканогенного рудообразования ИВиС ДВО РАН с использованием современного метода сканирующей электронной микроскопии.
Общие сведения о геологическом строении
Южно-Камчатский горнорудный район (ЮКГР) локализован непосредственно в зоне Петропавловск-Елизовской агломерации. В достаточно хорошей степени развита инфраструктура и дорожная сеть, соединяющая г. Петропавловск-Камчатский с Мутновским геотермальным комплексом, мощностью 62 МВт, и действующим с 2011 г. горно-
обогатительным комбинатом «Асачинский» (ЗАО «Тревожное зарево»). Кроме того, здесь также располагаются несколько месторождений и рудопроявлений: Родниковое, Мутновское, Вилючинское, Быстринское и другие.
Объект исследований – золото-серебро-полиметаллическое месторождение Мутновское (1,3-1,1-0,7-0,5-0,3 млн. лет) с прогнозными ресурсами золота свыше 10 т и серебра до 5 тыс. т находится в пределах Восточно-Камчатского вулканического пояса плиоцен-четвертичного возраста, наложенного на южную часть Центрально-Камчатского, между месторождениями Родниковое золото-серебряным и Мутновское парогидротерм.
В геологическом строении района исследований участвуют кайнозойские вулканиты трех структурных ярусов: дорудного (островодужные Рg3-N1), рудоносного (N2-Q1) и пострудного(Q2-Q4). Жировская палеовулканическая постройка позднеплиоцен- раннеплейстоценового возраста – основная рудовмещающая структура месторождения (Краткая.., 1999; Петренко, 1999). Она располагается на пересечении субмеридионального отрезка Южно-Камчатской системы рудоконтролирующих сбросов с Мутновским глубинным разломом северо-восточного простирания (Петренко, 1999).
Рудные тела слагают штокверково-жильную зону с размерами 3х4 км, представляющую собой стволовую, субмеридиональную жилу с падениями, близкими к вертикальным. Эта зона носит название – Определяющая, здесь сосредоточено до 80 % запасов месторождения. В пределах зоны выделяются два фланга, резко различающихся концентрациями золота, серебра и полиметаллов. Северный фланг жильной зоны до 1100 м по простиранию сложен малосульфидным типом руд, в нем сосредоточены основные запасы золота. Южный фланг протяженностью до 1600 м представлен сульфидно- полиметаллическим типом.
Результаты исследований
Рудам Южного фланга жильной зоны Определяющая свойственно удивительное разнообразие текстур: сочетание брекчиевой, колломорфной, вкрапленной, гнездово- вкрапленной, прожилково-вкрапленной, крустификационно-полосчатой. Минеральный состав руд довольно сложен и неоднороден. Его отличительная черта – наличие второстепенных и редких минералов, нетипичных для классических эпитермальных объектов, а именно таких как: энаргит (Cu3AsS4), диафорит (Ag3Pb2Sb3S8), овихиит (Ag2Pb5Sb6S15), станноидит (Cu8(Fe,Zn)3Sn2S12) и др. (Округин и др., 2010).
Сфалерит по распространенности относится к одному из главных рудных минералов (Рис. 1).
Рисунок 1 – Формы выделения и взаимоотношения сфалерита (sp) с халькопиритом (ср), блеклыми рудами
(bn), Se-Bi галенитом (gn): а – эмульсионная вкрапленность
халькопирита в сфалерите.
Изображение в отраженном свете; б- в – неоднородное строение сфалерита.
Более светлые зоны обогащены кадмием, индием. б-г – Изображения
BSE SEM Tescan Vega
Он встречается в виде единичных кристаллов, скоплений разнозернистых агрегатов при размерах от нескольких микрон до нескольких миллиметров в срастании с блеклыми рудами, пиритом и галенитом. Довольно часто можно наблюдать структуру распада твердых растворов,
представленную эмульсионной вкрапленностью халькопирита. Незначительно по краям зерен иногда замещается ковеллином. Кроме того, сфалерит стремится к образованию дендритов. Они отличаются сложным строением, обусловленным сочетанием почковидных агрегатов, раскристаллизация которых приводит к появлению микродендритов и собственно дендритов.
Химический состав минерала характеризуется широким спектром элементов- примесей, таких как железо, марганец, медь, кадмий, индий, германий, галлий, олово. В большинстве случаев в пределах зерен они распределены неравномерно. Так, в одном образце одновременно могут присутствовать две разновидности зонального сфалерита, содержащих железо, марганец, кадмий и индий. Концентрации железа (максимально 11,26) и марганца (10,50), кадмия (5,6), индия (9,1 вес. %, соответственно) варьируют по периферии (Округин, 2003).
Мутновское месторождение удивительно похоже на одно из самых известных комплексных свинцово-цинковых месторождений Японии и мировых лидеров добычи индия – Тоеха (2,93-2,20-0,49 млн. лет), из руд которого добыто в 2001 г.: Ag – 99.88; In – 91,75; Cu – 2 306, Pb – 8 076, Zn – 91 751 т, соответственно (Округин В.М., 2003). Что в свою очередь подтверждает высокую перспективность рудных месторождений Камчатки и возможность комплексного их освоения.
Список литературы
1. Краткая объяснительная записка. Карта полезных ископаемых Камчатской области масштаба 1: 500 000. Каталог месторождений, проявлений, пунктов минерализаций и ореолов рассеяния полезных ископаемых / Главные редакторы: Литвинов А.Ф., Патока М.Г. (Камчатгеолком), Марковский Б.А. (ВСЕГЕИ). Петропавловск-Камчатский: Изд-во СП КФ ВСЕГЕИ.1999. 520 с.
2. Округин В.М. Новые данные о возрасте и генезисе эпитермальных месторождений зоны перехода континент-океан (Северо-западная Пацифика). Геодинамика, магматизм и минерагения континентальных окраин Севера Пацифики: в 3-х т. Материалы Всероссийского совещания, посвященного 90-летию академика Н.А. Шило (XII годичное собрание Северо-Восточного отделения ВМО). 2003. Т. 3. Магадан: СВКНИИ ДВО РАН. С.
39-41 (http://:kcs.dvo.ru/ivs/publication/session/art34.html).
3. Округин В.М., Матсуеда Х., Цусима Н. и др. Мутновское (Камчатка), Тоеха (Япония) – крупные комплексные вулканогенные рудные объекты (генезис, поисковые критерии). Новые горизонты в изучении процессов магмои рудообразования. Материалы научной конференции. М.: Институт геологии рудных месторождений, петрографии,
минералогии и геохимии (ИГЕМ РАН). 2010. С. 291
(http://www.igem.ru/periodic/news/news_10/novosti_nov/tezis.pdf).
4. Петренко И.Д. Золото-серебряная формация Камчатки. Петропавловск- Камчатский: СП КФ ВСЕГЕИ. 1999. 116 с.
5. Росин И.В. Общая и неорганическая химия. Химия р-элементов: учебник для академического бакалавриата. 2016. Том 3. М.: Юрайт. 436 с.
УДК 550.837