Перспективы платиноносности Кулибинского потенциального рудного узла (Восточный Саян)

В последние десятилетия в результате реализации долгосрочной государственной программы по геологическому изучению и воспроизводству минерально-сырьевой базы на юге Сибири выделена новая ВосточноСаянская платино-никеленосная провинция. В пределах Восточно-Саянской провинции выявлены, оценены и разведаны Кингашское и Верхнекингашское месторождения, а также ряд рудопроявлений медно-никелевых и благороднометальных руд. Открытие Кингашского месторождения обусловило повышенный практический интерес к изучению данной территории, и с начала 2000-х на ней были проведены тематические, поисковые и геолого-разведочные работы. По их результатам была выделена Кулибинская площадь, перспективная на Cu-Ni с попутными элементами платиновой группы (ЭПГ). В 2013— 2015 гг. сотрудниками ГПКК «КНИИГиМС» при участии авторов проведены поисковые работы на Кулибинской площади (рис. 1), изучены её геология и рудоносность, даны рекомендации по проведению дальнейших геолого-разведочных работ. В пределах изученной территории выявлены геологические перспективы обнаружения промышленных скоплений руд платиноидов.

Геологическое строение изучаемой территории

Канская глыба, ограниченная зонами разломов, занимает пограничное положение между юго-запад- ной окраиной Сибирского кратона и структурами складчатого обрамления. Такое положение обуславливает сложное блоково-чешуйчато-надвиговое строение и интенсивную тектонизированность амфиболито-гнейсовых толщ, для которых характерны минеральные ассоциации зеленосланцевой, эпидот-амфи-болитовой и амфиболитовой фаций [4, 5]. В Канской глыбе выделены Идарский и Канский зеленокаменные пояса (ЗКП) со значительным распространением мелких тел ультрамафитов [9]. Ультрамафиты Идарского и Канского ЗКП объединяются в два комплекса: кин-гашский магматический дунит-верлит-пикритовый и идарский реститовый дунит-гарцбургитовый [9]; с первым из них связано платино-медно-никелевое оруденение. Исследуемый нами Кулибинский потенциальный рудный узел (ПРУ) является Кирельским фрагментом Канского ЗКП [4, 5].

Методики аналитических исследований

Для проведения аналитических исследований использовались образцы пород, отобранные авторами в пределах Кулибинского ПРУ из коренных выходов, полотна канав и керна скважин, а также дубликаты рядовых проб, отобранных в ходе поисковых работ ГПКК «КНИИГиМС» в 2013—2015 гг. Все пробы были истёрты машинно-ручным способом с доведением размера частиц до 0.074 мм. Для характеристики петрохимических особенностей изучаемых магматических ком-

95°

Рис. 1. Схематическая геологическая карта Канской гранит-зеленокаменной провинции [4].

1 — осадочно-вулканогенные образования девона (Рыбинская впадина); 2 — вулканогенно-осадочные отложения позднего рифея—кембрия; 3 — метатерригенно-карбонатные комплексы протерозоя; 4, 5 — позднерифейские метаморфические гнейсово-амфиболитовые комплексы: 4 — Шумихинского террейна, 5 — Кирельского ареала; 6—14 — метаморфические толщи зеленокаменных поясов раннего протерозоя: 6 — биотитовых и гранат-биотитовых парагнейсов, 7 — гнейсово-амфиболитовых (дацит-базальтовых), 8 — биотитовых и амфиболовых ортогнейсов (андезит-дацит-риодацитовых), 9 — амфиболитовых (пикро-базальт-базальтовых), 10 — гранатсодержащих амфиболовых и биотитовых парагнейсов (граувакковых), 11 — полевошпатовых амфиболитов (лейкобазальт-андезибазальтовых), 12 — гранатсодержащих биотитовых парагнейсов (терригенных) и амфиболитов, 13 — амфиболитовых с горизонтами тремолит-серпентиновых сланцев (коматиит-базальтовых), 14 — мигматит-гнейсовых; 15 — маркирующие горизонты: а) мраморов, б) кварцитов; 16 — тела ультрамафитов (вне масштаба) (а); треугольником обозначено положение Кингашского рудоносного массива (б); 17—22 — интрузивные комплексы: 17 — палеозойский габброидный, 18 — ордовикский лейкогранит-гранитовый, 19 — вендский трондьемитовый (Верхнеканский массив), 20 — верхнери-фейский тоналит-трондьемитовый (Шумихинский и Кирельский массивы), 21 — позднерифейский плагиогранит-гранитовый (Кузьинский массив), 22 — раннепротерозойский габбровый; 23 — тектонические границы: а) региональные разломы, б) прочие; 24: а) геологические границы, б) элементы залегания толщ; 25 — Кулибинский потенциальный рудный узел

Fig 1. Schematic geological map of Kansk granitic-greenstone province [6].

1 — volcanic sedimentary Devonian formations (Rybinskaya depression); 2 — volcanic sedimentary Neoproterosoic deposits; 3 — metater-rigenous carbonaceous Proterosoic complexes; 4, 5 — Neoproterosoic metamorphic gneiss-amphibolitic complexes: 4 — Shumikhinskiy terrane, 5 — Kirelskiy area; 6—14 — metamorfic series of Paleoproterosoic greenstone belts: 6 — biotitic and garnet-biotite paragneisses, 7 — gneiss-amphibolitic (dacit-basaltic), 8 — biotitic and amphibolitic orthogneisses, 9 — amphibolitic (picrobasalt-basaltic), 10 — gar-netiferous amphibolic and biotite paragneisses (greywacke), 11 — feldspar amphibolites (leicobasalt-andesybasaltic), 12 — garnetiferous biotitic paragneisses (terrigenious) and amphibolitic, 13 —amphibolitic series with beds of tremolite-serpentinic schists, 14 — migma-tite-gneissic; 15 —marker horizons: a) marble, б) quartzite; 16 — ultramafite bodies (out of scale) (a); triangle shows the position of the Kingashsk ore-bearing massif (б); 17— 22 — intrusive complexes: 17 — Paleozoic gabbroic, 18 — Ordovician leicogranite-granitic, 19 — Neoproterosoic trondhjemitic (Verchnekansk massif), 20 — Neoproterosoic tonalite-trondhjemitic (Shumikhinsk and Kirelsk massifs), 21 — Neoproterosoic plagigranite-granitic (Kuzinsk massif), 22 — Paleoproterosoic gabbroic; 23 — tectonic borders: a) regional, б) others; 24: a) geological borders, б) attitude elements; 25 — studied Kulibinskaya area плексов были проведены силикатные анализы по стандартной методике в лабораториях ОАО «Минусинская ГРЭ» (г. Минусинск, 36 анализов) и Институте геохимии им. А. П. Виноградова СО РАН (г. Иркутск, 20 анализов). Концентрации ЭПГ определялись методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (МС-ИСП) и сцинтиляционным атомно-эмиссионным методом. В лаборатории ГПКК «КНИИГиМС» проводилось измерение массовых долей Pt, Pd, Rh, Ru, Ir методом МС-ИСП после обжига пробы и переведения ее в рас-10

твор разложением в смеси кислот (соляной, азотной, фтористоводородной, хлорной) и доплавом нерастворимого остатка (при его наличии). Для выполнения измерений применялся метод TotalQuant из программного обеспечения прибора ELAN 9000. Определения проводились без предварительного концентрирования по методике М-02-АЛ-2011 (ФР.1.31.2011.10375), соответствующей требованиям ОСТ 41-08-212-04. В лаборатории Института геохимии им. А. П. Виноградова СО РАН (г. Иркутск) проводилось сцинтилляцион- ное определение концентраций Pt, Pd, Au и Ag атомно-эмиссионным методом с дуговым разрядом (спектрограф СТЭ-1 с высокоскоростными фотодиодными линейками МАЭС; устройство «Поток»; количество параллельных измерений n=2; аналитическая навеска одного параллельного измерения 0.15 г). Концентрации меди и никеля определялись в лаборатории ГПКК «КНИИГиМС» атомно-абсорбционным методом по методике НСАМ №155-ХС-1, с использованием спектрофотометра атомно-абсорбционного Solaar S2. Концентрации хрома определялись количественным рентген-флуоресцентным методом в лаборатории Института геохимии им. А. П. Виноградова СО РАН (г. Иркутск) на приборе BRUKER S4 PIONEER. Результаты MS-ISP и химических анализов на медь и никель заимствованы из фондовых материалов.

Краткая петрохимическая характеристика пород мафит-ультрамафитовых комплексов

На диаграмме (рис. 2) породы кингашского и идар-ского комплексов образуют непересекающиеся поля распространения фигуративных точек, однако по химическому составу ранние дифференциаты кингаш-ского комплекса близки к реститовым породам идар-ского комплекса. По аналогии с изученными магматическими комплексами Канского ЗКП в ходе дифференциации исходного высокомагнезиального расплава

Рис. 2. Ультрамафиты Кулибинского ПРУ на петрологической диаграмме В. Л. Барсукова — Л. М. Дмитриева.

1 — ультрамафиты кингашского комплекса Кулибинского ПРУ: 1-1 — дуниты-1 (ранние дуниты, оливин Fa=11.2 %), 1-2 — дуниты-2 (поздние дуниты, оливин Fa=21.2 %), 1-3 — серпентиниты с реликтами кумулятивных структур, 1-4 — верлиты (оливин Fa=23.7 %), 1—5 — пикриты (оливин Fa=26.8 %), клинопироксениты; 2 — ультрамафиты идар-ского комплекса Кулибинского ПРУ: 2-1 — дуниты (оливин Fa=7.0 %), 2-2 — гарцбургиты (оливин Fa=7.0 %); 3 — поле составов пород кингашского комплекса в Кингашском рудном районе по [8, 9]; 4 — поле составов пород идарского комплекса в Кингашском рудном районе по [8, 9]. Примечание: составы оливинов приведены по [7]

Fig. 2. Ultramafites of Kulibinsky POT at a petrological diagram.

1 — ultramafites of kingash complex from Kulibinsky POT: 1-1 — dunites-1 (olivine Fa=11.2 %), 1-2 — dunites-2 (olivine Fa=21.2 %), 1-3 — serpentinites, 1-4 — verlites (olivine Fa=23.7 %), 1-5 — picrites (olivine Fa=26,8%), 1-6 — clynopyroxenites. 2 — ultramafites of idarsk complex from Kulibinsky POT: 2-1 — dunites (olivine Fa=7.0 %), 2-2 — harzburgites (olivine Fa=7.0 %). 3 — composition field of kingash complex rocks from Kingashsk ore region by [8, 9]. 4 — composition field of idarsk complex rocks from Kingashsk ore region by [8, 9]. Note: olivine compositions by [7]

в промежуточных магматических камерах предполагается последовательное образование ряда пород: дуниты ^ перидотиты ^ высокомагнезиальные меланопи-криты ^ пикриты ^ пироксениты ^ мафиты с последующим их порционным внедрением во вмещающие вулканогенно-осадочные толщи. Разделение метапикритов на высоко- и низкомегнезиальные условно и проведено по химическому составу (опираясь на классификацию по [12]). Они, зачастую, образуют единые тела с закономерно изменяющимся химическим и петрографическим составом от кровли к подошве. В ходе эволюции исходного расплава наблюдается постепенное увеличение титанистости, снижение магнези-альности пород (табл. 1), снижение концентраций Ni и увеличение — Cu. Концентрации ЭПГ постепенно возрастают в ряду дуниты — пикриты, резко снижаются после формирования пикритовых тел. Наибольшие содержания ЭПГ отмечаются в приподошвенных частях тел метапикритов в зоне перехода от ультрамафитов к мафитам, что хорошо согласуется с положением платинометальных месторождений в классических расслоенных массивах [13].

Платиноносность пород Кулибинского ПРУ

Особенности рудной специализации пород Кули-бинского ПРУ видны на треугольной диаграмме Pd-Ni-Cu (рис. 3). Рудная минерализация ультрамафитов

Рис. 3. Треугольная диаграмма в системе Ni-Cu-Pd пород магматических комплексов.

1 — Кулибинский ПРУ (материалы поисковых работ и неопубликованные данные авторов): 1-1 — дунит, 1-2 — серпентинит, 1-3 — клинопироксенит, 1-4 — пикрит, 1-5 — гарцбургит, 1-6 — мафиты, 1-7 — метасоматиты; 2 — Кингашский РР, породы кингашского комплекса [2]: 2-1 — верлит, 2-2 — серпентинит, 2-3 — пироксенит, 2-4 — габбро; 3 — месторождение Котиярви, Финляндия [11]; 4 — месторождение Сопча, Мончегорский рудный район [6]

Fig. 3. Triangle diagram of magmatic complex rocks in the Ni-Ce-Pd system

1 — Kulibinsky POT (materials of prospection and autors unpublished data): 1-1 — dunites, 1-2 — serpentinites, 1-3 — clynopyroxenites, 1-4 — picrites, 1-5 — harzburgites, 1-6 — mafites, 1-7 — metasomatites; 2 — Kingashs OR, kingashs complex rocks [2]: 2-1 — verlites, 2-2 — serpentinites; 2-3 — phyroxenites, 2-4 — gab-broes; 3 — Kontiyaarvi deposits, Finland [11]; 4 — Sopcha deposits, Monchegorsk ore region [6]

Табёица 1. Вариации химического состава пород кингашского комплекса Кулибинского ПРУ в ряду дуниты — мафиты

Table 1. Variations in the chemical composition of kingashsk complex rocks from Kulibinsky POT in a series dunites-mafites

Наименование	SiO2, %	TiO2, %	SFeO, %	MgO, %	Ni, %	Cr, %	Cu, %	Pd, г/т
Дуниты (22*)	42.9	0.05	10.20	37.2	0.26	0.20	0.002	0.08
Перидотиты (5) Высокомагнезиальные	41.9	0.10	13.01	27.8	0.08	0.20	0.003	н.д.
меланопикриты (13)	45.7	0.12	10.44	26.3	0.10	0.19	0.007	1.03**
Пикриты (15)	48.5	0.23	9.50	15.7	0.04	0.11	0.006	0.50
Пироксениты (1)	45.4	0.84	7.31	21.2	0.02	0.25	0.001	0.17
Мафиты (38)	46.8	1.60	13.90	7.5	0.02	0.02	0.020	0.30

Примечание: * — в скобках — количество анализов, ** — единичный анализ ЭПГ в меланопикритах, н. д. — нет данных.

Кулибинского ПРУ схожа с платинометальными месторождениями Балтийского щита, в особенности с месторождением Контиярви (Финляндия) [1, 11].

По результатам МС-ИСП отношение Pd/Pt в пределах Кулибинского ПРУ колеблется ~ от 5 до 20. Концентрации Pt во всех породах Кулибинского ПРУ на порядок ниже концентраций в породах Кингашского РР, но повсеместно отмечаются повышенные концентрации палладия. Содержания палладия на уровне 0.1— 0.2 г/т характерны для всех пород в блоках с широким распространением магматических тел кингашского комплекса (табл. 2), в отдельных пробах содержания Pd достигают 1 г/т. Повышенные концентрации палладия в пробах в виде тонких частиц металлического Pd (100— 350 знаков при просыпке 50 г порошка) подтверждены фазовым анализом. Метапикриты повсеместно обнаруживают содержания палладия более 0.5 г/т, что позволяет прогнозировать участки с концентрациями Pd свыше 1—2 г/т. Отношение Pd/Pt в изученных образцах колеблется ~ от 5 до 20.

Таблица 2. Концентрации ЭПГ в породах Кулибинского ПРУ и Кингашского месторождения Table 2. PGE concentrations in rocks from Kulibinsky POT and Kingash deposit

Наименование породы		Концентрации ЭПГ, в г/т
		Pt	Pd	Rh	Ru	Ir
Кулибинский РУ
Дунит (66*)	среднее	<0.02**	0.092	0.0035	<0.01**	<0.002**
	макс.	0.052	0.3	0.011	0.022	0.011
Серпентинит лизардитовый (26)	среднее	<0.02	0.18	0.010	<0.01	0.0039
	макс.	0.049	0.42	0.031	0.016	0.0094
Метасоматит апогипербазитовый (31)	среднее макс.	<0.02 0.057	0.20 0.43	0.015 0.11	<0.01 0.019	0.0039 0.0076
Метапикрит (11)	среднее	<0.02	0.48	0.0098	0.014	0.005
	макс.	0.027	1.03	0.014	0.017	0.008
Брекчии клинопироксенитов (49)	среднее	<0.02	0.20	0.013	<0.01	0.0038
	макс.	0.044	0.4	0.058	0.034	0.0097
Амфиболит*** (109)	среднее макс.	<0.02 0.062	0.33 0.84	0.0092 0.022	<0.01 0.033	0.0049 0.0093
Гнейс*** (15)	среднее	0.028	0.44	0.0070	<0.01	0.0066
	макс.	0.061	0.98	0.0089	0.011	0.0096
Кингашское месторождение [10]
Дунит (6)	среднее	0.38	0.67	н. д.	н. д.	н. д.
	макс.	0.44	0.9	н. д.	н. д.	н. д.
Дунит серпентинизированный (32)	среднее	0.28	0.39	н. д.	н. д.	н. д.
	макс.	0.77	0.88	н. д.	н. д.	н. д.
Серпентиниты лизардитовые (35)	среднее	0.48	0.57	н. д.	н. д.	н. д.
	макс.	1.83	1.03	н. д.	н. д.	н. д.
Серпентиниты антигоритовые (28)	среднее	0.59	0.78	н. д.	н. д.	н. д.
	макс.	1.63	2.97	н. д.	н. д.	н. д.
Метасоматиты (22)	среднее	0.4	0.6	н. д.	н. д.	н. д.
	макс.	1.24	1.54	н. д.	н. д.	н. д.

Примечания: * — в скобках — количество анализов, ** — в большей части выборки концентрации элемента ниже порога чувствительности анализа; *** — концентрации ЭПГ в амфиболитах и гнейсах Кулибинского РУ даны для пород рудоносных горизонтов, а не для всех аналогичных пород рудного узла; н. д. — нет данных.

В разрезе скважин 25 и 61 (рис. 4) выделено 14 тел с содержаниями палладия свыше 0.5 г/т. Мощности их колеблются от 1 до 12 м, средние содержания палладия от 0.54 до 0.76 г/т (максимальное по отдельным пробам до 1 г/т). Наиболее перспективными на обнаружение промышленных скоплений ЭПГ в пределах потенциального рудного узла являются метапикриты кингашского комплекса. На разрезе по скважине С-15/62 (рис. 5) отображён участок толщи, вмещающей тела метапикритов, фрагментарно проанализированный на ЭПГ. На разрезе видны закономерности распределения палладия в телах метапикритов: от кровли к подошве (как отдельных пластов, так и сближенных тел метапикритов, объединённых на плане в пачки) отмечается закономерное увеличение концентраций палладия; за пределами пикритовых тел концентрации палладия резко падают. Самые высокие в пределах рудного узла концентрации ЭПГ обнаружены в нижних, наиболее магнезиальных частях пикритовых пачек; здесь же обнаружена равномерно вкрапленная сульфидная минерализация на уровне ~ 5 %, что в полтора-два раза выше, чем в верхних частях пикритовой толщи. Для разреза пикритовой толщи характерно цикличное распределение Cr, Ni и ЭПГ, подобная цикличность распределения отмечается в рудоносных породах Кингашского РР и других рудоносных расслоенных интрузиях [2].

Обсуждение результатов исследования

Особенности геохимической зональности, последовательное изменение минерального состава и характера рудной минерализации в отдельных телах обнаруживают сходство изучаемых тел кингашского комплек- са с типичными расслоенными интрузиями мафит-уль-трамафитового состава. Это свидетельствует, вероятно, об их формировании в ходе дифференциации исходного высокомагнезиального пикритового расплава в неоднократно возникающих промежуточных магматических камерах. Дифференциация, главным образом, осуществлялась гравитационной отсадкой [3] с последующим внедрением порций расплава во вмещающие вулканогенно-осадочные толщи без формирования крупных расслоенных массивов. Эволюция расплава проходила с последовательным образованием пород: дуниты ^ перидотиты ^ пикриты ^ пироксениты ^ мафиты.

Установлено, что породы Кулибинского ПРУ обеднены серой и крайне редко содержат сульфидную вкрапленность свыше 5%. Этим обусловлена их низкая перспективность на обнаружение промышленных скоплений сульфидных Cu-Ni руд. При том в ультрамафитах и мафитах отмечаются повышенные концентрации ЭПГ, достигающие 1 г/т. По характеру рудоносности магматические образования Кулибинского ПРУ схожи с расслоенными интрузиями, вмещающими малосульфид-ные платинометальные руды. Таким образом, перспективы Кулибинского ПРУ связаны с малосульфидным платинометальным оруденением.

Исходя из описанных особенностей геологического строения и рудоносности можно сделать вывод, что наиболее перспективными на обнаружение промышленных скоплений ЭПГ в пределах потенциального рудного узла являются метабазальт-пикритовые тела кингашского комплекса. В них повсеместно обнаруживаются концентрации палладия на уровне 0.4—1 г/т. В рудоносных частях таких тел вниз по разрезу возра-

Рис. 4. Геологический разрез по линии скважин С-14/25—С-15/62 с элементами палладиеносности.

1—2 — ультрамафиты кингашского комплекса: 1 — метапикриты; 2 — брекчии клинопироксенитов; 3—4 — кулижинская толща раннего протерозоя: 3 — амфиболиты; 4 — гнейсы, кварц-слюдяные и кварц-биотит-амфиболовые сланцы; 5 — пла-гиограниты кирельского (саянского) комплекса; 6 — палладиеносные горизонты, вмещающие сближенные тела палладиевых руд; 7 — рудные тела, выделенные по результатам рядового опробования (средние содержания Pd > 0,5 г/т при мощности более 2 м); 8 — тектонические нарушения; 9 — геологические границы

Fig. 4. Geological cross-section with the elements of Pd-mineralization by the line of drill-holes С-14/25—С-15/62

1—2 — kingash complex ultramafites: 1 — metapicrites; 2 — clynophyroxenite breccias; 3—4 — kulijinskaya Paleoproterosoic stratum: 3 — amphibolites; 4 — gneisses, quarz-micas and quarz-biotite-amphibolic; 5 — plagiogranites of kirelsk (sayansk) complex; 6 — areas of Pd-mineralization; 7 — ore deposits with concentration of Pd >0.5 ppm; 8 — tectonic faults; 9 — geological lines

Рис. 5. Фрагмент разреза по скважине С-15/62 (интервал 180—205 м). 1 — метапикриты кингашского комплекса, 2 — амфиболиты кулижинской толщи, 3 — амфибол-слюдяные и карбонат-амфиболовые сланцы кулижинской толщи, 4 — кварциты кулижинской толщи, 5 — интервалы, проанализированные на ЭПГ и содержания Pd в г/т

Fig. 5. Part of drill-hole C-15/62 cross-section (interval 180— 205 m). 1 — kingash complex metapicrites, 2 — kulijinsk stratum amphibolites, 3 — kulijinsk stratum amphibole-micas and carbon-ate-amphybolic schists, 4 — kulijinsk stratum quartzites, 5 — intervals, analyzed on a PGE and Pd concentrations in ppm стает магнезиальность, в кровельной части тел эти породы по химическому и минеральному составу близки к меланократовым мафитам (пикробазальтам), в приподошвенной — высокомагнезиальным ультрама-фитам (оливиновым пикритам). Расположение мало-сульфидной платинометальной минерализации в зоне перехода от мафитов к ультрамафитам обнаруживает сходство изучаемого объекта с классическими расслоенными массивами, вмещающими крупнейшие платинометальные месторождения.

В целом для пород Кулибинского ПРУ характерно увеличение концентраций палладия с уменьшением магнезиальности и увеличением содержания TiO2 в породах. Однако в пределах палладиеносных пикритовых толщ наблюдается обратная закономерность: к подошве последних магнезиальность растёт вместе с увеличением концентраций палладия, наиболее высоких значений достигающих в приподошвенных частях пикритовых толщ. Здесь же обнаружена равномерно вкрапленная сульфидная минерализация на уровне ~ 5 %, что в полтора-два раза выше, чем в верхних частях пикритовой толщи. При этом за пределами рудоносных пикритовых тел концентрации палладия резко падают.

Заключение

По результатам поисковых работ на сульфидные медно-никелевые руды в пределах Кулибинского потенциального рудного узла, был выявлен высокий по- 14

тенциал платиноносности изученной площади и смежных территорий северо-западного окончания Канского ЗКП. Перспективы обнаружения промышленно значимых скоплений ЭПГ связаны с малосульфидными платинометальными рудопроявлениями в метапикритах кингашского комплекса и вмещающих их амфиболитогнейсовых толщах. Малосульфидный платинометальный тип месторождений является новым для региона, и обнаружение объектов такого типа требует переоценки потенциала платиноносности всего Канского ЗКП.