Инд. авторы:	Косяков В.И., Синякова Е.Ф.
Заглавие:	Экспериментальное моделирование процесса образования пентландит-борнитовых руд
Библ. ссылка:	Косяков В.И., Синякова Е.Ф. Экспериментальное моделирование процесса образования пентландит-борнитовых руд // Геология и геофизика. - 2017. - Т.58. - № 10. - С.1528-1541. - ISSN 0016-7886.
Внешние системы:	DOI: 10.15372/GiG20171006; РИНЦ: 30313346;
Реферат:	rus: Для экспериментального моделирования процесса образования пентландит-борнитовых руд при фракционном затвердевании сульфидной магмы была проведена квазиравновесная направленная кристаллизация расплава состава (мол. %): Cu = 17.19, Fe = 19.05, Ni = 19.66, S = 44.10, из которого могут кристаллизоваться одновременно пентландит и борнит. По результатам измерения среднего состава твердой фазы построены кривые распределения компонентов в слитке и рассчитано изменение состава расплава в процессе направленной кристаллизации. Полученные данные показали, что закристаллизованный образец состоит из шести зон, каждая из которых имеет характерный фазовый и химический состав. В тетраэдре составов системы Cu-Fe-Ni-S траектория изменения состава расплава выглядит как ломаная пространственная кривая, каждому сегменту которой соответствует точка, показывающая средний состав одной из зон. Эти точки образуют неупорядоченное множество, что свидетельствует о сложном характере процесса фракционирования. Исследования характерных микроструктур по длине слитка с использованием данных по его усредненному химическому составу позволили предположительно определить перечень кристаллизующихся из расплава первичных фаз (борнитовый твердый раствор bnss, три типа пентландита с разным катионным составом: cfpn, npn и сnpn; четверной твердый раствор tss, а также установить последовательность выделения этих фаз и их ассоциаций из расплава в шести зонах: cfpn (зона I) / cfpn + bnss (зона II) / cfpn + bnss + npn (зона III) / tss + bnss (зона IV) / cnpn + bnss (зона V) / npn + bnss (зона VI). Составлена схема фазовых реакций вдоль пути кристаллизации и показано существенное влияние высокотемпературных форм пентландита на процесс фракционирования. Эти результаты соответствуют представленным ранее данным о фракционной кристаллизации многокомпонентных сульфидных расплавов и теоретическим закономерностям этого процесса. В ранее проведенных исследованиях получали образцы с небольшим количеством зон, получение образца из шести зон наблюдалось впервые. Установленная в образце зональность относится к сложному по своему характеру второму классу низкосернистой зональности рудных тел. Эти же данные подтверждают возможность существования разных видов зональности в пределах основных двух классов зональности медно-никелевых рудных тел. eng: For experimental modeling of the formation of pentlandite-bornite ore during fractional solidification of sulfide magma, we performed directional quasi-equilibrium crystallization of a melt containing (mol. %) 17.19 Cu, 19.05 Fe, 19.66 Ni, and 44.10 S, from which pentlandite and bornite can cocrystallize. Based on the results of measurement of the average composition of the solid phase, the distribution curves of the components in the ingot were constructed and the change in the melt composition during directional solidification was calculated. The obtained data show that the crystallized sample consists of six zones, each of which has characteristic phase and chemical compositions. In the Cu-Fe-Ni-S composition tetrahedron, the melt composition path is a broken spatial curve, each segment of which corresponds to a point showing the average composition of one of the zones. These points form a disordered set, indicating a complex fractionation process. Investigations of characteristic microstructures along the ingot, using data on its average chemical composition, made it possible to determine the probable set of primary phases crystallizing from the melt (bornite solid solution bnss, three types of pentlandite with different cation compositions: cfpn, npn, and cnpn, and quaternary solid solution tss) and to establish the sequence of separation of these phases and their associations from the melt in six zones: cfpn (zone I) / cfpn + bnss (zone II) / cfpn + bnss + npn (zone III) / tss + bnss (zone IV) / cnpn + bnss (zone V) / npn + bnss (zone VI). A scheme of phase reactions along the crystallization path has been compiled, and it has been shown that high-temperature pentlandite forms have a significant effect on the fractionation process. These results are consistent with previous data on the fractional crystallization of multicomponent sulfide melts and the theoretical features of this process. In previous studies, samples with a small number of zones were obtained. In this study we first obtained a sample containing six zones. The zoning observed in the sample belongs to the complex second type of low-sulfur zoning of orebodies. The same data confirm the possibility of different types of zoning within the major two types of zoning of copper-nickel orebodies.
Ключевые слова:	зональность; фазовые равновесия; система Cu-Fe-Ni-S; pentlandite; fractional crystallization; zoning; phase equilibria; Cu-Fe-Ni-S system; пентландит; фракционная кристаллизация;
Издано:	2017
Физ. характеристика:	с.1528-1541
Цитирование:	1. Арискин А.А., Бармина Г.С. Моделирование фазовых равновесий при кристаллизации базальтовых магм М., Наука, Интерпериодика, 2000, 363 с. 2. 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. 3. Дистлер В.В. Платиновая минерализация Норильских месторождений // Геология и генезис месторождений платиновых металлов. М., Наука, 1994, c. 7-35. 4. Дистлер В.В., Гроховская Т.Л., Евстигнеева Т.Л., Служенкин С.Ф., Филимонова А.А., Дюжиков О.А., Лапутина И.П. Петрология сульфидного магматического рудообразования. М., Наука, 1988, 230 c. 5. Косяков В.И., Синякова Е.Ф. Направленная кристаллизация железо-никелевых сульфидных расплавов в области образования моносульфидного твердого раствора // Геохимия, 2005, № 4, с. 415-428. 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 // Неорганические материалы, 2011, т. 47, № 6, с. 738-742. 8. Косяков В.И., Синякова Е.Ф. Физико-химические предпосылки образования первичной зональности рудных тел в медно-никелевых сульфидных месторождениях (на примере систем Fe-Ni-S и Cu-Ni-S) // Геология и геофизика, 2012, т. 53 (9), с. 1126-1153. 9. Косяков В.И., Синякова Е.Ф., Дистлер В.В. Экспериментальное моделирование формирования фазовых соотношений и зональности магматических сульфидных медно-никелевых руд, Россия // Геология рудных месторождений, 2012, т. 54, № 3, с. 221-252. 10. Лаврентьев Ю.Г., Карманов Н.С., Усова Л.В. Электронно-зондовое определение состава минералов: микроанализатор или сканирующий электронный микроскоп? // Геология и геофизика, 2015а, т. 56 (8), с. 1473-1482. 11. Лаврентьев Ю.Г., Королюк В.Н., Усова Л.В., Нигматулина Е.Н. Рентгеноспектральный микроанализ породообразующих минералов на микроанализаторе JXA-8100 // Геология и геофизика, 2015б, т. 56 (10), с. 1813-1824. 12. 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. 13. Синякова Е.Ф., Косяков В.И. Экспериментальное моделирование зональности сульфидных медно-никелевых руд // ДАН, 2007а, т. 417, № 4, с. 522-527. 14. Синякова Е.Ф., Косяков В.И. Возможность кристаллизации пентландита из расплава в системе Cu-Fe-Ni-S // Электронный науч.-инф. журн. «Вестник Отделения наук о Земле РАН, 2007б, № 1 (25). http://www.scgis.ru/russian/cp1251/h_dgggms/1-2007/informbul-1_2007/term-51.pdf. 15. 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. 16. Синякова Е.Ф., Косяков В.И. Экспериментальное исследование образования пентландита при фракционной кристаллизации Cu-Fe-Ni-S расплава как коллектора благородных металлов // Тезисы докл. на XVII Всероссийском совещании по экспериментальной минералогии (7-9 сентября 2015 г., Сосновка). Новосибирск, ИГМ СО РАН, 2015, с. 101. 17. 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. 18. 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. 19. 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. 20. Ebel D.S., Naldrett A.J. Crystallization of sulfide liquids and interpretation of ore composition // Can. J. Earth Sci., 1997, v. 34, p. 352-365. 21. Fleet M.E. Phase equilibria at high temperature // Rev. Miner. Geochem., 2006, v. 61, p. 365-419. 22. 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. 23. Kitakaze A. Horomanite, sugakiite and samaniite as new minerals from the Horomon peridotite massif, Hokkaido, Japan // Shigen-Chishitsu, 2010, v. 60, № 1, p. 37-38. 24. Li C., Naldrett A.J. A numerical model for the compositional variations of Sudbury sulfide ores and its application to exploration // Econ. Geol., 1994, v. 89, p. 1599-1607. 25. Naldrett A.J. Magmatic sulfide deposits. Geology, geochemistry and exploration. Springer-Verlag, Heidelberg, Germany, 2004, 727 p. 26. Naldrett A.J., Ebel D.S., Asif M., Morrison G., Moore C.M. Fractional crystallization of sulfide melts as illustrated at Noril’sk and Sudbury // Eur. J. Miner., 1997, v. 9, p. 365-377. 27. Nathan H.D., Van Kirk C.K. A model of magmatic crystallization // J. Petrol., 1978, v. 19, № 1, p. 66-94. 28. Peregoedova A., Ohnenstetter M. Collectors of Pt, Pd and Rh in a S-poor Fe-Ni-Cu sulfide system at 760°C: experimental data and application to ore deposits // Canad. Miner., 2002, v. 40, p. 527-561. 29. 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. 30. Sinyakova E., Kosyakov V., Distler V., Karmanov N. Behavior of Pt, Pd, and Au during crystallization of Cu-rich magmatic sulfide minerals // Canad. Miner., 2016, v. 54, № 2, p. 491-509.