Аннотация результатов, полученных в 2025 году
За первый год выполнения проекта был проведен эксперимент по направленной кристаллизации расплава методом Бриджмена-Стокбаргера состава (ат.%): 14.00 Cu, 30.00 Fe, 4.00 Ni, 51.00 S, по 0.1 Pt, Pd, Ag, Au, As, Bi, Pb, Se и Sn, моделирующий кристаллизационные процессы, сформировавшие зональные массивные руды месторождений Норильска-Талнаха. Для синтезированного образца изучено изменение химического и фазового состава вдоль направления кристаллизации, что позволило выделить в нем три основных зоны. Первичная зональность характеризуется последовательной сменой моносульфидного, Mss и двух промежуточных твердых растворов, Iss1 и Iss2. Рассчитаны коэффициенты распределения компонентов между твердыми фазами и расплавом для основных компонентов системы. Установлен перитектический характер кристаллизации Iss1 и Iss2 из сульфидного расплава и определены температуры реакций. На фазовой диаграмме системы Cu-Fe-Ni-S построены траектории изменения состава расплава и твердых фаз Mss и Iss1 и показана трансформация положения конод в процессе кристаллизации. Вторичная зональность, образовавшаяся в результате субсолидусных превращений первичных фаз, представляет собой не описанную ранее последовательность: Pyh 1C + Pyh 3C + Icb + Ccp / Ccp + Iss + Fe-Pn, Sug / Ccp + Ni-Pn + NiS + Bn и соотносится с высокосернистым пирротин(+кубанит)-халькопиритовым типом зональности рудных тел месторождений Норильска-Талнаха. Она подтверждена количественным анализом распределения фаз по объему слитка с помощью рентгенофазового анализа и построенной сводной схемой по данными порошковой дифракции образцов вдоль слитка. Установлена сонаправленность направлений слоистости в ГПУ пирротина и КПУ изокубанита подструктурах серы в первой зоне, что позволило предположить два механизма появления кубанита. Первый, наиболее вероятный, механизм заключается в твердофазном выделении изокубанита из матрицы пирротина, в котором из ГПУ подструктуры серы пирротина формируется дефектные КПУ слои из которых в дальнейшем при катионном упорядочении формируются ламели изокубанита. Второй механизм предполагает кристаллизацию кубанита на дефектах серной подструктуры первично кристаллизовавшихся кристаллах пирротина. Выявлена твердофазная природа выделения в зоне I пирротина 3C из матрицы 1C в процессе твердофазной эволюции, проявляющаяся в гетероэпитаксиальном характере сростания пирротинов. Анализ зоны II выявил твердофазный распад кристаллизованного из расплава промежуточного твердого раствора на халькопирит и ранее не охарактеризованную фазу (Фаза I) с составом близким к мойхукиту и элементарной ячейкой схожей с фазой промежуточного борнита, гораздо более медного минерала. Твердофазный характер формирования фаз подтверждается гетероэпитаксией и сонаправленностью серных КПУ подструктур в фазе I и халькопирите. Показано, что в эксперименте по направленной кристаллизации примеси благородных металлов могут присутствовать в виде твердых растворов в основных сульфидных минералах, либо образовывать собственные фазы кристаллизацией из сульфидного расплава тугоплавких и относительно тугоплавких соединений и образованием в процессах полного или частичного распада первичных сульфидных фаз. Выявлены минеральные формы нахождения благородных металлов и закономерности их распределения в образце. Ключевым результатом стало обнаружение в халькопиритовой матрице зоны III многочисленных каплевидных включений, образующих графическую структуру, состоящую из многофазных срастаний минералов платиновой группы (самородные металлы, сульфиды, арсениды, висмутиды, сульфоарсениды и другие неназванные минералы сложных систем Cu-Pd-Bi-S, Cu-Ag-Pb-S, Ag-Pb-Bi-S, Ag-Ni-Bi-S, Cu-Ag-Bi-Pb-As-S). Этот факт свидетельствует возможности расслаивания материнского сульфидного расплава с образованием внутри него сульфидно-металлоидного расплава, концентрирующего примеси благородных металлов (Pt, Pd, Au, Ag) и металлоидов (As, Bi, Pb). Структура зоны III имитирует графические галенит-халькопиритовые срастания массивных сульфидных руд Октябрьского месторождения. В результате исследования сульфидной матрицы и доминирующих фаз графических галенит-халькопиритовых руд выделена новая, ранее неизвестная парагенетическая ассоциация сульфидов. В данном типе руд Октябрьского месторождении обнаружены и изучены шлировые скопления кристаллов магнетита с многочисленными каплевидными сульфидными включениями. Установлено две парагенетические сульфидные ассоциации: (1) галенит, халькопирит, Ni-пентландит, магнтетит и МПГ; (2) Fe-пентландит, кубанит, шадлунит, моихукит, борнит, халькопирит, джерфишерит и паркерит. Ассоциация (1) представляет собой основную массу графических руд и включает в себя агрегаты МПГ (минералов платиновой группы), среди которых преобладают соболевскит, фрудит, алтаит, паоловит, кабриит, таймырит, сперрилит, гессит, масловит, майчнерит, инсвазит и золото-серебрянные сплавы. Это поздний минеральный парагенезис, закристаллизованный в условиях пониженной температуры, низкой фугитивности кислорода и повышенной фугитивности серы. Ассоциация (2) формирует специфический минеральный парагенезис, локализованный во включениях в магнетите. Главная её особенность – абсолютное преобладание редкого сульфида шадлунита, форма выделения и ассоциация которого позволили пересмотреть существующие взгляды на его формирование как на продукт замещения ранних сульфидов. В описанной ассоциации шадлунит является доминирующим минералом и кристаллизовался как ранний минерал из захваченной сульфидной жидкости. На основе минерального состава ассоциаций и химического состава отдельных сульфидов продемонстрировано, что эти ассоциации следует рассматривать как два дискретных минеральных парагенезиса. Основным механизмом, обусловившим формирование этих парагенезисов, по-видимому, является их кристаллизация из расплавов разного состава. Процесс формирования двух ассоциаций из сульфидного расплава условно разделён на три этапа: (1) «сброс» Fe и O из окисленного остаточного расплава на кристаллизацию магнетита, что неминуемо привело к понижению фугитивности кислорода и относительному росту фугитивности серы в системе, а также смещению состава остаточного расплава в сторону обеднения Fe и относительного дообогащения Pb и Cu (2) кристаллизацию захваченного в магнетит Fe-обогащённого расплава I и (3) кристаллизацию ультра-богатого Cu, Pb, ЭПГ и TABS остаточного расплава II. Ссылки на информационные ресурсы в сети Интернет (url-адреса), посвященные проекту: https://pubs.geoscienceworld.org/nsu/rgg/article/66/10/1253/660931/BEHAVIOR-OF-MACROCOMPONENTS-DURING-FORMATION-OF. https://igem.ru/geo_for_young/images/sbornik_25.pdf