Основные типы месторождений
Месторождения платиновых металлов относятся к следующим основным типам.
1. Эндогенные магматические месторождения, среди которых выделяют: а) самостоятельные платиновые месторождения (уральский тип) и б) комплексные сульфидные медно-никелевые.
2. Экзогенные россыпные месторождения.
К уральскому типу принадлежат месторождения платиновых металлов в ультраосновных породах (дунитах, реже перидотитах и пироксенитах). Платиновые минералы совместно с хромитом образуют небольшие жилообразные тела, гнезда, шлиры, вкрапленность. Реже минералы платины ассоциируются с тнтаномагнетитом или образуют вкрапленность среди дунита независимо от хромитовых скоплений. Минералы платиноидов в этих месторождениях представлены самородной платиной, иридистой платиной, осмиридом и иридосмином. Особенностью платиновой минерализации этого типа является преобладание тяжелых платиновых металлов: платины, иридия, осмия. Содержание палладия, родия и рутения зависит от содержания основных металлов.
В России, кроме месторождений платиноносного пояса Урала, ныне уже выработанных, к этому типу можно отнести и небольшие месторождения Алданского щитa.
Месторождения платиновых металлов в Эфиопии, ЮАР, Зимбабве и других странах встречаются связанными с платиноносными дунитами.
Месторождения платиноносных сульфидных руд медно-никелевого типа характеризуются приуроченностью к крупным расслоенным интрузиям пород основного состава. Платиновое и медно-никелевое оруднение тесно связаны между собой. Сульфиды (пирротин, халькопирит, пентландит) и минералы платиновых металлов тяготеют к нижним дифференциатам интрузий, где они образуют вкрапленные выделения или жильные и лентообразные залежи. В отличие от руд уральского типа в медно-никелевых сульфидах платиноносных рудах значительно больше палладия (часто он преобладает над платиной), родий и рутений по содержанию превышают иридий и осмий; состав минералов платиновых металлов весьма разнообразен: кроме самородной платины и ее упорядоченных разностей, содержащих другие платиноиды и Fe, Cu, Ni, Со, широко распространены соединения платиновых металлов с Sn, Pb, Bi, As, Sb и Tе. В месторождениях этого типа платиновые металлы обычно извлекаются из руд попутно с медью, никелем и другими ценными компонентами.
Среди зарубежных платиноносных сульфидных медно-никелевых месторождений наиболее крупными являются некоторые месторождения Бушвельдского интрузивного комплекса (ЮАР) и Садбери (Онтарио, Канада).
Месторождения, связанные с Бушвельдским интрузивным комплексом, представляют собой пластообразную залежь, названную «горизонтом» или в честь открывшего ее геолога «рифом Меренского». Она протягивается на сотни километров и обладает высоким содержанием и огромными запасами платиновых металлов. В отличие от других месторождений этого типа «риф Меренского» представляет собой собственно платиновое месторождение: платина и палладий в нем основные, а не попутно добываемые компоненты руд.
Другой особенностью месторождений Бушвельда является преобладание платины над палладием. Наиболее широко распространены минералы платины — ферроплатина, брэггит, куперит, мончеит, сперри-лит и др. В Бушвельдском интрузивном комплексе встречены также трубообразные и столбообразные тела крупнозернистых дунитов. Эти дунитовые «трубки» (Онфервахт, Дрикоп, Моихук и др.) содержат значительные количества платиновых металлов.
Месторождение Садбери (Канада), разрабатывающееся еще с 1883 г., до открытия платиновых месторождений в ЮАР, являлось основным производителем платины и палладия в мире. В медно-никелевых рудах, добываемых на многочисленных рудниках, содержания платины и палладия примерно одинаковы и значительно превышают содержания остальных платиноидов. Преобладающими минералами платиновых металлов в Садбери являются сперрилит и теллуриды платины и палладия (мончеит, майчнерит).
В России к месторождениям платиноносных медно-никелевых сульфидных руд относятся месторождения Норильского района. В рудах палладий преобладает над платиной. Платиновые металлы распределяются в зависимости от минерального состава руд. В рудах, сложенных преимущественно сульфидом железа (пирротиновые руды), наряду с главными платиноидами — палладием и платиной — концентрируется большая часть родия, иридия, рутения и осмия. Эти платиноиды-спутники не образуют собственных минералов и рассеиваются в виде твердых растворов в главных рудообразующих сульфидах. Руды, в составе которых преобладают сульфиды меди и железа — минералы группы халькопирита, характеризуются повышенным содержанием платины и палладия и практически отсутствием платиноидов-спутников. Платина и палладий образуют в этих рудах многочисленные минералы, главные из которых: ферроплатина, атокит, рустенбургит, звягинцевит, паоловит, плюмбопалладинит, полярит, сперрилит, котульскит, куперит, высоцкит. Платиновые металлы определены также в составе медно-никелевых сульфидных руд Печенгского и Мончегорского месторождений на Кольском полуострове.
Экзогенные месторождения. По условиям образования месторождения платиновых металлов и золота этого типа во многом сходны. Они часто встречаются совместно в золото-платиновых россыпях.
Платиноносные россыпи являются основным типом экзогенных месторождений платины. Известны на Урале, в Колумбии, на о. Тасмания, в Калифорнии и Орегоне (США). В основном отличия этих месторождений проявляются в минеральном составе россыпей и содержании в них платиновых металлов. Выделяются собственно платиновые россыпи и россыпи, обогащенные осмием и иридием. Основным минералом платиновых россыпей является ферроплатина, самородная платина и ее разновидности. В россыпях второго типа вместе с ферроплатиной широкое распространение имеют минералы типа иридосмина и осмирида. Характерной чертой всех россыпных месторождений платиновых металлов является практически полное отсутствие в них палладия.
Месторождение древних метаморфизованных россыпей Витватерсранд (ЮАР) отличается от обычных россыпей не только высокими содержаниями иридия и осмия, но и является крупнейшим в мире по запасам золота и урана.
Месторождения в зоне выветривания при окислении на месте коренных платиноносных пород образуются довольно редко. Наиболее крупные находятся в Западной Эфиопии. Высокие концентрации платиновых металлов связаны с латеритным элювием окисленных платиноносных дунитов.
Минералы платиновых металлов
Число известных минералов платиновых металлов за последние двадцать лет возросло практически в 8 раз и сейчас достигает 90. Среди минералов платиновых металлов можно выделить: 1) самородные платиноиды и природные сплавы на их основе; 2) интерметаллические соединения платиновых металлов с Sn, Pb, Bi, As, Sb и Те; 3) сульфиды, арсениды и сульфоарсениды платиноидов.
По числу минералов первое место занимает палладий, затем идет платина. Иридий, рутений и осмий самостоятельных минералов образуют очень мало. Что касается родия, в настоящее время известно только два минерала (родий самородный и холлингвортит). В основном Ru и Rh входят в виде изоморфной примеси в минералы Pt, Pd, Ir и Os.
Наиболее распространенными являются самородная платина — Pt (и ее разновидности) и изоферроплатина — Pt3Fe, иридосмии — Os, Ir, сперрилит — PtAs2, куперит — PtS, брэггит — (Pt, Pd, Ni)S, лаурит — RuS2, атокит — Pd3Sn и рустенбургит — Pt3Sn, паоловит — Pd2Sn, станнопалладинит и другие минералы системы Pd—Sn—Cu, мончеит — PtTe2, майчнерит — PdBiTe и некоторые другие.
Самородная платина, ее разновидности и ферроплатина. Содержание примесных компонентов (Fe, Ni, Со, Cu, Rh, Ir, Ru, Pd) в самородной платине составляет до 5 % (по массе). Разности с содержанием >5 % (по массе) железа — железистая платина, меди — медистая платина (ранее купроплатина), никеля — никелистая платина, палладия — палладистая платина, иридия — иридистая платина, родия — родистая платина. При содержании железа около 20—25 % (ат.) минерал называется изоферроплатиной (Pt3Fe). Соединение с 50 % (ат.) Fe — PtFe — тетраферроплатина. Цвет всех минералов и разновидностей от серебряно-белого до стального-серого. Твердость около 4-4,5, ковкие; плотность колеблется от 15•103 до 21•103 (примеси, особенно группы железа, понижают плотность); кубическая сингония (за исключением тетрагональной тетраферроплатины). В ряду: самородная платина и ее разновидности — изоферроплатина (Pt3Fe) — тетраферроплатина (PtFe) — наблюдается упорядочение атомов Fe в структуре, что приводит к превращению кубической гранецентрированной ячейки (Fm3m, а0 = 0,39237 нм) самородной платины в кубическую примитивную (Fm3m) изоферроплатины и тетрагональную тетраферроплатины.
Богатые железом разновидности, особенно ферроплатина, сильно магнитны. Это свойство используется при извлечении их из руд методом магнитной сепарации.
Самородная платина и ферроплатина встречаются в россыпях в виде самородков комковатой неправильной формы. По величине они обычно значительно уступают золотым самородкам, хотя известны и гиганты массой более 5 кг. Самый крупный из добытых в мире самородков платины весил 9635 г (Урал, россыпи).
В рудах магматических месторождений разновидности самородной платины образуют каймы в сложных срастаниях с другими минералами платиновых металлов и хорошо образованные кристаллы (пластинчатые и кубические) размером до сотни микрон.
Иридосмин [55-80 % (ат.) Os, 45-20 % (ат.) Ir] характерен для россыпных месторождений. Часто образует включения в железистой платине. Самостоятельные образования — таблитчатые кристаллы гексагонального или тригонального облика. Цвет серовато-желтоватый, спайность по (0001) совершенная, твердость 6-7, плотность около 2•103. Может содержать Pt, Rh, Ru, Pd, Cu, Fe. В отраженном свете белый, слегка желтоватый; анизотропен (цветные эффекты в оранжево-красных и синевато-голубых тонах). Двуотражение заметно на воздухе (голубовато-серые и желтовато-белые тона). Гексагональный, а0 = 0,27361, с0 = 0,43417 нм (для Os65Ir35).
Сперрилит — минерал, обнаруженный в месторождениях платиновых металлов практически всех типов. В составе, кроме Pt (56,53 %) и As (43,42 %), могут присутствовать Rh, Sn, Fe, Sb, Cu. Образует ромбические и октаэдрические кристаллы размером иногда до 1,5-2 см. 3 шлифах серебристо-серый. Под микроскопом белый со слабым голубоватым оттенком. Изотропный, твердость 8, кубическая сингония; структура типа пирита, а0 = 0,594 нм.
Куперит (85,89 % Pt, 14,11 % S). Иногда содержит палладий (единицы %), следы никеля, рутения, иридия. Твердость 4,5, снайкость проявляется по (101), плотность 95•102. В отраженном свете серовато-коричневый, анизотропный (цветные эффекты от коричнево-желтого до серого тонов); тетрагональная сингония; а0 = 0,348, с0 = 0,0113 нм, с/а = 1,758.
Брэггит (58,2 % Pt; 18,1 % Pd; 4,7 % Ni; 19,0 % S) был открыт при рентгенометрическом анализе продуктов переработки руд Бушвельдского интрузивного комплекса. Всегда содержит, помимо основных компонентов (Pt, Pd и S), до 5 % Ni. В полированных шлифах коричневато-серый, двуотражение слабое, анизотропен, твердость примерно 5, тетрагональный; а0 = 0,6383, с0 = O,06593 нм, с/а = 1,033. Структура сходна со структурой синтетического PdS.
Лаурит (61,33 % Ru, 38,67 % S) характерен для платино-золотых россыпей о. Борнео. Иногда содержит Os, Ir, Образует кристаллы октаэдрического, кубического и додекаэдрического вида. Твердость 7,5-8,0, плотность 7-10^. В полированных шлифах серовато-белый (с голубоватым оттенком); изотропен; кубический; структура тина пирита; а0 = 0,5601 нм,
Атокит и рустенбургит — минералы, характерные для медно-никелевых месторождений. Разности, отвечающие чистым Pd3Sn (атокит) и Pt3Sn (рустенбургит), в природе встречаются крайне редко. Обычными, являются платинистый атокит — (Pd, Рt)3Sn и палладистый рустенбургит — (Pt, Pd)3Sn, содержащие также до 6 % Pb, никель, медь, мышьяк, сурьму и т. д, (доли %), Минералы образуют ряд твердых растворов Pd3Sn — Pt3Sn, тесно смыкающийся со звягинцевитом (Pd3Pb), Свойства всех разновидностей очень сходны. Иногда образуют кристаллики округлой формы размером до 150-200 мкм, чаще участвуют в срастаниях, содержащих и другие минералы платиновых металлов. Цвет отдельных зерен розовато-серебристый, под микроскопом белый; кристаллы изотропные; отражение высокое; ковкие; кубические. Структура типа меди, но с частично упорядоченным расположением атомов в кубической ячейке. Пространственная группа Рm3m, а0 = 0,401 нм (для чистых Pd3Sn и Pt3Sn; примеси понижают а0).
Паоловит (63,8% Pd; 36,2% Sn) — один из характерных минералов платиновых металлов медно-никелевых сульфидных руд. Образует выделения неправильной формы в срастании с соболевскитом (PdBi), сперрилитом и др. Иногда можно наблюдать кристаллы тригонального вида. В качестве примесей отмечаются Pt, Pb и Bi (десятые доли %). Твердость примерно 6; ковкий; в отраженном свете сиреневато-розовый. Двуотражение отчетливое (от темного сиреневато-розового до бледно-розового). Анизотропия сильная с яркими цветными эффектами в оранжево-красных и темно-синих тонах. Ромбический; структура типа δ = Ni2Si, а0 = 0,811; b0 = 0,5662; c0 = 0,4324 нм.
Станнопалладинит и другие минералы системы Pd—Sn—Cu — группа минералов платиновых металлов, представители которой обнаружены только в Норильских месторождениях. Содержат переменные количества меди [от 6 до 16% (по массе)]. Часто в составе определяют платину.
Эти минералы встречаются в богатых медью сплошных рудах, отличительным их признаком является розоватый цвет и неправильная форма выделений. Часто наблюдаются срастания с другими минералами платиновых металлов. Очень ковкие; твердость 3,5-4. Выделяются следующие природные фазы: Pd2SnCu (кабриит), Pd5Sn4Cu3 (таймырит?), Pd5Sn2Cu1 (станнопалладинит?). Твердость их в пределах 4,5-5,5. Под микроскопом розовые разных оттенков; анизотропные.
В основе структуры всех этих минералов лежит кубическая структура типа Сu3Аu. Упорядоченное распределение атомов Pd и Cu вызывает понижение симметрии структуры до тетрагональной и ромбической.
Мончеит (43,33 % Pt и 56,67 % Те), кроме основных компонентов (Pt и Те), содержит Pd, Bi, Ni, Sb. Встречается в виде мельчайших зерен среди сульфидов. Чаще всего образует срастания с майчнеритом и котульскитом. Твердость 3,5; в отраженном свете белый; даже в воздухе заметно двуотражение. Сильно анизотропный (цветные эффекты от желто-коричневого до темно-коричневого); гексагональный; а0 = 0,4049, c0 = 0,5288 нм, с/а= 1,281. Структура типа CdI2.
Майчнерит (24,0 % Pd, 28,8 % Те, 47,2 % Bi) образует срастание с другими висмутотеллуридами палладия и платины. Твердость примерно 5,5; плотность 104•102. Под микроскопом серовато-белый. Изотропный; кубический; структура типа NiSbBi (упорядоченный FeS2 — пирит), отдельные разности с отношением Те : Bi > 1 имеют неупорядоченную структуру типа пирита; а0 = 0,665 нм.
Большинство отдельных минералов платиновых металлов встречается крайне редко. Многие из них известны лишь в единичных находках.
Можно представить эти известные (и достоверные) в настоящее время минералы в виде следующего перечня: 1) минералы платины: туламинит — Pt2FeCu; нигглиит — PtSn; геверсит — PtSb2; инсизваит — PtBi2; штумпфлиит — PtSb; хонгшиит — PtCuAs; йиксунит — PtIn; платарсит — PtAsS; генкнинт — (Pt, Pd)4Sb3; масловит — PtTeBi; 2) минералы палладия: палладий самородный; потарит — PdHg; темагамит — Pd3HgTe3; арсенопалладинит — Pd8(As, Sb)3; атенеит — (Pd, Hg)3As; боровскит — Pd3SbTe4; фрудит — PdBi2; гуанглинит — Pd3As; котульскит — PdTe; соболевскит — PdBi; меренксиит—PdTе2; остербошит — (Pd, Cu)7Se5; кейтконит — Pd5+xTe2-x; палладоарсенид — Pd2As; плюмбопалладинит — Pd3Pb2; полярит — Pd(Pb, Bi) — Pd(Bi, Pb); стибиопалладинит — Pd5+xSb2-x; стиллуотерит — Pd8As3; садбериит — PdSb; теларгпалит — (Pd, Ag)4+xTe; теллуропалладинит — Pd9Te4; тестибиопалладит — PdSbTe; винсентит — (Pd, Pt)3(As, Sb, Те); мертиит — (Pd, Cu)5(Sb, As)2; изомертилит — (Pd, Cu)11(Sb, As)4; высоцкит — (Pd, Ni, Pt)S; звягинцевит — Pd3Pb; маякит — PdNiAs; урванцевит — Pd(Bi, Рb)2; 3) минералы родия: родий самородный; холлингвортит — RhAsS; 4) минералы иридия; иридий самородный и разновидности; осмирид — Ir, Os; иридоарсенид — IrAs2; ирарсит — IrAsS; 5) минералы рутения: рутений самородный и разновидности; рутенарсенид — RuAs; 6) минералы осмия: осмий самородный и разновидности; осарсит — OsAsS; эрилкманит — OsS2; омейит — OsAs2.
