В статье определены минералого-геохимические особенности магнетита колчеданных и железорудных месторождений для разработки критериев прогнозирования рудных залежей. Объектами исследований являются слоистые магнетитолиты колчеданных (Сибайское, Молодежное, Маукское, Летнее) и стратиформных железорудных месторождений вулканогенноосадочной ассоциации (Качарское, Сарбайское, Естюнинское, Осокино-Александровское, Теченское). Методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой и лазерной абляцией (ЛА-ИСП-МС) установлено, что магнетит рудоконтролирующих вулканогенно-осадочных горизонтов колчеданных месторождений Урала в отличие от магнетита железорудных месторождений характеризуется повышенными содер¬жаниями и устойчивыми ассоциациями Bi, Te, Co, As, Cd, Zn, Cu и Mo за счет реликтовых включений сульфидных рудокластов и продуктов их гальмиролиза. Повышенные содержания Ti, V, Zr, а также смешанные ассоциации литофильных, сидерофильных и халькофильных элементов более характерны для магнетита апогиалокластитовых железорудных месторождений. Таким образом, типохимизм магнетита в вулканогенно-осадочных горизонтах может быть критерием при поисках колчеданных месторождений.

Статья поступила в редакцию 1.12.2024 г., после доработки 10.12.2024 г., принята к печати 11.12.2024 г.

Ключевые слова: магнетит, элементы-примеси, колчеданные месторождения, железорудные, Урал

Финансирование. Исследования поддержаны проектом РНФ № 22-17-00215.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, связанных с рукописью.

Вклад авторов. В.В. Масленников – разработка концепции, исследование, написание рукописи; Н.Р. Аюпова – исследование, редактирование рукописи; А.С. Целуйко – аналитические работы, визуализация; Н.П. Сафина, У.А. Ятимов, С.И. Брюхов – исследование; Д.А. Артемьев, П.В. Хворов, М.А. Рассомахин – аналитические работы.

Для цитирования: Масленников В.В., Аюпова Н.Р., Целуйко А.С., Сафина Н.П., Артемьев Д.А., Ятимов У.А., Брюхов С.И., Хворов П.В., Рассомахин М.А. Типохимизм магнетита колчеданных и железорудных месторождений Урала (по данным ЛА-ИСП-МС). Минералогия, 10 (4), 8-40. DOI: 10.35597/2313-545X-2024-10-4-1.

В.В. Масленников, Южно-Уральский федеральный научный центр минералогии и геоэкологии
УрО РАН, г. Миасс, Челябинская обл., 456317 Россия; mas@mineralogy.ru

Н.Р. Аюпова, Южно-Уральский федеральный научный центр минералогии и геоэкологии УрО РАН, г. Миасс, Челябинская обл., 456317 Россия;

А.С. Целуйко, Южно-Уральский федеральный научный центр минералогии и геоэкологии УрО РАН, г. Миасс, Челябинская обл., 456317

Н.П. Сафина, Южно-Уральский федеральный научный центр минералогии и геоэкологии УрО РАН, г. Миасс, Челябинская обл., 456317

Д.А. Артемьев, Южно-Уральский федеральный научный центр минералогии и геоэкологии УрО РАН, г. Миасс, Челябинская обл., 456317

У.А. Ятимов, Южно-Уральский федеральный научный центр минералогии и геоэкологии УрО РАН, г. Миасс, Челябинская обл., 456317

С.И. Брюхов, Южно-Уральский федеральный научный центр минералогии и геоэкологии УрО РАН, г. Миасс, Челябинская обл., 456317

П.В. Хворов, Южно-Уральский федеральный научный центр минералогии и геоэкологии УрО РАН, г. Миасс, Челябинская обл., 456317

М.А. Рассомахин, Южно-Уральский федеральный научный центр минералогии и геоэкологии УрО РАН, г. Миасс, Челябинская обл., 456317

1. Аюпова Н.Р., Масленников В.В., Котляров В.А., Масленникова С.П. Данюшевский Л.В., Ларж Р. (2017) Минералы селена и индия в зоне субмаринного гипергенеза колчеданной залежи Молодежного медно-цинко-во-колчеданного месторождения. Доклады РАН, 473 (2), 190–194.
2. Баклаев Я.П. (1983) О вулканогенно-осадочном происхождении магнетитовых руд Урала. Геология рудных месторождений, 1, 119–123.
3. Белевцев Я.Н., Бухарев В.П. Гончарук А.Ф. и др. (1983) Вулканогенно-осадочные железорудные месторождения складчатых областей. Киев, Наукова думка, 188 с.
4. Белевцев Я.Н., Бухарев В.П., Науменко В.В. и др. (1982) О вулканогенно-осадочном происхождении магнетитовых руд Урала. Геология рудных месторождений, 1, 53–66.
5. Беляшов Н.М. (1978) Полигенные месторождения магнетитовых руд в Тургае. Дисс. на соиск. степ. докт. геол.-мин. наук. М., ВИМС, 41 с.
6. Бутузова Г.Ю. (1998) Гидротермально-осадочное рудообразование в рифтовой зоне Красного моря. М., ГЕОС, 312 с.
7. Геология СССР. Том XII. Пермская, Свердловская, Челябинская и Курганская области. Полезные ископаемые (1973) / Ред. К.К. Золоев, А.А. Корольков, В.А. Перваго, А.В. Сидоренко. М., Недра, 632 с.
8. Глазов Ю.Н., Пуркин А.А., Алешин Б.М., Клевцов Е.И. (1973) Нижнетагильская группа месторождений / Геология СССР. Т. XXII. М., Недра, 273–287.
9. Дебриков И.В. (1964) К проблеме генезиса железо-скарновых месторождений Западной Сибири (о вулканогенно-осадочном генезисе некоторых месторождений Казской группы). Новосибирск, Труды СНИИГГиМ-Са, 35, 82–100.
10. Дымкин А.М. (1966) Петрология и генезис магнетитовых месторождений Тургая. Новосибирск, Наука, 167 с.
11. Дымкин А.М., Пругов В.Н. (1980) Стратиформный тип железорудных месторождений и его генетические особенности. М., Наука, 198 с.
12. Жабин А.Г., Шарфман В.С., Самсонова Н.С. (1974) Реконструкция обстановки девонского вулканогенно-осадочного сульфидоотложения. Геология рудных месторождений, 13 (2), 60–75.
13. Жариков В.А. (1968) Скарновые месторождения / Генезис эндогенных рудных месторождений. М., Недра, 220–302.
14. Железорудная база России (1998) / Ред. В.П. Орлов, М.И. Веригин, Н.И. Голивкин. М., ЗЛО «Геоинформмарк», 842 с.
15. Жуков И.Г., Масленников В.В., Ивлев А.И., Закис А.С. (2004) Оруденелая бентосная фауна в магнетитовых рудах Сарбайского и Качарского железорудных месторождений (Северный Казахстан). Металлогения древних и современных океанов-2004. Достижения на рубеже веков. Миасс, ИМин УрО РАН, 156–161.
16. Жук-Почекутов К.А. (1986) Магнетитовые оолиты Рудногорского железорудного месторождения. Геология рудных месторождений, 4, 72–83.
17. Зайков В.В. (2006) Вулканизм и сульфидные холмы палеоокеанических окраин: на примере колчеданоносных зон Урала и Сибири. М., Наука, 429 с.
18. Злотник-Хоткевич А.Г. (1984) Минеральные продукты палагонитизации субмаринных базальтов и их роль в образовании и локализации колчеданных руд / Метасоматиты и рудообразование. М., Наука, 160–172.
19. Злотник-Хоткевич А.Г. (1989) Железистые и кремнисто-железистые осадки колчеданных месторождений / Кремнисто-железистые отложения колчеданоносных районов. Свердловск, УрО АН СССР, 45–52.
20. Злотник-Хоткевич А.Г., Петрова М.А. (1979) Процессы синвулканического преобразования базальтов в Северных Муrоджарах и связь с ними колчеданноrо оруденения. Геология рудных месторождений, 1, 72–86.
21. Ивлев А.И. (2004) Качарское месторождение – новый взгляд на геологическое строение. Топорковские чтения: Материалы XI Международной научной горно-геологической конференции. Рудный, РИИ, 62–82.
22. Ивлев А.И. (2009) Опыт реконструкции рудообразующих процессов Тургайских магнетитовых месторождений. Уральский геологический журнал, 5 (71), 1–135.
23. Калугин И.А. (1985) Метаморфизм вулканогенно-осадочных железорудных месторождений. Новосибирск, Наука, 148с.
24. Кассандров Э.Г. (2010) Краснополосчатые джеспилиты Алтая и их значение для расшифровки генезиса докембрийских железистых карцитов и скарново-магнетитовых месторождений. Новосибирск, СНИИГГиМС, 165 с.
25. Колотов С.В. (1992) Структура и зональность медноколчеданного месторождения Молодежное. Дисс. на соиск. степ. канд. геол.-мин. наук. Екатеринбург, ИГГ Уро РАН, 20 с.
26. Контарь Е.С., Либарова Л.Е. (1997) Металлогения меди, цинка и свинца на Урале. Екатеринбург, Уралгеолком, 233 с.
27. Коржинский Д.С. (1948) Петрология Турьинских скарновых месторождений меди / Тр. ИГН. Серия рудных месторождений, 10, 148 с.
28. Коржинский Д.С. (1953) Очерк метасоматических процессов / Основные проблемы в учении о магматогенных рудных месторождениях. М., АН СССР, 335–456.
29. Кузнецов А.Ж. (2003) Распределение элементов-примесей в магнетитах Гороблагодатского железорудного месторождения. Известия высших учебных заведений. Геология и разведка, 2003, 5, 21–24.
30. Масленников В.В. (1991) Литологический контроль медноколчеданных руд (на примере Сибайского и Октябрьского месторождений Урала). Свердловск, УрО РАН, 139 с.
31. Масленников В.В. (1999) Седиментогенез, гальмиролиз и экология колчеданоносных палеогидротер-мальных полей (на примере Южного Урала). Миасс, Геотур, 348 с.
32. Масленников В.В. (2004) Гальмиролиз и железонакопление. Топорковские чтения: Материалы XI Международной научной горно-геологической конференции. Рудный, РИИ, 33–45.
33. Масленников В.В. (2012) Морфогенетические типы колчеданных залежей как отражение режимов вулканизма. Литосфера, 5, 96–113.
34. Масленников В.В., Аюпова Н.Р., Белогуб Е.В., Сафина Н.П., Масленникова С.П., Жуков И.Г. (2007) Сульфидно-магнетитовые фации колчеданных месторождений Урала. Уральский минералогический сборник. Миасс, Имин УрО РАН, 37–64.
35. Масленников В.В., Аюпова Н.Р., Масленникова С.П., Третьяков Г.А., Мелекесцева И.Ю., Сафина Н.П., Белогуб Е.В., Ларж Р.Р., Данюшевский Л.В., Целуй-ко А.С., Гладков А.Г., Крайнев Ю.Д. (2014) Токсичные элементы в колчеданообразующих системах. Екатеринбург, РИО УрО РАН, 340 с.
36. Масленников В.В., Зайков В.В. (1991) О разрушении и окислении сульфидных холмов на дне Уральского палеоокеана. Доклады АН СССР, 319 (6), 1434–1437.
37. Масленников В.В., Зайков В.В. (1995) Сульфидные трубы и металлоносные отложения на гидросольфатарных полях вулкана Баранского (о-в Итуруп). Вулканология и сейсмология, 3, 45–58.
38. Масленников В.В., Масленникова С.П., Леин А.Ю. (2019) Минералогия и геохимия древних и современных черных курильщиков. М., РАН, 832 с.
39. Мелекесцева И.Ю., Масленников В.В., Третьяков Г.А. (2022) Диагенез обломочных руд Ишкининского кобальт-медноколчеданного месторождения (Южный Урал): минералого-геохимические данные и термодина¬мическое моделирование. Литосфера, 22 (2), 179–199.
40. Молошаг В.П. (2011) Теллуридная минерализация колчеданных месторождений Урала: новые данные. Литосфера, 6, 91–102.
41. Овчинников Л.Н. (1980) О полигенности скарновых железорудных месторождений. Геология рудных месторождений, 3, 58–73.
42. Овчинников Л.Н. (1998) Полезные ископаемые и металлогения Урала. М., Геоинформмарк, 412 с.
43. Павлов А.Л. (1983) Генезис магматических магнетитовых месторождений. Новосибирск, Наука, 205 с.
44. Петров Г.А. (2019) К вопросу о генезисе месторождений Первого Северного железорудного узла. Литосфера, 19 (3), 451–464.
45. Попов В.Е. (1991) Генезис вулканогенно-осадочных месторождений и их прогнозная оценка. Л., Недра, 287 с.
46. Поротов Г.С., Веселов Е.В. (1983) Формационные особенности Качарского месторождения в Тургайском прогибе. Записки Всесоюзного минералогического общества, 112 (5), 535–547.
47. Прокин В.А., Буслаев Ф.П., Исмагилов М.И. и др. (1988) Медноколчеданные месторождения Урала: Геологическое строение. Свердловск, УрО РАН, 241 с.
48. Пуркин А.В., Денисова Т.А. (1987) Геологические критерии прогнозирования и поисков на Урале скрытых стратиформных медноколчеданных месторождений, сформированных по продуктам субмаринного выветри¬вания базальтов. Свердловск, Уралгеология, 190 с.
49. Рудницкий В.Ф., Алешин К.Б., Кузнецов А.Ж., Иванченко В.С. (2013) Строение магнетитовых залежей Евстюнинского железорудного месторождения на Среднем Урале. Геология рудных месторождений, 55 (6), 546–562.
50. Салихов Д.Н., Масленников В.В., Серавкин И.Б., Беликова Г.И., Галиуллин Б.Г., Никонов В.Н. (2010) Полезные ископаемые республики Башкортостан (руды меди, цинка, свинца). Уфа, Гилем, 376 с.
51. Сафина Н.П., Масленников В.В., Масленникова С.П., Котляров В.А., Данюшевский Л.В., Ларж Р.Р., Блинов И.А. (2015) Полосчатые сульфидно-магнетитовые руды Маукского медно-колчеданного месторождения (Средний Урал): состав и генезис. Геология рудных месторождений, 57 (3), 221–238.
52. Соловьев С.Г. (2011) Железооксидно-золото-медные и родственные месторождения. М., Научный мир, 472 с.
53. Старостин В.И., Кудрявцева Г.П. (1973) Магнетитовая лава древнечетвертичного вулкана Лако (Северное Чили). Геология рудных месторождений, 3, 102–111.
54. Фон-дер-Флаасс Г.С. (1997) Структурно-генетическая модель рудного поля ангаро-илимского типа (Сибирская платформа). Геология рудных месторождений, 38 (6), 530–544.
55. Формозова Л.Н. (1968) Вулканогенно-карбонатная группа рудоносных формаций / Осадкообразование и полезные ископаемые вулканических областей прошлого. Полезные ископаемые (железные, марганцевые руды, фосфориты и бокситы). М., Наука, т. II, 50–123.
56. Чернышева Л.В. (1989) Магнетит / Типоморфизм минералов. М., Недра, 266–287.
57. Чернышева Л.В., Смелянская Г.А., Зайцева Г.М. (1981) Типоморфизм магнетита и его использование при поисках и оценке рудных месторождений. М., Недра, 235 с.
58. Шванов В.Н., Фролов В.Т., Сергеева Э.И. и др. (1998) Систематика и классификации осадочных пород и их аналогов. СПб, Недра, 352 с.
59. Ярош П.Я. (1973) Диагенез и метаморфизм колчеданных руд на Урале. М., Наука, 240 с.
60. Ятимов У.А., Масленников В.В., Аюпова Н.Р., Артемьев Д.А. (2022) Элементы-примеси в магнетите как индикаторы условий образования железных руд месторождения Акташ, Западный Карамазар, Таджикистан. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов, 333 (12), 151–167.
61. Agandi A., Reddy S.M., Plasva D., Vieru C., Selvaraja V., LaFlamme C., Jeon H., Martin L., Takaya Y., Suzuki K. (2018) Subsurface deposition of Cu-rich massive sulphide underneath a Paleoproterozoic seafoor hydrothermal system – the Red Bore prospect,
62. Western Australia. Mineralium Deposita, 218 (53), 1061–1078. https:// doi.org/10.1007/ s00126-017-0790-0
63. Atapour H., Aftabi A. (2017) The possible synglaciogenic Ediacaran hematitic banded iron salt formation (BISF) at Hormuz Island, southern Iran: implications for a new style of exhalative hydrothermal iron-salt system. Ore Geology Reviews, 89, 70–95. doi.org/10.1016/j.oregeorev.2017.05.033
64. Ayupova N.R., Novoselov K.A., Maslennikov V.V., Melekestseva I.Yu., Hollis S., Artemyev D.A., Tessali-na S.G. (2021) The formation of magnetite ores of the Glubochenskoe deposit. Turgai iron belt. Russia: new structural. mineralogical, geochemical, and isotopic constraints. Mineralium Deposita, 56, 103–123. https://doi. org/10.1007/s00126-020-00994-6
65. Chang Z., Shu Q., Meinert L.D. (2019) Skarn deposits of China. Society of Economic Geologists, Special Publication, 22, 189–234. https://doi.org/10.5382/SP.22.06
66. Chen W.T., Zhou M.-F., Li X., Gao J.-F., Hou K. (2015) In-situ LA-ICP-MS trace elemental analyses of magnetite: Cu-(Au-Fe) deposits in the Khetri copper belt in Rajasthan Province, NW India. Ore Geology Reviews, 65, 929–939. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2014.09.035
67. Chung D., Zhou M.-F., Gao J.-F., Chen W.T. (2015) In-situ LA–ICP-MS trace elemental analyses of magnetite: the late Palaeoproterozoic Sokoman iron formation in the Labrador Trough, Canada. Ore Geology Reviews, 65, 917– 928. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2014.09.030
68. Dare S.A., Barnes S.-J., Beaudoin G. (2015) Did the massive magnetite Blava fows of El Laco (Chile) form by magmatic or hydrothermal processes? New constraints from magnetite compositions by LA-ICP-MS. Mineralium Deposita, 50, 607–617. https:// doi.org/10.1007/s00126-014-0560-1
69. Ding T., Ma D., Lu J., Zhang R. (2018) Magnetite as an indicator of mixed sources for W-Mo–Pb–Zn mineralization in the Huangshaping polymetallic deposit, southern Hunan Province China. Ore Geology Reviews, 95, 65–78. https:// doi.org/10.1016/j.oregeorev.2018.02.019
70. Dupuis C., Beaudoin G. (2011) Discriminant diagrams for iron oxide trace element fngerprinting of mineral deposit types. Mineralium Deposita, 46, 319–335. https://doi.org/10.1007/s00126-011-0334-y
71. Flick H., Nesbor H.D. (1990) Iron ore of the Lahn-Dill type formed by diagenetic seeping of pyroclastic sequences – a case study on the Schalstein section at Gansberg (Weilburg). Geologishe Rundshau, 79, 401–415.
72. Galley A.G., Hannington M.D., Jonasson I.R. (2007) Volcanogenic massive sulfde deposits. In: Mineral deposits of Canada: a synthesis of major deposits-types, districts, metallogeny, evolution of geological provinces, and exploration methods. Canada,
73. Geological Association of Canada, Mineral Deposits Division, 5, 141–161.
74. Guo D., Li Y., Duan C., Fan C. (2022) Involvement of evaporite layers in the formation of iron oxide-apatite ore deposits: examples from the Luohe deposit in China and the El Laco deposit in Chile. Minerals, 12 (8), 1043. https://doi. org/10.3390/min12081043
75. Hannington M.D. (2014) Volcanogenic massive sulfde deposits. In: Treatise on Geochemistry, 2nd ed. Oxford, Elsevier, 13, 463–488.
76. Hitzman M.W., Oreskes N., Einaudi M.T. (1992) Geological characteristics and tectonic setting of Proterozoic iron oxide (Cu-U-Au-REE) deposits. Precambrian Research, 58, 241–287. https://doi.org/10.1016/0301-9268(92)90121-4
77. Hummel K. (1922) Die Entstehung eisenreicher Gesteine durch Halmyrolyse (=submarine Gesteinszersetzung). Geologische Rundschau, 13 (2), 97– 136.
78. Lydon J.W. (1984) Ore deposits models–8. Volcanogenic massive sulfde deposit. Part 1: a descriptive models. Geoscience Canada, 11 (4), 195–202.
79. Makvandi Sh., Ghasemzadeh-Barvarz M., Beau-doin G., Grunsky E., McClenaghan M.B., Duchesne C. (2016) Principal component analysis of magnetite composition from volcanogenic massive sulfde deposits: Case studies from the Izok lake (Nunavut. Canada) and Halfmile lake (New Brunswick. Canada) deposits. Ore Geology Reviews, 72, 60–85. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2015.06.023
80. Maslennikov V.V., Ayupova N.R., Herrington R.J., Danyushevskiy L.V., Large R.R. (2012) Ferruginous and manganiferous haloes around massive sulphide deposits of the Urals. Ore Geology Reviews, 47, 5–41. https://doi. org/10.1016/j.oregeorev.2012.03.008.
81. Maslennikov V.V., Ayupova N.R., Safna N.P., Tseluyko A.S., Melekestseva I.Yu., Large R.R., Herrington R.J., Kotlyarov V.A., Blinov I.A., Maslennikova S.P., Tessali-na S.G. (2019) Mineralogical Features of ore diagenites in the Urals massive sulfde deposits, Russia. Minerals, 9 (3), 150. https://doi.org/10.3390/ min9030150
82. Mills R.A., Elderfeld H. (1995) Rare earth element geochemistry of hydrothermal deposits from the active TAG mound, 26°N Mid-Atlantic Ridge. Geochimica et Cosmochimica Acta, 59, 3511-3524. https://doi. org/10.1016/0016-7037(95)00224-N
83. Nadoll P., Angerer T., Mauk J.L., French D., Walshe J. (2014) The chemistry of hydrothermal magnetite: a review. Ore Geology Reviews, 61, 1–32. https://doi.org/10.1016/j. oregeorev.2013.12.01
84. Nadoll P., Mauk J., Hayes T., Koenig A., Box S. (2012) Geochemistry of magnetite from hydrothermal ore deposits and host rocks of the mesoproterozoic belt supergroup, United States. Economic Geology, 107, 1275–1292. https:// doi.org/10.2113/econgeo.107.6.1275
85. Novoselov K., Belogub E., Shilovkich V., Artemyev D., Blinov I., Filippova K. (2023) Origin of ironstones of the Udokan Cu deposits (Siberia, Russia): A key study using SEM and LA-ICP-MS. Journal of Geochemical Exploration, 249, 107221. https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2023.107221
86. Prokin V.A., Buslaev F.P. (1998) Massive cooper-zinc sulphide deposits in the Urals. Ore Geology Reviews, 14, 1–69. https://doi.org/10.1016/S0169-1368(98)00014-6
87. Sebert C., Hunt J., Foreman I.J. (2004) Geology and lithogeochemistry of Fyre Lake copper-cobalt-gold sulfde-magnetite deposit, southeastern Yukon. Yukon Geological Survey, Open File 2004-17, 46.
88. Tornos F., Velasco F., Hanchar J.M. (2017) The magmatic to magmatic-hydrothermal evolution of the El Laco deposit (Chile) and its implications for the genesis of magnetite-apatite deposits. Economic Geology, 112, 1595– 1628. https://doi.org/10.5382/econgeo.2017. 4523
89. Troll V.R., Weis F.A., Jonsson E., Andersson U.B., Majidi S.A., Hogdahl K., Harris C., Millet M.A., Chinnasamy S.S., Kooijman E., Nilsson K.P. (2019) Global Fe–O isotope correlation reveals magmatic origin of Kiruna-type apatite-iron-oxide ores. Nature
90. Communication, 10, 1712 https:// doi.org/10.1038/s41467-019-09244-4.
91. Wang Ch., Shao Y., Zhang X., Dick J., Liu Zh. (2018) Trace element geochemistry of magnetite: implications for ore genesis of the Huanggangliang Sn-Fe deposit, Inner Mongolia, Northeastern China. Minerals, 8, 195. https://doi. org/10.3390/min8050195