Самородное железо в долеритах Айхальского силла (первая находка в Якутии)

В трапповом интрузиве, перекрывающем кимберлитовую тр. Заря, вблизи п. Айхал установлено массивное проявление самородного железа в виде желвакообразных сегрегаций весом до 400 кг. Кроме крупных сегрегаций самородное железо установлено и в виде капель в породообразующих минералах долеритов, окаймляющих желваки железа. По петрохимическим показателям долериты силла принадлежат типичным толеитам, выполняющим траппы Сибирской платформы, и соответствуют низкотитанистым базитам (TiO₂ ~ 1 %) повышенной магнезиальности (Mg# = 56–63), прошедшим глубинный (докамерный) этап кристаллизации расплава.

Доминирующим минералом в желваках является самородное железо, в подчиненном количестве присутствуют когенит (Fe₃C), троилит (FeS) и магнетит (Fe₃O₄). Рентгенофазовым анализом установлено, что самородное железо отвечает структуре a-Fe с параметром элементарной ячейки a = 0,2860 нм. Твердость, измеренная по Бринеллю, находится в пределах 110–117 единиц HB. Рентгеноспектральный анализ показал, что самородное железо относится к высокоуглеродистой разновидности (содержание углерода находится в пределах 2,14–4,02 мас. %). Высокое содержание углерода предполагает, что в металлографическом аспекте железо представляет собой сплав Fe–C. Низкое содержание Ni (менее 1 %) в самородном железе дает основание относить его к минеральному виду – ферриту. Предполагается, что основным условием для возникновения самородного железа в макроколичествах в траппах является фракционирование базитового расплава в глубинной (около 40 км от палеоповерхности) промежуточной камере. В этой обстановке в ходе флюидномагматического взаимодействия базальтового расплава с высокотемпературным интрателлурическим флюидом, обладающим восстановительными свойствами, происходит диспергирование первично однородной базальтовой жидкости на ликваты на силикатной и металлической основе. Именно тонкодисперсное состояние флюидно-магматической системы обусловило реализацию самородной фазы нахождения, прежде всего, железа.

1. Medenbach O., El Goresy A. Ulvöspinel in native iron-bearing assemblages and the origin of these assemblages in basalts from Ovifak, Greenland, and Bühl, Federal Republic of Germany // Contrib. Miner. and Petrol. 1982. V. 80, N 4. P. 358-366. https://link.springer.com/ article/10.1007/BF00378008#Bib1

2. Bird T.M., Goodrich C.A., Weathers M.S. Petrogenesis of Vivhag iron, Disko Island, Greenland // J. Geophys. Res. 1981. V. 86, N 12. P. 11787–11805. https://doi. org/10.1029/JB086iB12p11787

3. Ulff-Mǿller F. Solidification History of the Kidlit lens: immiscible metal and sulphide liquids from a basaltic dyke on Disko, Central West Greenland // J. of Petrology. 1985. V. 26, N 1. P. 64–91.

4. Данилов М.А., Юшкин Н.П. Первая находка олигоценовой лавы с самородным железом на севере Русской платформы // Докл. АН СССР. 1979. Т. 249,

5. № 6. С. 1430–1432.

6. Округин А.В., Томшин М.Д., Левашов В.К., Панков В.Ю. Проявления самородного железа в траппах Сибирской платформы // Трапповый магматизм Сибирской платформы в связи с тектоникой и поисками полезных ископаемых // Тез. докл. 4-й краевой трапповой конференции. Красноярск, 1983. С.110–112.

7. Самородное металлобразование в платформенных базитах // Олейников Б.В., Округин А.В., Томшин М.Д., Левашов В.К., Варганов А.С., Копылова А.Г., Панков В.Ю. Якутск, 1985. 188 с.

8. Рябов В.В., Павлов А.Л., Лопатин Г.Г. Самородное железо сибирских траппов. Новосибирск: Наука, 1985. 168 с.

9. Копылова А.Г., Томшин М.Д. Самородное железо в земных горных породах // Наука и техника в Якутии. 2018. № 1. С. 52–55.

10. Копылова А.Г., Томшин М.Д., Васильева А.Е., Салихов Р.Ф., Матушкин А.И. Первая находка самородного железа в траппах Якутии // Геология и минеральносырьевые ресурсы Северо-Востока России // Матер. IX Всеросс. науч.-практ. конф-ции. Т. II. Якутск: Изд-во Ин-та Мерзлотоведения СО РАН, 2019. С. 69–72.

11. Томшин М.Д., Копылова А.Г., Тян О.А. Петрохимическое разнообразие траппов восточной периферии Тунгусской синеклизы // Геология и геофизика. 2005. Т. 46, № 1. С. 72–82.

12. Копылова А.Г., Томшин М.Д. Геохимия траппов восточной окраины Тунгусской синеклизы // Отечественная геология. 2011. № 5. С. 80–88.

13. Вегман Е.Ф., Жеребин Б.Н., Похвиснев А.Н., Юсфин Ю.С. Производство черных металлов и сплавов. М.: Академкнига, 2004. 774 с.

14. Минералы. Справочник. Т. 1. М.: Изд-во АН СССР, 1960. 617 с.

15. Старицкий Ю.Г. Самородное железо и медь с реки Курейки // Зап. ВМО. 1965. Т. 94, вып. 5. С. 580–582.

16. Vaasjoki O. On basalt rocks with native iron in Disko, west Greenland // Bull. Commiss. Geol. Finlande. 1965. N 218. P. 85–97.

17. Pedersen A.K. Non-stoichiometric magnesian spinels in shale xenoliths from a native iron-bearing andesite of Asuk, Dicko, Central West Greenland // Contrib. Mineral. and Petrol. 1978. V. 67, N 3. P. 397–407.

18. Золотухин В.В., Васильев Ю.Р. Особенности механизма формирования некоторых трапповых интрузий Сибирской платформы // Самородное минералообразование в магматическом процессе. М.: Наука, 1967. 232 с.

19. Левашов В.К., Томшин М.Д., Глушков В.М. Новое местонахождение самородного железа на Сибирской платформе // Самородное металлообразование в магматическом процессе. Якутск, 1991. C. 4–9.

20. Kopylova A.G. Native iron from basites and its geochemistry // Magmatism of the Earth and related strategic metal deposits Proceeding of XXXIV International Conference. 2017. P. 112–115.

21. Олейников Б.В., Округин А.В. Ферритизация базальтовых расплавов и ее петрохимическое значение // Минералогия и геохимия ультраосновных и базитовых пород Якутии. Якутск, 1981. C. 5–19.

22. Коржинский Д.С. Проблемы петрографии магматических пород, связанных сквозьмагматическими растворами и гранитизацией // Магматизм и связь с ними полезных ископаемых. М.: Изд-во АН СССР, 1955. С. 220–234.

23. Кузнецов Ю.А., Изох Э.П. Геологические свидетельства интрателлурических потоков тепла и вещества как агентов метаморфизма и магмообразования // Проблемы петрологии и генетической минералогии. Т. 1. М.: Наука, 1969. С. 7–20.

24. Ларин В.Н. Гипотеза изначально гидридной Земли (новая глобальная концепция). М.: Недра, 1980. 216 с.

25. Панков В.Ю. Особенности эволюции базальтовой магмы в восстановительных условиях // Самородное металлообразование в магматическом процессе: Сборник научных трудов. Якутск, 1991. С. 48–61.

26. Олейников Б.В., Томшин М.Д., Округин А.В. Петрологические черты докамерной эволюции магмы платформенных базитов // Изв. АН СССР. Сер. геол. 1980. № 1. С. 52–71.

27. Шуколюков Ю.А., Верховский А.Б., Друбецкий Е.Р. и др. Поиски изотопных признаков мантийного происхождения вещества самородных металлов в трапповых породах // Геохимия. 1981. № 10. С. 1442–1452.

28. Олейников Б.В., Округин А.В., Томшин М.Д., Левашов В.К. Самородное металлообразование в платформенных базитах // Самородные металлы в изверженных породах. Ч. 1. Якутск, 1985. С. 3–6.

29. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. М.: Химия, 1982. 400 с.

30. Левашов В.К., Округин А.В. Оценка физических условий формирования сегрегаций самородного железа в базальтовом расплаве // Геохимия и минералогия базитов и ультрабазитов Сибирской платформы. Якутск, 1984. С. 54–62.