Intergrowths of the sperrylite and hollingworthite from copper-nickel sulfide ores at Baikal and Norilsk deposits

Primary (non-metamorphosed) Cu-Ni sulphide ores of pyrrhotite composition contain intergrowths of sperrylite PtAs₂ and hollingworthite RhAsS metacrystals in the Norilsk and Baikal deposits. Pyrrhotite of these ores is enriched in Rh (up to 31 ppm g/t); it contains a noticeable impurity of Ru and arose during the subsolidus transformation of high-temperature sulphide solid solution Mss (an efflorescence of sulphide Fe-Cu-Ni melt). Norilsk ores contain a significant amount of sperrylite metacrystals, the latest of pneumatolytic (fluid-metasomatic) Pd, Pt, Au and Ag minerals. The composition of Norilsk sperrylite is usually close to PtAs₂. Small-sized sperrylite metacrystals contain up to 11 wt. % of Sb in ore zones with geversite PtSb₂, stibiopalladinite Pd₅Sb₂ and naldrettite Pd₂Sb abundance. An absence of sperrylite is the feature of low-sulphide ores of the hyperbasite-basite Yoko-Dovyren pluton (baikalides at Northern Baikal region), whereas single sperrylite metacrystals occur only in pluton contact zones near the series of hornfelsed pyrite-bearing black shales. Sperrylite is developed significantly in Cu-Ni sulphide ores of the Baikal deposit, located in the lower exo- and endocontact of the Yoko-Dovyren pluton at the boundary with hornfelsed pyrite-bearing black shales series. Sperrylite in pyrrhotite ores of the Norilsk and Baikal deposits is a product of interaction of As- and Pt-rich fluids with pyrrhotite. Obviously, these fluids extracted Rh (as well as Ru and Ir) from pyrrhotite solid solution. As a result, sperrylite and hollingworthite intergrowths occurred. Composition of the sperrylite from intergrows with hollingworthite is (Pt_0.985Rh_0.015)₁(As_1.965Se_0.035)₂ (Norilsk) and (Pt_0.985Rh_0.015)₁(As_1.935Sb_0.065)₂ (Baikal). Norilsk hollingworthite rich in platinum; its composition is (Rh_0.63Pt_0.22Ru_0.10Ir_0.04)_0.99As_1.01S_0.99Se_0.01. Baikal hollingworthite crystals are sectorial: some of the growth sectors contain platinum, their composition corresponds to (Rh_0.84Pt_0.05Ir_0.02Co_0.04N_i0.03Fe_0.02)_1.00 As_0.99S_1.00Se_0.01, whereas other growth sectors are poor in platinum — (Rh_0.85Ir_0.01Co_0.08Ni_0.04Fe_0.02)_1.00As_0.98S_1.00Se_0.02.

1. Балмасова Е.А., Смольская Л.С., Лопатина Л.А. и др. Самородный осмий и иридосмин Гулинского массива // Докл. РАН. 1992. Т. 323. С. 748-751.

2. Бегизов В.Д., Завьялов Е.Н., Хвостова В.П. Минералы лаурит — эрлихманитовой и холингвортит — ирарситовой серий уральских россыпей // Зап. ВМО. 1976. Ч. 101. С. 112-118.

3. Высоцкий Н.К. Месторождения платины Исовского и Нижне-Тагильского районов на Урале // Тр. Геол. ком. Новая серия. Вып. 62. СПб., 1913. 694 с.

4. Генкин А.Д. Минералы платиновых металлов и их ассоциации в медно-никелевых рудах Норильского месторождения. М.: Наука, 1968. 106 с.

5. Годлевский М.Н. Магматические месторождения // Генезис эндогенных месторождений. М.: Недра, 1968. С. 7-83.

6. Евстигнеева Т.Л., Ким А.А., Некрасов И.Я. О деарсенизации сперрилита в природе // Минерал. ж. 1990. Т. 12, № 3. С. 90-96.

7. Изох А.Э., Майорова О.Н. Родийсодержащий сперрилит из Номгонского комплекса (Монголия) // Докл. АН СССР. 1990. Т. 313. С. 1212-1215.

8. Качаровская Л.Н. Сульфидные медно-никелевые руды Йоко-Довыренского расслоенного плутона (состав и условия образования): Дисс. ... канд. геол.-мин. наук. Улан-Удэ, 1986. 180 с.

9. Коваленкер В.А., Лапутина И.П., Павлов Е.Г. О распаде природного твердого раствора в системе PbS — PbTe // Упорядоченность и распад твердых растворов в минералах. М.: Наука, 1979. С. 185-190.

10. Кулагов Э.А. Особенности минерального состава руд месторождения Норильск-I: Дисс. ... канд. геол-мин. наук. М.: МГУ, 1968. 239 с.

11. Мочалов А.Г. Замечательные минералы платины массива Кондёр (Хабаровский край) // Минералогический альманах. Т. 23, вып. 3. 2019. 117 с.

12. Мочалов А.Г. Новый осмиево-платиновый минерально-геохимический тип зональных габбро-пироксенит-дунитовых массивов на юге Корякского нагорья (Россия) // Докл. РАН. 2009. Т. 426, № 2. С. 226-231.

13. Назимова Ю.В., Зайцев В.П., Мочалов А.Г. Минералы платиновой группы габбро-пироксенит-дунитового массива Гальмоэнан южной части Корякского нагорья // Геология рудных месторождений. 2003. Т. 45, № 6. С. 547-565.

14. Орсоев Д.А., Рудашевский Н.С., Крецер Ю.Л., Конников Э.Г. Благороднометальная минерализация малосульфидного оруденения в Йоко-Довыренском расслоенном массиве // Докл. РАН. 2003. Т. 390, № 4. С. 233-237.

15. Рудашевский Н.С., Мочалов А.Г., Бегизов В.Д. и др. Инаглиит PbCu3(Ir,Pt)6S16 — новый минерал // Зап. ВМО. 1984а. Ч. 113. С.3712-76171.6

16. Рудашевский Н.С., Мочалов А.Г., Трубкин Н.В. и др. Кондёрит Cu3Pb(Rh,Pt,Ir)8S16 — новый минерал // Зап. ВМО. 1984б. Ч. 113. С. 703-712.

17. Спиридонов Э.М. Норильские рудоносные интрузивы и сульфидные руды. К 120-летию М.Н. Годлевского // Отечественная геология. 2022. № 6. С. 95-116.

18. Спиридонов Э.М. Рудно-магматические системы Норильского рудного поля // Геология и геофизика. 2010. Т. 51. С. 1356-1378.

19. Спиридонов Э.М., Беляков С.Н., Япаскурт В.О., Коротаева Н.Н. Норильское рудное поле: прямое доказательство пневматолитового генезиса минералов палладия в сплошных сульфидных рудах // Новые идеи в науках о Земле. 2019. Т. II. С. 380-383.

20. Спиридонов Э.М., Голубев В.Н., Гриценко Ю.Д. Изотопный состав свинца галенита, алтаита и интерметаллидов палладия сульфидных руд Норильского рудного поля // Геохимия. 2010. Т. 55, № 8. С. 867-875.

21. Спиридонов Э.М., Кулагов Э.А., Куликова И.М. Платинисто-палладистый тетрааурикуприд и ассоциирующие минералы в рудах месторождения Норильск-I // Геология рудных месторождений. 2003. Т. 45, № 3. С. 267-277.

22. Спиридонов Э.М., Кулагов Э.А., Серова А.А. и др. Генетическая минералогия Pd, Pt, Au, Ag, Rh в норильских сульфидных рудах // Геология рудных месторождений. 2015. Т. 57, № 5. С. 447-476.

23. Степанов В.К., Туровцев Д.М. Многофакторные модели медно-никелевых месторождений норильского типа // Тр. ЦНИГРИ, 1988. Вып. 223. С. 86-94.

24. Barkov A., Alapieti T., Laajoki K. Osmian hollingworthite and rhodian cobaltite — gersdorffite from the Lukkulaisvaa-ra layered intrusion, Russian Karelia // Mineral. Mag. 1996. Vol. 60. P. 973-978.

25. Barkov A.Y., Fleet M.E. An unusual association of hydrothermal platinum-group mineral from the Imandra layered complex, Kola peninsula, NW Russia // Canad. Mineral. 2004. Vol. 42. P. 455-467.

26. Botelho N.F., Moura M.A., Peterson R.C., et al. Kalungaite, PdAsSe, a new platinum-group mineral from the Buraco do Ouro gold mine, Calalcante, Goi'yas State, Brazil // Mineral. Mag. 2006. Vol. 70. P. 123-130.

27. Cabri L.J., Laflamme J.H.G., Stewart J.M. Platinum-group minerals from Onverwacht. II. Platarsite, a new sulfoarsenide of platinum // Canad. Mineral. 1977. Vol. 15. P. 385-388.

28. Dare S.A.S., Barnes S.-J., Prichard H.M., Fisher P.C. The timing and formation of platinum-group minerals from the Creighton Ni-Cu-PGE sulfide deposit, Sudbury, Canada: early crystallization of PGE-rich sulfarsenides // Econ. Geol. 2010. Vol. 105. P. 1071-1100.

29. Gervilla F., Papunen H., Kojonen K. Pt-, Pd- and Au-rich arsenide from the Kylmakoski Ni-Cu deposit (Vammala Nickel Belt, SW Finland) //Mineral. Petrol. 1998. Vol. 64. P. 163-185.

30. Johan Z., Ohnenstetter M., Slansky E. Platinum mineralization in the Alaskan-type intrusive complexes near Fifield, New South Wales, Australia. 1. Platinum-group minerals in clinopyroxenites of the Kelvin Grove Prospect, Owendale intrusion // Mineral. Petrol. 1989. Vol. 40. P. 289-309.

31. Kinloch E.D., Peyerl W. Platinum-group minerals in various rock types of the Merensky Reef: genetic implications // Econ. Geol. 1990. Vol. 85. P. 537-555.

32. Malitch K.N., Merkle R.K.W. Ru-Os-Ir-Pt and Pt-Fe alloy from the Evander goldfield, Witwatersrand basin, South Africa: detrital origin inferred from compositional and osmiumisotope data // Canad. Mineral. 2004. Vol. 42. P. 631-650.

33. Moreno T., Prichard H.M., Lunar R.et al. Formation of a secondary platinum-group mineral assemblage in chromitites from the Herbeira ultramafic massif in Cabo Ortegal, NW Spain // Eur. J. Mineral. 1999. Vol. 11. P. 363-378.

34. Mostert A.B., Hofmeyr P.K., Potgieter G.A. The platinum group mineralogy of the Merensky Reef at the Impala platinum mines, Bophuthatswana // Econ. Geol. 1982. Vol. 77. P. 1385-1394.

35. Naldrett A.J. Magmatic sulfide deposits. Geology, geochemistry and explaration. Berlin; Heidelberg; N.Y.: Springer, 2004. 727 p.

36. Ohnenstetter D., Watkinson D.H., Dahl R. Zoned holling-worthite from the Two Duck Lake intrusion, Coldwell complex, Ontario // Amer. Mineral. 1991. Vol. 76. P. 1694-1700.

37. Olivo G.R., Theyer P. Platinum-group minerals from the McBratney PGE-Au prospect in the Flin Flon greenstone belt, Manitoba, Canada // Canad. Mineral. 2004. Vol. 42. P. 667-681.

38. Prichard H.M., Ixer R.A., Lord R.A., et al. Assemblages of platinum-group minerals and sulfides in silicate lithologies and chromite-rich rocks within the Shetland ophiolite // Canad. Mineral. 1994. Vol. 32. P. 271-294.

39. Seabrook C.L., Prichard H.M., Fisher P.C. Platinum-group minerals in the Raglan Ni-Cu sulfide deposit, Cape Smith, Quebec, Canada // Canad. Mineral. 2004. Vol. 42. P. 485-497.

40. Spiridonov E.M., Orsoev D.A., Ariskin A.A., et al. Germanium-rich palladium minerals — palladogermanide Pd2Ge, Ge-paolovite Pd2(Sn, Ge), zvyagintsevite — in sulfide-bearing anorthosites of the Yoko-Dovyren pluton, Baikal region // Geochemistry International. 2019a. Vol. 57, N 5. P. 600-603.

41. Spiridonov E.M., Orsoev D.A., Ariskin A.A., et al. Hg- and Cd-bering Pd, Pt, Au and Ag minerls in sulfide-bearing mafic and ultramafic rocks of the Yoko-Dovyren pluton in Baikalides of the Northern Baikal region // Geochemistry International. 2019b. Vol. 57, N 1. P. 42-55.

42. Spiridonov E.M., Serova A.A., Kulikova I.M., Zhukov N.N. Metamorphic-hydrothermal Ag-Pd-Pt mineralization in the Norilsk sulfide ore deposit, Siberia // Canad. Mineral. 2016. Vol. 54. P. 429-452.

43. Stumpfl E.F., Clark A.M. Hollingworthite, a new rhodium mineral identified by electronprobe microanalysis // Amer. Mineral. 1965. Vol. 50. P. 1068-1074.

44. Szymanski J.T. The crystal structure of platarsite, Pt(As,S)2, and a comparison with sperrylite, PtAs2 // Canad. Mineral. 1979. Vol. 17. P. 117-123. 2

45. Tarkian M., Koopmann G. Platinum-group minerals in the Santo Tomas II (Philex) porphyry copper-gold deposit, Luzon Island, Philippines // Mineral. Deposita. 1995. Vol. 30. P. 39-47.

46. Tarkian M., Prichard H.M. Irarsite-hollingworthite solid solution series and other associated Ru-, Os-, Ir-and Rh-bearing PGM from the Shetland ophiolite complex // Mineral. Deposita. 1987. Vol. 22. P. 178-184.

47. Wagner P.A., Mellor E.T. On platinum bearing hortonolite dunite of the Lydenburg district, Transvaal // Trans. Geol. Soc. South Africa. 1925. Vol. 28. P. 1-18.

48. Wells H.H. Sperrylite, a new mineral // Amer. J. Sci. 1889. Vol. 37. P. 67-70.