Выделяются следующие группы месторождений платины: 1) магматические, 2) гидротермальные и 3) россыпи. Основное значение в промышленном отношении имеют магматические месторождения и россыпи.
Магматические месторождения
В группе магматических месторождений выделяются следующие промышленные типы: 1) гистеромагматидеские хромит-платиновые месторождения (уральский тип); 2) собственно магматические месторождения комплексных платина-хромит-медно-никелевых руд (бушвельдский тип); 3) ликвационные медь-никель-платиновые месторождения (норильский тип).
Месторождения уральского типа
Месторождения, платины на Урале связаны с дунитами, пироксенитами, иногда перидотитами. Развиты они в пределах габбрового пояса Урала. В ряде пунктов среди габбро обнажаются дуниты, окаймленные пироксенитами. Согласно А. Н. Заварицкому, все эти породы, включая габбро, представляют собой продукты магматической дифференциации единого плутона, из которых первыми кристаллизовались дуниты. Все массивы дунитов содержат платину, находящуюся в рассеянном виде. Содержание ее, по данным Н. К. Высоцкого, колеблется от 0,0027 до 0,095 г/т. Такое содержание при современном уровне техники не является промышленным, но за счет разрушения платиноносных дунитов образуются россыпи в реках и логах, разрезающих эти массивы.
Помимо рассеянной платины в дунитах выявляются также хромитовые скопления, с которыми ассоциирует платина. Такие скопления залегают в форме гнезд, а также своеобразных трубообразных рудных тел.
В хромитовых скоплениях устанавливается повышенное содержание платины. Хромиты, ассоциирующие с платиной, характеризуются развитием своеобразных текстур, приближающихся к петельчатым, пятнистым, брекчиевым. Платина содержит железо, иридий и осмий. В некоторых образцах содержание железа составляет 12—20%.
Из платиноносных типичным является пироксенито-дунитовый массив общей площадью 42 км2, который залегает согласно среди вмещающих пород и имеет лакколитообразную форму; падение восточное. На глубине примерно 2 км он выклинивается (по гравиметрическим данным) Центральная часть массива (около 70% объема) сложена дунитами, которые к периферии сменяются оливиновыми и магнеготовыми пироксенитами. Границы между этими породами резкие и извилистые; нередко пироксениты в виде языков глубоко (на десятки, сотни метров) вдаются в дунитовое ядро массива. Дуниты серпентинизированы, в виде акцессориев содержат хромит, гранат (уваровит), хромистый клинохлор. Встречаются шлиры густо вкрапленных и сплошных хромитов.
Коренные месторождения платины приурочены к центральной части дунитового массива. Платина ассоциирует со скоплениями мелкозернистого хромита, реже находится в самом дуните, вне хромитовых сегрегаций. По составу она относится к ферроплатине или поликсену.
По времени образования платина является поздней эпигенетичной, наложенной на первичные пироксениты и даже на метасоматический титаномагнетит. По мнению И. А. Малахова [1969 г.] пироксенит обнаруживает признаки метасоматического развития по дуниту.
Долгое время геологи придерживались представления, впервые высказанного Н. К. Высоцким, что платина и ассоциирующие с ней хромиты являются раннемагматическими образованиями и кристаллизовались до породообразующих оливинов. Однако А. П. Карпинский, учитывая развитие брекчиевых и нодулярных текстур в хромитах, пришел к выводу, что эти месторождения являются взрывными и их образование близко к образованию алмазоносных кимберлитов. В дальнейшем исследования А. Н. Заварицкого убедительно показали, что платина не принадлежит к ранним образованиям, кристаллизующимся до ортосиликатов. А. Н. Заварицкий предположил, что выделение платины в ультраосновных породах было вызвано распадом определенных соединений, в виде которых она находилась в магматическом расплаве: Парагенезис платины и хромистого железняка дает возможность предполагать, что в эти соединения входили также хром, железо и, вероятно, другие элементы. Выделение металлической платины произошло в результате распада таких соединений.
В дальнейшем идею позднемагматического образования платиновых месторождений развил А. Г. Бетехтин [1935 г.]. Он показал, что платина ксеноморфна по отношению к хромитам. Вместе с тем А. Г. Бетехтин доказал, что в определенных условиях остаточный расплав, содержащий соединения хрома, может обогатиться летучими и прежде всего группой ОН, а также бором. В результате дуниты, вмещающие хромитовые скопления, подвергаются серпентинизации и в них, кроме того, в некоторых случаях возникают хромгранат, хромхлорит и даже хромтурмалин. Проведенные исследования позволили А. Г. Бетехтину отнести подавляющее большинство хромитовых месторождений, в том числе платиноносные хромиты, к типу гистеромагматических образований, в отличие от акцессорных хромшпинелидов, являющихся протомагматическими (раннемагматическими).
Месторождения бушвельдского типа
Месторождения этого типа связаны с Бушвельдским лополитом (ЮАР), кратко описанным нами при характеристике хромитовых месторождений. Однако здесь следует отметить, что лополитообразная форма залегания основных — ультраосновных пород в последнее время отрицается геофизиками на том основании, что в Центральной части граниты не подстилаются ультрабазитами. Предполагается, что бушвельдский комплекс формировался в несколько стадий по типу не полностью замкнутых кольцевых даек, которые в западной части залегают согласно, а в восточной — секут породы Трансваальской системы. Платиновое оруденение приурочено к верхней части так называемой Критической зоны, характеризующейся интенсивной стратификацией пород (нориты, пироксениты, анортозиты, перидотиты). Здесь выделяется горизонт пород, состоящий из двух полос норитов, обогащенных сульфидами (первый и второй рифы Меренского), разделенных между собой и перекрытых пластообразными залежами платиноносных хромитов.
Мощность горизонтов Меренского 1,5—8 м, а общая мощность пород, несущих платиновое оруденение, 15—20 м. Прослеживаются они, так же как и хромитовые полосы, на огромные расстояния, а именно: 1) в округах Рюстенбург и Претория на 290 км; 2) в округах Лиденберг и Питсбург на 160 км; 3) в округе Потгитерстест на 65 км. Вся стратифицированная пачка пород вместе с рифами Меренского падает внутрь массива под углом 10—25°.
Характерно, что нижняя граница рифов Меренского резкая, а верхняя постепенная. Они сложены гиперстеном и бронзитом, в небольшом количестве присутствуют полевой шпат и диаллаг. Развиты сульфиды (в количестве 2—3%): пирротин, пентландит, халькопирит, сперрилит (PtAs2), куперит (PtS), стнбиопалладинит (Pd3Sb), арсенопалладинит (Pd3As), брэггит (Pt, Pd, Ni)S, монгеит (Pt, Pd), (Те, Bi)2, меренкскит (Pd, Pt), (Те, Bi)2. В платиновых минералах, а также в стибиопалладините содержатся палладий, осмий, иридий, родий, частично золото и серебро. В хромитах все эти минералы отсутствуют, а платина представлена в самородном виде. Содержание платиноидов в руде в целом высокое (от 3 до 18 г/т). Наиболее богатые по содержанию платины месторождения известны в округе Рюстенбург, где они отрабатываются на протяжении 12 км. Оруденение концентрируется у верхнего и особенно у нижнего контактов рифов, где минерализация сосредоточена в узкой полосе шириной 5 см. Основной платиновый минерал здесь ферроплатина, ассоциирующая с хромитами. В верхнем контакте платиноиды встречаются в основном в виде сульфидов и диарсенидов — сперрилита и куперита в сопровождении окислов железа и кобальта.
На некоторых участках наблюдаются усложнения пластообразной формы рудных тел, вызванные развитием куполов и столбообразных тел. Благодаря развитию куполовидных вздутий (куполов) происходит утонение мощности рифа и одновременно уменьшается содержание платиноидов. Столбообразные тела характеризуются более крупными размерами (их диаметр колеблется от 15 до 50 м) и имеют спиралеподобный вид. На глубину они прослеживаются до 30 м.
Большой интерес вызывают своеобразные месторождения, развитые в верхней части дифференцированной зоны и представленные платиноносными крутопадающими телами гортонолитовых дунитов. В районе Лиденбурга разрабатываются только три трубообразных тела. Диаметр их колеблется от 10—20 до 100 м. Содержание самородной платины возрастает по восстанию и от периферии к центру трубок (от 3—10 до 65 г/т) и достигает максимума там, где оливиновая порода имеет пегматоидный облик, содержит крупные кристаллы роговой обманки и биотита.
Магматические месторождения платины известны также в Зимбабве, Сьерра-Леоне и Алжире.
В Зимбабве оруденение приурочено к так называемому «сульфидному слою» среди ультраосновных пород Великой Дайки. К востоку от Селукве почти на 50 км прослеживаются два-три таких платиноносных горизонта в пироксенитах мощностью от 0,9 до 3 м. Платина встречается в виде тонкокристаллического и рассеянного сперрилита.
В отношении. генезиса месторождений платины бушвельдского типа высказываются различные предположения. Наиболее распространено мнение о раннемагматическом формировании оруденения, накапливавшегося в нижней части стратифицированного плутона в связи с протокристаллизацией. Исходя из этого представления удовлетворительно объясняется распространение рудоносных слоев на огромной площади.
Однако некоторые исследователи придерживаются мнения о позднемагматическом происхождении платиноносных хромитов, характеризующихся высоким содержанием трехвалентного железа, а также несущих медно-никелевое сульфидное оруденение, ассоциирующее с минералами платины. Это представление подтверждается фактом нахождения платинового оруденения того же состава в зоне скарнов месторождения Ватсберг. Здесь наблюдаются крупные кристаллы сперрилита и куперита, развитые в гранатовых скарнах. Баддингтон отнес это месторождение к ксенотермальному типу.
Месторождения норильского типа
Поскольку сульфидные медно-никелевые месторождения были подробно охарактеризованы (см. «Месторождения никеля»), здесь приводятся только некоторые дополнительные сведения, касающиеся особенностей локализации платиновых минералов.
В рядовых рудах Сёдбери содержание платиноидов колеблется от 0,1 до 1,5 г/т (среднее 0,77 г/т). Платиноиды присутствуют в виде сперрилита, фрудита PdBi2, майченерита PdBi2 (?), а также в виде изоморфной примеси в сульфидах меди, никеля и железа. Наиболее обогащены платиной руды на руднике Фруд, для которых характерно высокое содержание меди. Здесь отмечается увеличение содержаний платиноидов с глубиной от 5 до 20 г/т.
Для Норильского месторождения А. Д. Генкиным [1968] установлено, что число платиновых минералов увеличивается по мере возрастания в рудах содержания халькопирита и кубанита, а также в висячих боках жил. Платиновые минералы выделяются позднее пирротина, пентландита и халькопирита и близкоодновременно с самородным золотом и галенитом, которые встречаются в некоторых жилах. Исследования показали, что платиновые минералы возникли из остаточного расплава, обогащенного летучими компонентами. Особенностью состава платиновых минералов является сочетание в них металлов платиновой группы с оловом, свинцом, мышьяком, висмутом и другими элементами. В рудах широко развиты минералы палладия (высоцкит, звягинцевит и разновидности — твердые растворы Pd, Pt, Pb, Sn). Из платиновых минералов наиболее широко распространены ферроплатина, самородная платина и сперрилит.
Гидротермальные месторождения
К гидротермальным, по-видимому, относится ряд месторождений c ЮАР, расположенных вблизи Бушвельдского массива. К северу от Бушвельда (округ Питгитерсрес) вкрапленные сульфидные руды, содержащие платину, известны в измененных доломитах и в зонах нарушений, секущих доломиты. Платиноносные арсениды, стибиопалладинит, сульфиды никеля, меди и платины встречены в зонах рассланцевания и в пегматитах среди слоистых железистых пород Твифонтейн. Вблизи Нобумспрут в Северном Трансваале платиновая минерализация отмечается в различных минеральных жилах. Палладий в тех или иных количествах постоянно наблюдается в урано-никелевых рудах Шинколобве (Заир).
Платиноносные россыпи
Платиновые россыпи в общем мало отличаются от россыпей золота и других полезных ископаемых. Среди платиноносных россыпей развиты элювиальные, делювиальные и аллювиальные. Основное значение имеют последние, развитые например, на Среднем Урале. Рудоносный пласт обычно залегает в основании разреза аллювиальных отложений и покоится на плотике, сложенном преимущественно различными сланцами или изверженными породами. Платиноносные россыпи разрабатываются на Аляске (в районе бухты Гудньюс, Дайм-Крик, Кварц-Крик), а также в Колумбии (на побережье Тихого океана и на западных склонах Кордильер), в Зимбабве, Заире (в районе оз. Эдвард) и Эфиопии (месторождения Ибдо-Соддо). Платиноиды встречаются в золотоносных и алмазоносных россыпях как современных, так и древних, в метаморфизованных золотоносных конгломератах Витватерсранда. Роль россыпей в запасах и добыче постепенно снижается.