Записки горного института, 2024, № 6

Научный журнал «Записки Горного института» с 1907 года издается Санкт-Петербургским горным университетом императрицы 
Екатерины  II – первым высшим техническим учебным заведением России, основанным в 1773  году Указом Екатерины  II как 
воплощение идей Петра  I и М.В.Ломоносова о подготовке инженеров для развития горнозаводского дела.  
На базе Санкт-Петербургского горного университета императрицы 

Екатерины II работает Международный центр компетенций 

в горнотехническом образовании под эгидой ЮНЕСКО, способствующий активному взаимодействию журнала с международным научным сообществом.
Цель журнала – создание информационного пространства, 

в котором отечественные и зарубежные ученые смогут представить результаты теоретических и эмпирических исследований, посвященных проблемам минерально-сырьевого комплекса. 
Журнал привлекает ведущих специалистов к публикации научных статей и содействует их продвижению в международное 
научное пространство. 
Публикуемые статьи освещают вопросы геологии, геотехнологии и инженерной геологии, горного и нефтегазового дела, 
обогащения, энергетики, геоэкологии и безопасности жизнедеятельности, экономики сырьевых отраслей. 
Санкт-Петербургский
Санкт-Петербургский
горный университетет
горный университетет
императрицы Екатерины II
Журнал индексируется Scopus (Q1), Web of Science Core 
Collection (ESCI), DOAJ Seal, RSCI, GeoRef, Google Scholar, 
РИНЦ, входит в белый список Министерства образования и науки 
РФ, приравнен к журналам из перечня ВАК категории К1.
Журнал выходит 6 раз в год. Средний срок до первого решения – 

1 месяц.
Статьи публикуются на безвозмездной основе. Перевод предоставляется автором. 
Международный 
Международный 
центр компетенций
центр компетенций
в горнотехническом 
в горнотехническом 
образовании
образовании
под эгидой ЮНЕСКО
Записки Горного института
под эгидой ЮНЕСКО
Записки Горного института
На обложке экспонат Горного музея – барит в скорлуповатых агрегатах с доломитом. 
Название минерала переводится с греческого «barys» – тяжелый. Барит имеет высокую 
плотность, является сырьем для получения бария и применяется для утяжеления буровых 
растворов.
Горный музей – третья в мире по величине естественно-научная экспозиция, имеет более 
230 тысяч экспонатов, среди которых драгоценные металлы и камни, уникальные коллекции 
минералов, руд, горных пород, палеонтологических остатков, метеоритов, собрание 
моделей и макетов горной и горнозаводской техники, изделия камнерезного и ювелирного 
искусства.

– 
  ISSN 2411-3336 
е-ISSN 2541-9404 
 
 
Издается с 1907 года 
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ • 2024 
У ч р е д и т е л ь  С а н к т - П е т е р б у р г с к и й  г о р н ы й  у н и в е р с и т е т  и м п е р а т р и ц ы  Е к а т е р и н ы  I I  
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР 
В.С.Литвиненко, д-р техн. наук, профессор, академик Международной академии наук высшей школы, РАЕН, РАГН, МАНЭБ, ректор  
(Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия) 
 
ЗАМЕСТИТЕЛЬ ГЛАВНОГО РЕДАКТОРА  
С.Г.Скублов, д-р геол.-минерал. наук, профессор, член Российского минералогического общества, эксперт Российского научного фонда и РАН (Санкт-Петербургский 
горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия)  
 
ОТВЕТСТВЕННЫЙ СЕКРЕТАРЬ 
С.В.Синявина, канд. техн. наук, директор издательского дома (Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия) 
РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ 
О.Е.Аксютин, д-р техн. наук, чл.-кор. РАН, член правления, начальник департамента (ПАО «Газпром», Москва, Россия) 
А.А.Барях, д-р техн. наук, профессор, академик РАН, директор (Пермский федеральный исследовательский центр УрО РАН, Пермь, Россия) 
В.Н.Бричкин, д-р техн. наук, профессор, проректор по подготовке научных кадров (Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II,  
Санкт-Петербург, Россия) 
С.Г.Гендлер, д-р техн. наук, профессор, академик РАЕН, зав. кафедрой безопасности производств (Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, 
Санкт-Петербург, Россия) 
О.М.Ермилов, д-р техн. наук, профессор, академик РАН, РАГН, зам. главного инженера по науке (ООО «Газпром добыча Надым» ПАО «Газпром», Надым, Россия) 
В.П.Зубов, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой разработки месторождений полезных ископаемых (Санкт-Петербургский горный университет императрицы 
Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия) 
Г.Б.Клейнер, д-р экон. наук, профессор, чл.-кор. РАН, заместитель директора (Центральный экономико-математический институт РАН, Москва, Россия) 
А.В.Козлов, д-р геол.-минерал. наук, член Российского минералогического общества, зав. кафедрой геологии и разведки месторождений полезных ископаемых 
(Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия) 
Ю.Б.Марин, д-р геол.-минерал. наук, профессор, чл.-кор. РАН, почетный президент (Российское минералогическое общество, Санкт-Петербург, Россия) 
В.А.Моренов, канд. техн. наук, доцент (Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия)  
М.А.Пашкевич, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой геоэкологии (Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия)  
Т.В.Пономаренко, д-р экон. наук, профессор (Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия) 
О.М.Прищепа, д-р геол.-минерал. наук, академик РАЕН, зав. кафедрой геологии нефти и газа (Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, 
Санкт-Петербург, Россия) 
А.Г.Протосеня, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой строительства горных предприятий и подземных сооружений (Санкт-Петербургский горный университет 
императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия) 
В.Е.Сомов, д-р экон. наук, канд. техн. наук, академик РАЕН, директор (ООО «Кинеф», Кириши, Россия) 
А.А.Тронин, д-р геол.-минерал. наук, директор (Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности РАН, Санкт-Петербург, Россия) 
В.Л.Трушко, д-р техн. наук, профессор, академик Международной академии наук высшей школы, РАЕН, РАГН, МАНЭБ, зав. кафедрой механики 
(Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия)  
П.С.Цветков, канд. экон. наук, начальник управления по публикационной деятельности (Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II,  
Санкт-Петербург, Россия) 
А.Е.Череповицын, д-р экон. наук, профессор, зав. кафедрой экономики, организации и управления (Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, 
Санкт-Петербург, Россия) 
Я.Э.Шклярский, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой общей электротехники (Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, 
Россия) 
Олег Анцуткин, профессор (Технологический университет, Лулео, Швеция) 
Габриэль Вейсс, д-р наук, профессор, проректор по научной и исследовательской деятельности (Технический университет, Кошице, Словакия) 
Хал Гургенчи, профессор (Школа горного машиностроения Квинслендского университета, Брисбен, Австралия) 
Эдвин Кроке, д-р наук, профессор (Институт неорганической химии Фрайбергской горной академии, Фрайберг, Германия) 
Чжоу Фубао, д-р наук, профессор, вице-президент (Китайский горно-технологический университет, Пекин, Китай) 
Чжао Юэмин, д-р наук, профессор, директор научного комитета (Китайский горно-технологический университет, Пекин, Китай) 
Разделы 
•Геология    •Геотехнология и инженерная геология    •Экономика сырьевых отраслей    •Энергетика  
Лицензия ИД № 06517 от 09.01.02 
Свидетельство о регистрации ПИ № ФС77-70453 от 20.07.2017 
 
Редакция:  начальник РИЦ В.Л.Лебедев,  редакторы  Е.С.Дрибинская, М.Г.Хачирова, Л.В.Набиева 
Компьютерная верстка  Н.Н.Седых, В.И.Каширина, Е.А.Головинская  
 
Адрес учредителя и редакции: 21-я линия, 2, Санкт-Петербург, Россия, 199106 
Тел. +7 (812) 328-8416;        факс +7 (812) 327-7359;  
Е-mail: pmi@spmi.ru              Сайт журнала: pmi.spmi.ru 
 Санкт-Петербургский горный университет  
императрицы Екатерины II, 2024 
Подписано к печати 25.12.2024. Формат 60  84/8. Уч.-изд.л. 49. 
Тираж 300 экз.  Заказ 720.  Отпечатано в РИЦ СПГУ. 
Цена свободная. ЗАПИСКИГОРНОГОИНСТИТУТАРЕЦЕНЗИРУЕМЫЙНАУЧНЫЙ ЖУРНАЛТом270

 
Записки Горного института. 2024. Т. 270 
Содержание 
 
СОДЕРЖАНИЕ 
 
Геология 
 
Макеев А.Б., Викентьев И.В., Ковальчук Е.В., Абрамова В.Д., Прокофьев В.Ю.  
Особенности образования, изоморфизм и геохимия микроэлементов необычных разновидностей сфалерита и вюртцита из проявления Гониатитовое (хребет Пай-Хой, Ненецкий автономный округ) ..................................................................................................................................... 
    861 
Суханова К.Г., Галанкина О.Л. Редкоэлементный состав силикатных минералов метеорита 
Кунашак (L6) 
............................................................................................................................................     877 
Черных В.И., Мартюшев Д.А., Пономарева И.Н. Новый взгляд на учет минерального  
состава карбонатных коллекторов при глушении скважин: экспериментальные исследования ........ 
    893 
 
Геотехнология и инженерная геология 
 
Кусочкова Е.В., Индрупский И.М., Сурначев Д.В., Алексеева Ю.В., Дроздов А.Н. Моделирование распределения начального состава пластового флюида в газоконденсатной залежи 
с учетом рассеянных жидких углеводородов .......................................................................................     904 
Ракишев Б.Р. Полное извлечение кондиционных руд из сложноструктурных блоков за счет 
частичного примешивания некондиционных руд ................................................................................     919 
Риази Масуд, Илюшин П.Ю., Балдина Т.Р., Санникова Н.С., Козлов А.В., Равелев К.А. 
Анализ оценки перспективности захоронения СО2 в неизученных водоносных комплексах на 
примере объекта Пермского края ..........................................................................................................     931 
Строкова В.В., Рязанова А.Ю., Маркова И.Ю., Степаненко М.А., Ишмухаметов Э.М. 
Оценка эффективности водных пылеподавляющих эмульсий на основе акриловых и алкидных 
полимеров ........................................................................................................................................... 
    941 
Султанов Ш.Х., Мухаметшин В.Ш., Стабинскас А.П., Велиев Э.Ф., Чураков А.В.  
Исследование возможности использования воды с высокой минерализацией для гидравлического разрыва пласта 
...............................................................................................................................     950 
Чуркин А.А., Капустин В.В., Плешко М.С. Метод анализа нормированного акустического 
отклика при мониторинге подземных конструкций ............................................................................     963 
Юркевич Н.В., Грошева Т.В., Еделев А.В., Гуреев В.Н., Мазов Н.А. Современные подходы 
к обогащению баритовых руд ................................................................................................................     977 
 
Экономика сырьевых отраслей 
 
Карчина Е.И., Иванова М.В., Волохина А.Т., Глебова Е.В., Вихров А.Е. Усовершенствование процедуры групповой экспертной оценки при анализе профессиональных рисков  
на предприятиях ТЭК ........................................................................................................................ 
    994 
Пашкевич Н.В., Хлопонина В.С., Поздняков Н.А., Аверичева А.А. Анализ проблем воспроизводства минерально-сырьевой базы дефицитных стратегических полезных ископаемых .......... 
  1004 
Пономаренко Т.В., Горбатюк И.Г., Череповицын А.Е. Промышленные кластеры как  
организационная форма развития нефтегазохимической отрасли России 
..................................... 
  1024 
Шевелева Н.А. Разработка и обоснование подхода к эколого-экономической оценке проектов декарбонизации нефтегазовой компании .................................................................................... 
  1038 
 
Энергетика 
 
Исправление к статье Скамьин А.Н., Добуш В.С., Жопри М.Х. Определение сопротивления 
электрической сети при расчете режимов с искажениями в напряжении ........................................ 
  1056 
 
860 
 

Записки Горного института. 2024. Т. 270. С. 861-876 
EDN CCJVMG 
 
ISSN 2411-3336; е-ISSN 2541-9404 
© А.Б.Макеев, И.В.Викентьев, Е.В.Ковальчук, В.Д.Абрамова, В.Ю.Прокофьев, 2024 
ЗАПИСКИ ГОРНОГО ИНСТИТУТА 
Journal of Mining Institute  
 
Сайт журнала: pmi.spmi.ru 
 
 
 
 
 
 
 
Научная статья  
 
Особенности образования, изоморфизм и геохимия микроэлементов  
необычных разновидностей сфалерита и вюртцита  
из проявления Гониатитовое  
(хребет Пай-Хой, Ненецкий автономный округ) 
 
А.Б.Макеев, И.В.Викентьев, Е.В.Ковальчук, В.Д.Абрамова, В.Ю.Прокофьев  
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН, Москва, Россия 
 
 
Как цитировать эту статью: Макеев А.Б., Викентьев И.В., Ковальчук Е.В., Абрамова В.Д., Прокофьев В.Ю. 
Особенности образования, изоморфизм и геохимия микроэлементов необычных разновидностей сфалерита 
и вюртцита из проявления Гониатитовое (хребет Пай-Хой, Ненецкий автономный округ) // Записки Горного 
института. 2024. Т. 270. С. 861-876. EDN CCJVMG 
 
Аннотация 
Исследован уникальный Mn-, Cd-содержащий сфалерит из кварц-кальцитовых жил в толще каменноугольных 
(визейских C1v) морских отложений на отрезке в 50 км среднего течения р. Силова-Яха в арктической зоне 
европейской части России (хребет Пай-Хой). Жилы имеют согласное и секущее залегание в двух типах пород: 
серых известняках и черных кремнисто-углисто-глинистых сланцах, участок известен как проявление Гониатитовое. Содержание сульфидов в пробах жил от 0,1 до 2 об.%. Изучен химический состав 27 мономинеральных образцов Mn-, Cd-содержащих сфалеритов, проанализированы 82 точки. Выявлены связи между типоморфными элементами-примесями, построена корреляционная матрица. Положительно коррелируют друг с 
другом Cu, V, Ga, In, Sn, As, Sb, Bi, Pb, Tl, Se, Ag, Au, Ni; отрицательно к ним – Cd, Mn и Ge. Гидротермальный 
флюид, участвующий в кристаллизации сфалерита, характеризуется низкой температурой (164-211 С) и 
средней соленостью 5-6 мас.% экв NaCl. Получен обновленный «портрет» типоморфных особенностей 
(состава и свойств) сфалерита Пайхойской провинции. Установлены признаки, позволяющие определять тип 
вхождения примеси в структуру сфалерита – в форме изоморфной примеси или в виде микровключений минералов парагенетической ассоциации. В сфалерите (методом LA-ICP-MS) обнаружены субмикронные, невидимые другими методами, включения сульванита и колусита. Проведена типизация данных катодолюминесценции сфалерита Пайхойской провинции. В отличие от других провинций здесь кристаллы ZnS характеризуются 
почти полным отсутствием изоморфного железа. Это позволило изучать чистые схемы изоморфизма 
ZnS↔MnS, ZnS↔CdS, а именно катодолюминесценцию и другие типы свечения. Обнаружено присутствие 
редко встречающегося политипа вюртцита-4Н в срастании со сфалеритом. Установлены высокие содержания стратегических металлов Cd, Ga, Ge, In в матрице ZnS, а также сульванита (V, Cu) в едином парагенезисе. Потребуется серьезная переоценка проявления по поводу возможности промышленного использования данной минерализации. 
 
Ключевые слова  
сфалерит; вюртцит; Пай-Хой; LA-ICP-MS; микроэлементы; флюид; катодолюминесценция  
 
Финансирование  
Работа выполнена в рамках темы госзадания ИГЕМ РАН № FMMN-2021-0005, исследования методом LA-ICPMS выполнены по гранту РНФ № 23-17-00266. 
 
Поступила: 21.06.2023          Принята: 27.12.2023          Онлайн: 04.04.2024          Опубликована: 25.12.2024 
 
 
Введение.  
Природные сульфиды цинка – кубический сфалерит и гексагональный вюртцит – являются 
широко распространенными минералами [1, 2] и информативными индикаторами условий минералообразования [3-5]. Благодаря простоте кристаллической структуры и разнообразию механизмов образования в большом количестве типов горных пород, в ZnS может накапливаться множество микроэлементов (Ag, Au, As, Bi, Cd, Co, Cu, Fe, Ga, Ge, Hg, In, Mn, Ni, Pb, Sb, Se, Te, Sn, Tl, V). В некоторых 
случаях эти примеси добываются в основном из руд, содержащих сфалерит и вюртцит (например, 
861 
 
Статья опубликована в открытом доступе по лицензии CC BY 4.0 
 

EDN CCJVMG 
 
Записки Горного института. 2024. Т. 270. С. 861-876 
© А.Б.Макеев, И.В.Викентьев, Е.В.Ковальчук, В.Д.Абрамова, В.Ю.Прокофьев, 2024 
Cd, Ga, Ge, Tl). Эти химические элементы могут существовать в различных химических состояниях: (А) входить в структуру сфалерита в «невидимой» форме в виде изоморфной примеси (Fe, 
Mn, Cd, Hg, Tl) или в виде наночастиц (Ag, Au, Cu); (Б) входить в состав микровключений некоторых минералов (например, халькопирит, теннантит-тетраэдрит, петцит, сульванит) в матрице 
сульфидов цинка (например, As, Bi, Sb, Te, V). Иногда эти разнородные микровключения невозможно идентифицировать в минерале-хозяине даже с помощью методов EPMA или LA-ICP-MS. 
Структурно-химические формы некоторых элементов-примесей могут варьировать (например, 
Au, Ag, Cu, Pb, Ga, Ge) в зависимости от типа месторождения. Существуют также дополнительные 
трудности, связанные с появлением минералов, характеризующихся одним и тем же типом структуры (например, халькопирит, сульванит, колусит) в аналогичном минеральном парагенезисе. В 
сростках и прорастаниях сфалерита и вюртцита наблюдаются зоны и сектора, в которых одни 
примеси накапливаются в сфалерите, а другие в зонах, сложенных вюртцитом [6]. Знание физикохимических свойств и степени окисления элементов-примесей в сульфидах цинка помогает улучшить извлечение ценных металлов на горно-обогатительных предприятиях, что также важно с 
точки зрения экологии. В последние годы получение ряда редких «критических» металлов (In, Ga, 
Ge) стало особенно актуальным, поскольку их потребление в мире резко растет. 
Примеси редких и редкоземельных элементов, а также спектроскопия минералов широко 
используются при оценке геохимических обстановок, что позволяет исследовать условия образования минералов различного генезиса, таких как алмаз [7, 8], циркон [9, 10], гранат [11], 
берилл [12, 13] и многих других. 
Концентрации главных изоморфных элементов-примесей в образцах пайхойского сфалерита 
Mn, Cd, Fe [14], а также частично Cu и Ga были определены ранее методами мокрой химии и микрозондового анализа. В настоящем исследовании список определяемых элементов, благодаря применению метода LA-ICP-MS, расширен до 18: Ag, Au, As, Bi, Cd, Cu, Fe, Ga, Ge, In, Mn, Ni, Pb, Sb, 
Se, Sn, Tl, V. Кобальт анализировался, но не был обнаружен ни в одном образце. Ртуть количественно не анализировалась. 
Целями данного исследования являются следующие: определение изоморфной емкости пайхойского сульфида цинка в отношении широкого спектра элементов-примесей, которые ранее невозможно было определять количественно; установление корреляционных соотношений между ними и 
анализ типа вхождения (изоморфная примесь или в виде микровключений); выявление зависимости 
концентрации примесей от состава вмещающих пород; изучение условий минералообразования  
и параметров гидротермального флюида, а также особенностей катодолюминесценции сфалерита. 
Геологическое положение и характеристика объекта исследования.  
Пайхойская целестин-барит-флюорит-сфалерит-сульванитовая формация представлена почти непрерывной серией мелких рудопроявлений цинка и точек минерализации, приуроченных к 
линейной зоне гидротермального изменения известняков нижнего карбона C1v-s и системам оперяющих трещин в черных глинистых сланцах, протянувшихся вдоль северо-восточной части Пайхойского антиклинория (Архангельская область, Ненецкий автономный округ). Многочисленные 
скальные выходы морских осадочных известково-кремнистых пород обнажаются узкой полосой 
(шириной в первые десятки метров) в долинах рек Силова-Яха, Кара, Сопча. Остальная часть 
участков задернована и покрыта тундровой растительностью. Видимая часть сульфидной минерализации приурочена только к этим обнажениям [1, 14]. Сфалерит обнаружен в согласных или секущих вмещающие породы гидротермально-метасоматических кварц-кальцитовых жилах мощностью 1-20 см и длиной 1-5 м. Он образует отдельные зерна или агрегаты (0,5-4 см) неправильной 
формы или представлен мелкими кристаллами правильной формы (0,5-3 мм). Характерными простыми кристаллографическими формами сфалерита являются: тетраэдр {111}, псевдооктаэдр 
{111, 1ī1}, тригонтритетраэдр {112}. Широко распространены полисинтетические двойники по 
шпинелевому закону [111] необычного вюртцитоподобного габитуса [15]. В некоторых случаях 
выделения сфалерита окружены тонкими каемками столбчатого кальцита. 
Редкие кристаллы вюртцита в парагенезисе со сфалеритом образованы несколькими простыми кристаллографическими формами: шестиугольной призмой {1120}, пирамидой {1121}, 
пинакоидом {0001}. Те же кристаллографические формы характерны для двойников сфалерита. 
Рентгенограммы и штрихи на гранях призмы и пирамиды позволяют идентифицировать  
862 
 
Статья опубликована в открытом доступе по лицензии CC BY 4.0  

Записки Горного института. 2024. Т. 270. С. 861-876 
EDN CCJVMG 
 
© А.Б.Макеев, И.В.Викентьев, Е.В.Ковальчук, В.Д.Абрамова, В.Ю.Прокофьев, 2024 
1 мм 
1 см 
Рис.1. Мономинеральная фракция (проба М-454)  
Рис.2. Кристаллы полисинтетических  
Cd-, Mn-сфалеритовых зерен, выделенная  
сфалеритовых двойников (3С/3С'),  
из кварц-кальцитовой жилы 
образец Б-1003 [15] 
кристаллы сфалеритовых двойников. Вюртцит характеризуется наличием политипов 2H и 4H, 
образующих срастания с полисинтетическими микродвойниками сфалерита (3C/3C′). Особенности политипии и двойникования этих кристаллов были описаны в работе [15].  
Сфалерит проявления Гониатитовое имеет цвета, варьирующие от светло-желтого до темнооранжевого, красного, коричневого, коричневато-красного и бурого (рис.1, 2). Регулярное осветление 
цвета сфалерита наблюдается вверх по разрезу визейско-серпуховской известково-сланцевой толщи, 
насыщенной сфалерит-содержащими кварц-кальцитовыми жилами. Содержание сульфидов в жилах 
варьирует от 0,1 до 2 об.%. Часть кристаллов и зерен сфалерита зональные: внутренняя часть – темнооранжевая, а внешняя – оранжево-желтая. Зональность неразличима в отраженном свете, но хорошо 
видна при проведении исследований в темном поле рудного оптического микроскопа, на изображениях в режиме обратнорассеянных электронов (BSE) [14]. Многочисленные, но мелкие неоднородности, возникающие из-за поликристаллической структуры зерен, повышенных содержаний марганца, 
кадмия и других примесей, отчетливо видны только в режиме катодолюминесценции. 
Кадмиевый сфалерит в ассоциации с юшкинитом V1 – хS⋅n[(Mg, Al)(OH)2], флюоритом и сульванитом [16, 17] часто содержит твердые минеральные и газово-жидкие включения. Видимые 
твердые включения представлены сульванитом и жильными нерудными минералами. Размер флюидных включений варьирует от 0,003 до 0,05 мм. Величина коэффициента заполнения колеблется 
в узких пределах – 0,90-0,95. Форма газово-жидких включений изометричная (округлая) или в 
виде хорошо очерченных отрицательных кристаллов: в сфалерите форма отрицательных кристаллов тетраэдрическая или куботетраэдрическая. Дробление кварц-кальцитовых жилок вызывает появление отчетливого сероводородного запаха. Наличие самородной серы и сероводорода подтверждено Н.В.Сокериной, температура образования минеральной ассоциации Cd-сфалерита оценена 
в 120-150 С [18]. 
Химический состав исследованных образцов сфалерита имеет заметные особенности – в нем 
преобладают разновидности с аномально высоким содержанием марганца (до 14,53 мол.% MnS) 
и кадмия (до 3,83 мол.% CdS) при очень низком содержании железа ‒ 0,01-0,30 мол.% [14].  
Кристаллы с высоким содержанием Mn и Cd обычно представлены синтаксическими срастаниями 
2H и 4H политипов вюртцита с полисинтетическими двойниками сфалерита. Необычные примеси 
V и Ni, а также относительно высокие содержания Cu, Ga, Tl, Sb и Sn делают этот тип сфалерита 
прекрасным объектом для исследований. Максимальная концентрация примесей отмечена в 
темно-коричневых кристаллах. Высокое содержание V может быть связано с микровключениями 
сульванита Cu3VS4 или подобных минералов. 
Химический состав исследованных образцов тесно связан с типом вмещающих пород [14]. 
К черным кремнисто-углисто-глинистым сланцам приурочен марганец-содержащий сфалерит, 
а кадмий-содержащий сфалерит – к известнякам. Очевидно, это отражает связь минералообразования с рН-средой: Mn-содержащий сфалерит кристаллизовался в умеренно кислых условиях; 
863 
 
Статья опубликована в открытом доступе по лицензии CC BY 4.0 
 

EDN CCJVMG 
 
Записки Горного института. 2024. Т. 270. С. 861-876 
© А.Б.Макеев, И.В.Викентьев, Е.В.Ковальчук, В.Д.Абрамова, В.Ю.Прокофьев, 2024 
напротив, Cd-сфалерит ‒ в умеренно щелочных. Лавандово-желтый Cd-сфалерит, содержащий до 
7,83 мас.% Cd (6,83 мол.% CdS), встречается в северо-восточной части западного фланга Пайхойского антиклинория в кварц-кальцитовых жилах среди близких по возрасту серпуховских (C1s) 
известняков и кремнистых сланцев [16]. 
Mn-, Cd-содержаший сфалерит с сульванитом проявления Гониатитовое мы относим к первой (I) 
минеральной ассоциации. К разновозрастным известнякам приурочены кварц-кальцитовые жилы 
с Cd-сфалеритом, входящим в состав трех минеральных ассоциаций: (II) сфалерит-сульванит-юшкинит-флюорит (Флюоритовый ручей, Юшкинитовое ущелье в верховьях бассейна р. Силова-Яха, известняки серпуховского яруса C1s, лавандово-желтый сфалерит); (III) сфалерит-(сульванит)-блеклая 
руда-V-As-германит – (среднее течение р. Силова-Яха, С2, лавандово-желтый сфалерит); (IV) флюорит-галенит-сфалерит (Буреданское флюоритовое месторождение, серпуховские С1s известняки с 
коричнево-красным сфалеритом) [1, 16, 19].  
Кадмий-содержащий сфалерит встречается в виде прозрачных коричневато-красных или лавандово-желтых изометричных зерен, а также существует в кристаллах гексагонального габитуса, 
представляющих собой полисинтетические двойники или политипы 6Н. Характерными особенностями его состава являются отсутствие железа и малое содержание марганца [16]. Таким образом, 
мы можем наблюдать механизм прямого замещения Zn↔Cd. Вариации и концентрации примесей 
в целом сходны с Mn-содержащими сульфидами цинка; однако отсутствие Sb и наличие As и Ge 
являются важными индикаторами такого типа сфалерита. Высокие концентрации мышьяка и германия, весьма вероятно, связаны с микровключениями V-As-германита [19].  
Состав исследуемого сфалерита влияет на его физические свойства. Исследуемый Cd-сфалерит проявляет фотолюминесценцию с максимальными пиками свечения при 485-495 и 580-590 нм, 
что обусловлено наличием центров меди и марганца. Интенсивность люминесценции снижается 
при увеличении содержания кадмия и марганца, что находится в полном соответствии с исследованиями аналогичных материалов. Для таких образцов также отмечена длительная фосфоресценция. Менее интенсивный пик фотолюминесценции при 590 нм отмечен для марганцевого сфалерита [14]. Эта люминесценция гаснет с увеличением концентрации Mn. 
Термолюминесценция Cd-содержащего сфалерита также специфична. Максимальные уровни 
термолюминесценции отмечены при 70 С, другой пик с меньшей интенсивностью – при 200 С. 
Ион Сu, замещающий Zn, отвечает за появление центров захвата электронов, энергия запрещенной 
зоны Ej(70°) = 0,37 эВ. Анализы спектров термолюминесценции показывают, что эта энергия 
передается на центры излучения Cu (530 нм) и Mn (590 нм). Термолюминесцентные свойства 
Mn-сфалерита отличаются: максимальная термолюминесценция наблюдается при 200-210 С 
и 280-320 С, при этом интенсивность второго пика в 3-6 раз ниже по сравнению с первым пиком; 
их связывают с излучающими Mn-центрами. Суммарный уровень термолюминесценции для 
Cd-сфалерита в 10-100 раз выше, чем для Mn-сфалерита [14]. Для железосодержащих сульфидов 
цинка любые типы люминесценции не характерны. 
Установлены четкие связи между химическим составом и параметром ячейки исследованных 
кристаллов. Примеси Cd и Mn приводят к увеличению параметра ячейки ZnS (Mn-сфалерит: 
а0 = 5,416-5,449, в среднем 5,429 Å; Cd-сфалерит: а0 = 5,413-5,437, в среднем 5,420 Å). Рассчитано 
следующее уравнение регрессии для ZnS с примесями Cd, Mn, Fe:  
a0 = 5,4083 + 0,000456X + 0,00210Y + 0,00424Z, 
(1) 
где X, Y, Z – концентрации FeS, MnS, CdS соответственно, мол.% [14].  
Это соотношение соответствует уравнению Скиннера [20] для синтетических кристаллов  
сфалерита. 
Влияние химического состава на плотность D сфалерита выявлено ранее и для Mn-, и для 
Fe-содержащих сфалеритов. Плотность Mn-ZnS (3,981-4,075, в среднем 4,040 г/см3) и Fe-содержащих сфалеритов (3,972-4,094, в среднем 4,071 г/см3) меньше теоретической плотности чистого 
сфалерита (4,089 г/см3). Напротив, плотность Cd-ZnS выше (4,088-4,129, в среднем 4,101 г/см3) 
[14]. Было рассчитано следующее уравнение регрессии:  
D = 4,081 ‒ 0,00498X ‒ 0,00817Y + 0,00741Z, 
(2)  
где X, Y, Z – FeS, MnS, CdS соответственно, мол.% [14].  
864 
 
Статья опубликована в открытом доступе по лицензии CC BY 4.0  

Записки Горного института. 2024. Т. 270. С. 861-876 
EDN CCJVMG 
 
© А.Б.Макеев, И.В.Викентьев, Е.В.Ковальчук, В.Д.Абрамова, В.Ю.Прокофьев, 2024 
Mn- и Fe-содержащий сфалерит является парамагнитным, а Cd-содержащий – диамагнитным. 
Поэтому была изучена магнитная восприимчивость χ кристаллов из коллекции Fe- и Mn-содержащих сфалеритов [14]. Было предложено следующее уравнение, связывающее концентрации этих 
примесей и магнитную восприимчивость:  
χ = ‒0,30 + 1,10X + 1,68Y ∙10–6 см/г, 
(3)  
где X и Y – концентрация Fe и Mn, %.  
Таким образом, химический состав сфалерита, содержащего Mn, Cd и Fe, может быть уверенно рассчитан по его физическим свойствам. Для этого необходимо решить систему трех уравнений (1)-(3) с тремя известными кристаллохимическими и физическими параметрами [14].  
Система ZnS-MnS была изучена в гидротермальных условиях при температурах 300-550 С и 
давлении 500-1500 атм [14], аналогично изучена система ZnS-CuS [21]. На основании полученных 
результатов и литературных данных построены изобарические (1000 атм) сечения субсолидусной 
части фазовой диаграммы этих систем. Проведено монокристальное рентгеновское изучение искусственных кристаллов, представляющих собой смесь сфалерита и вюртцита-2Н. Установлено, 
что изоморфная примесь марганца и меди в сульфиде цинка значительно снижает температуру 
фазового перехода сфалерит – вюртцит. 
Методы.  
Химические анализы пайхойской коллекции сфалерита проведены методами EPMA (микроанализатор JEOL JXA-8200, оснащенный пятью волнодисперсионными спектрометрами) и LA-ICPMS (квадрупольный масс-спектрометр Thermo XSeries 2 с системой лазерного пробоотбора New 
Wave UP213) по стандартной методике в Центре коллективного пользования ИГЕМ РАН. Микротермометрическое исследование проводилось в ИГЕМ РАН с использованием измерительного комплекса, состоящего из камеры Linkam THMSG 600 (Англия), установленной на микроскопе Olympus 
BX51 (Япония) и объединенной с видеокамерой и управляющим компьютером. Химический состав 
флюида во включениях оценивался по результатам измерений фазовых переходов и превращений, которые происходили во время нагрева и охлаждения полированной пластинки. Точность измерения 
температуры составила 0,2 C в диапазоне температур от –20 до +20 C; при более высоких и низких 
температурах она уменьшается.  
Состав солей, преобладающих в водных растворах флюидных включений, оценивался по 
измерению температуры плавления эвтектики [22]. Общая концентрация солей в двухфазных 
жидких включениях была рассчитана по температуре таяния льда на основе экспериментальных данных для системы NaCl-H2O [23]. Оценка концентраций солей и плотностей жидкости проводилась с использованием программного обеспечения FLINCOR [24].  
Исследования методом цветной катодолюминесценции (ЦКЛ) сфалерита проведены в лаборатории АМВ ИГЕМ РАН (О.М.Жиличевой) на рентгеновском микроанализаторе MS-46 фирмы 
«Cameca». Оптическая система прибора модернизирована и адаптирована под CCD-цифровую камеру высокого разрешения фирмы «Видеоскан» (Россия), модель 285/Ц/П-USB (SONY ICX285AQ, 
цветная, ТЭ-охлаждаемая), управляющее ПО – Videoscan Viewer.  
В отличие от серийно производимых типов детекторов КЛ, предлагаемая схема, разработанная в 
ООО «Глаукон» (Россия), позволяет получать изображения катодолюминесценции в реальных цветах 
и подвергать их дальнейшей математической обработке. Возбуждение люминесценции в образцах 
осуществлялось электронным пучком при облучении в вакууме при комнатной температуре. Регистрацию ЦКЛ проводили в режиме растра при ускоряющем напряжении 20 кВ и токе 25 нА. Время 
экспозиции одного кадра в режиме сканирования составляло 240 с. В связи с конструктивным ограничением площади формирования изображения и достижения стабильности характеристик зонда можно 
регистрировать либо отдельные мелкие зерна, либо последовательную серию кадров более крупных 
выделений с окном 300  350 мкм. Препараты напыляли тонким слоем углерода.  
Преимущество катодолюминесцентной установки в ИГЕМ РАН состоит в возможности использования двух волновых спектрометров для идентификации фаз в режиме BSE и непосредственной визуализации цвета ЦКЛ в точке падения электронного зонда. 
Катодолюминесценция. Одной из особенностей Mn- и Cd-содержащих сфалеритов является 
интенсивная катодолюминесценция. Это характерное и хорошо известное свойство марганцево865 
 
Статья опубликована в открытом доступе по лицензии CC BY 4.0 
 

EDN CCJVMG 
 
Записки Горного института. 2024. Т. 270. С. 861-876 
© А.Б.Макеев, И.В.Викентьев, Е.В.Ковальчук, В.Д.Абрамова, В.Ю.Прокофьев, 2024 
кадмиевых сфалеритов никогда не наблюдается в разновидностях с высоким содержанием железа. 
В зернах марганцовистого сфалерита катодолюминесценция в оранжевом и оранжево-коричневом свечении интенсивно проявляется по всей поверхности, а ярко-оранжевая – только на 
отдельных участках кристалла. Интенсивность катодолюминесценции снижается с увеличением 
содержания Mn.  
Для типизации (ЦКЛ) сфалерита по цвету, выявления внутренней структуры изучена катодолюминесценция кристаллов сфалерита из кварц-кальцитовых жил в четырех минеральных ассоциациях Пайхойской провинции: (I) сфалерит оранжевого, желтого, коричневого цветов из Mn-, 
Cd-содержащей сфалерит-вюртцит-сульванит-кварц-кальцитовой ассоциации в известняках и 
сланцах визейского возраста (C1v) – проявление Гониатитовое; (II) сфалерит лавандово-желтого 
цвета из Cd-сфалерит-сульванит-юшкинит-флюорит-кварц-кальцитовой ассоциации в известняках серпуховского (C1s) возраста [16, 17]; (III) сфалерит лавандово-желтый из Cd-сфалерит(сульванит)-блеклая руда-V, As-германит-кварц-кальцитовой ассоциации в известняках среднего 
карбона (С2); (IV) сфалерит красный из Cd-сфалерит-хоулиит-галенит-флюорит-кварцкальцитовой ассоциации в известняках Буреданского проявления серпуховского возраста (C1s). 
Химический состав полированных препаратов сфалерита, на котором изучалась особенность их 
цветной катодолюминесценции, проанализирован на волновом микрозонде (табл.1). 
 
Таблица 1 
 
Нормированный химический состав (EPMA) представительной выборки сфалерита  
и вюртцита Пайхойского антиклинория (для изучения методом ЦКЛ), мас.%  
 
Образцы 
Ассоциация 
Zn 
Mn 
Cd 
Fe 
S 
Sum 
M-443 
I 
62,91 
2,26 
2,06 
0,01 
32,76 
100,0 
М-446 
– " – 
59,66 
5,50 
1,82 
0,02 
33,00 
100,0 
М-457a 
– " – 
58,83 
6,11 
2,05 
0,01 
33,00 
100,0 
М-462g 
– " – 
62,50 
2,24 
2,57 
0,02 
32,67 
100,0 
М-464 
– " – 
61,53 
3,70 
1,84 
0,07 
32,86 
100,0 
М-410 
II 
63,38 
0,21 
4,03 
0,02 
32,36 
100,0 
М-431 
III 
64,64 
0,33 
2,43 
0,01 
32,59 
100,0 
М-415 
IV 
66,44 
0,07 
0,64 
0,03 
32,82 
100,0 
 
Получено 160 ЦКЛ и 150 BSE изображений зерен и кристаллов 14 образцов сфалерита, в том 
числе двух образцов высокожелезистого сфалерита (с 6,7-7,2 мас.% Fe), в которых ЦКЛ не была 
проявлена. Марганцовисто-кадмиевые сфалериты (I) минеральной ассоциации проявления Гониатитовое (рис.3) обладают ярким оранжево-коричневым КЛ-свечением, обусловленным изоморфными 
марганцевыми центрами. Выявлена внутренняя структура кристаллов, выраженная секториальным 
строением, зонами роста с разной концентрацией примесей, полосами двойникования и зонами, сложенными политипами 2Н, 4Н вюртцита, а также включениями жильных минералов (кварца и кальцита). Кальцит обладает собственным красно-оранжевым свечением, и нередко образует тонкие каемки (до 10-30 мкм) столбчато-волокнистого строения вокруг зерен сфалерита. Кварц не светится и 
выглядит в полученных изображениях как черное бесструктурное поле. 
Кристаллы и зерна кадмиевого сфалерита всех трех других минеральных ассоциаций имеют 
однородный состав и не обладают заметными особенностями внутреннего строения, а интенсивность окраски ЦКЛ обусловлена только толщиной препаратов. Однако светятся они по-разному в 
трех цветах. Cd-сфалерит (II) минеральной ассоциации обладает очень ярким голубым свечением 
(рис.4), а сфалерит (III) минеральной ассоциации обладает ярким зеленым свечением (рис.5, а, б), 
что может быть обусловлено соответствующими примесями (центрами), входящими в кристаллическую структуру в соответствии со следующими гетеровалентными схемами изоморфизма:  
Cu+ + Ga3+ → 2Zn2+ или Ag+ + Ga3+ → 2Zn2+ [14].  
Кристаллиты Cd-сфалерита (рис.5, в, г) из Буреданского сфалерит-галенит-флюоритового 
проявления (IV) ассоциация) имеют коричневую ЦКЛ (с Mn2+ и Ge4+ центрами свечения). Особенность сфалерита этого проявления – наличие тонких кайм хоулиита вокруг всех зерен сфалерита 
толщиной 5-10 мкм с зеленой ЦКЛ. 
866 
 
Статья опубликована в открытом доступе по лицензии CC BY 4.0  

Записки Горного института. 2024. Т. 270. С. 861-876 
EDN CCJVMG 
 
© А.Б.Макеев, И.В.Викентьев, Е.В.Ковальчук, В.Д.Абрамова, В.Ю.Прокофьев, 2024 
а 
б 
в 
г 
д 
е 
Рис.3. Оранжево-коричневая катодолюминесценция Mn-, Cd-содержащего сфалерита (а, б, г-е)  
и вюртцита (в) проявления Гониатитовое. Образцы: а – М-443; б, в – М-446; г – М-457а, д – М-462g; е – М-464.  
Ширина изображений 350 мкм 
а 
б 
в 
г 
Рис.4. Голубая катодолюминесценция кадмиевого  
сфалерита из (II) минеральной ассоциации, образец М-410.  
Рис.5. Зеленая катодолюминесценция кадмиевого сфалерита (а, б) 
из (III) минеральной ассоциации (образец М-431) и коричневая 
катодолюминесценция кадмиевого сфалерита (в, г)  
Ширина изображений 350 мкм 
из (IV) минеральной ассоциации (образец М-415). Кальцит  
светится красным, флюорит – фиолетовым, хоулиит (CdS) –  
зеленым, у кварца (черный цвет) свечение отсутствует 
Микроэлементы в сфалерите и вюртците. Методом LA-ICP-MS исследовано 27 образцов 
(82 точки анализа). Анализы проводились как в точечном (в центре, середине и по внешнему краю 
зерен), так и в линейном (профильная абляция) режимах (рис.6). Режим профильной абляции был 
использован для исследования распределения второстепенных микроэлементов в зернах. Распределение всех изученных элементов в разных зернах одного образца однородно. В то же время в 
составах нескольких зерен ряда проб были отмечены существенные вариации. Результаты исследований химического состава сфалерита проявления Гониатитовое и их статистическая обработка представлены в табл.2-5. В табл.2, 3 результаты химических анализов приведены лишь частично (в табл.2 – 14 образцов, 42 точки анализов; в табл.3 – девять образцов, 27 точек анализов). Изза большого объема информации для публикации выбраны наиболее представительные образцы 
по признакам разнообразия и широты вариаций выборок. В статистическую выборку 
(табл.4, 5) включены все проанализированные пробы: Mn, Cd-ZnS – 13 образцов, 43 анализа (из 
сланцев); Cd, Mn-ZnS – 14 образцов, 39 анализов (из известняков). Кроме того, ожидалось обнаружить мономинеральные зоны и участки кристаллов, сложенные только сфалеритом и только вюртцитом, с различной емкостью по отношению к примесным элементам. Однако без привлечения  
867 
 
Статья опубликована в открытом доступе по лицензии CC BY 4.0