Некоторые особенности накопления благородных металлов в рудах колчеданных месторождений (на примере Урала). Молошаг В. П. // Металлогения древних и современных океанов–2008. Рудоносные комплексы и рудные фации. Миасс: ИМин УрО РАН, 2008.

 

В рудах колчеданных месторождений Урала концентрация золота преобладает над платиноидами. Золото присутствует в виде самородного золота и теллуридов, а также примесей в рудообразующих сульфидах. Собственные минералы платиноидов не обнаружены. Существует геохимическая и минералогическая связь золота со свинцом и мышьяком. Анализ опубликованных экспериментальных исследований указывает на возможность поступления части свинца, золота и других рудных компонентов с водными флюидами, содержащими серу, мышьяк и хлор, которые освобождались в процессе дегидратации пород при субдукции блоков континентальных окраин.

 

Библ. 10.

 

Особенности накопления благородных металлов в рудах
колчеданных месторождений (на примере Урала)

 

Руды колчеданных месторождений отличаются преобладанием содержаний золота над платиноидами. Ведущими металлами платиновой группы являются палладий и платина [Добровольская, Дистлер, 1998; Vikentyev et al., 2004]. С этими результатами согласуются данные исследований распределения золота и платиноидов в рудах Сафьяновского месторождения. Такое же соотношение золота и платиноидов наблюдается и в современных подводных сульфидных постройках [Лисицын и др., 1999]. В рудах колчеданных месторождений золото наблюдается в виде собственных минералов, самородного золота и теллуридов, а также примесей в рудообразующих сульфидах. Собственные минералы платиноидов в рудах разрабатываемых месторождений не обнаружены.

По литературным данным, одной из ведущих минеральных форм концентрации примесей золота и платиноидов являются сульфоарсениды никеля, кобальта и железа. Данная тенденция прослеживается на магматическом и гидротермальном уровнях. Она была установлена и детально изучена на примере руд медно-никелевых месторождений и сульфидной минерализации, которые генетически связаны с расслоенными базит-гипербазитовыми интрузивами Кольского полуострова. Измерения содержаний примесей рения и осмия в пирите и арсенопирите из золоторудных месторождений (Азулес, палеозойские Центральные Анды, северо-западная Аргентина; Бендиго, Центральная Виктория, Австралия) с целью определения их возраста Re-Os методом показали более высокие концентрации осмия и рения в арсенопирите по сравнению с пиритом. Предпочтительное накопление золота в арсенопирите по сравнению с пиритом отмечается в рудах карлинского и близкого к нему типов.

Арсенопирит и блеклые руды являются одними из наиболее значимых по содержанию золота минералов в рудах колчеданных месторождений. С учетом часто наблюдаемого замещения арсенопирита блеклыми рудами можно заключить, что геохимическая связь золота и мышьяка в колчеданных рудах сохраняется в процессе их преобразований.

Наряду с блеклыми рудами и арсенопиритом, примеси золота и платиноидов отмечаются и в рудообразующих минералах: пирите, халькопирите, борните и галените при относительном понижении их содержаний в сфалерите. Большой разброс полученных значений содержания золота и платиноидов говорит в пользу того, что их примеси в рудообразующих минералах, вероятно, присутствуют в виде тонкодисперсных, субмикроскопических включений и сростков. Исследованиями геохимии золота в рудах колчеданных месторождений установлено присутствие золота во всех промышленных типах руд при максимальном его содержании в медно-цинковых рудах. Геохимическая связь золота со свинцом и мышьяком в колчеданных рудах Урала прослеживается и на минералогическом уровне.

Рассматриваемые месторождения в той или иной степени испытали влияние последующих деформаций, обусловленных формированием региональных тектонических структур, которое связано с процессами, локализованными в глубинных зонах коры и верхней мантии. Экспериментальные исследования распределения металлов между эквивалентами пород литосферных плит и надкритическими водными флюидами, проводившиеся при температурах от 900 до 1200 °C и давлениях от 20 до 110 килобар, показали, что свинец накапливается во флюидной фазе [Kessel et al., 2005]. Содержание свинца в водном флюиде на один–два порядка выше, чем в исходном базальте, причем с увеличением давления и температуры оно увеличивалось. Результаты экспериментов подтверждают данные изотопных исследований о возможности дополнительного поступления свинца в рудолокализующие структуры после завершения концентрации основной массы рудного вещества. Источник поступления свинца был смешанным: мантийным и за счет метаморфических преобразований пород литосферы, при давлениях и температуре, отвечающих верхней мантии [Бортников, Викентьев, 2005].

Исследования распределения золота с помощью LA-ISP-MS анализа в расплавных силикатных и сульфидных включениях из минералов экструзивных и приповерхностных пород андезитового комплекса Фараллон Негро, северо-западная Аргентина, показало приуроченность золота к меди [Halter et al., 2004].

Одним из важнейших компонентов флюидов золотосодержащих магматических ассоциаций является мышьяк. Связь золота с мышьяком исследовалась для системы риолитовый расплав и 2 % раствор хлорида натрия при 800 °C, постоянство летучести кислорода поддерживалось буфером NNO. Опыты проводились в присутствии серы и без нее. Анализы закаленных стекол риолитового состава и содержащихся в них флюидсодержащих включений показали, что включения, содержащие мышьяк и серу, отличаются более низкими содержаниями золота, чем включения, полученные в аналогичных условиях при отсутствии серы [Simon et al., 2007].

Особенности связи золота с сульфидами более полно раскрываются на основе привлечения экспериментальных исследований надкритических водных растворов содержащих серу, хлор и другие летучие компоненты. Хотя исследования проводились в относительно более «мягких», чем для свинца, условиях при давлении до
1.6 килобар и температуре не выше 800 °C, они показали возможность переноса золота в газовой фазе, представленной сероводородом H₂S, посредством образования летучих соединений состава AuS × (H₂S)_n [Zezin et al., 2007]. Для исследований переноса золота в виде хлоридных комплексов в качестве исходной была взята система NaCl–H₂O. С увеличением давления отмечалось расслоение системы на пар и насыщенный солевой раствор (рассол), а концентрация золота в паре и растворе возрастала. При дальнейшем его возрастании до 1.6 кбар система гомогенизировалась в состояние надкритического флюида [Simon et al., 2005].

Относительно источника поступления рудного вещества в литературе преобладают представления о поступлении рудных компонентов за счет выщелачивания из базальтов и перекрывающих их осадков срединно-океанических хребтов по механизму рециклинга разогретой океанической воды. Существует также точка зрения о «прямом» поступлении рудоносных магматических флюидов в подводные гидротермальные системы. Она была высказана на основе исследований сульфидных отложений гидротермального поля PACMANUS в море Бисмарка, Папуа-Новая Гвинея, которые отвечают свинец-медно-цинковым колчеданно-полиметаллическим рудам и отличаются высокими содержаниями золота [Yang, Scott, 1996]. Они развиваются на вулканических постройках андезит-дацитового состава в отличие от большей части подводных сульфидных построек, локализованных в постройках базальтового состава. В этом отношении поле PACMANUS приближается к уральским месторождениям, основная часть которых связана с вулканитами кислого и среднего состава.

Таким образом, колчеданные месторождения Урала, так же как и современные гидротермальные постройки, отличаются преобладанием концентрации золота над платиноидами. В рудах колчеданных месторождений существует геохимическая и минералогическая связь золота с медью, цинком, свинцом и мышьяком. Литературные данные по экспериментальным исследованиям указывают на возможность поступления части свинца, золота и других рудных компонентов с водными флюидами, содержащими серу, мышьяк и хлор, которые освобождались в процессе дегидратации пород при субдукции блоков континентальных окраин.

1.    Бортников Н. С., Викентьев И. В. Современное сульфидное полиметаллическое минералообразование в Мировом Океане // ГРМ, 2005. Т. 47. № 1. С. 16–50.

2.    Добровольская М. Г., Дистлер В. В. Платиновые металлы в рудах медно-колчеданных месторождений Южного Урала // Руды и металлы, 1998. № 4. С. 56–64.

3.    Лисицын А. П., Лапухов А. С., Симонов В.А. и др. Благородные металлы в рудообразующих гидротермальных системах современных океанов // ДАН, 1999.
Т. 369. № 2. С. 254–257.

4.    Halter W. E., Pettke T., Heinrich C. A. Laser-ablation ICP-MS analysis of silicate and sulfide melt inclusions in an andesitic complex I: analytical approach and data evaluation // Contrib. Mineral. Petrol., 2004. Vol. 147. P. 385–396.

5.    Kessel R., Schmidt M. W., Pettke T. Trace element signature of subduction-zone fluids, melts and supercritical fluids at 120–180 km depth // Nature, 2005. Vol. 437.№ 7059. P. 724–727.

6.    Simon A. C., Frank M. R., Pettke T. et al. Gold partitioning in melt – vapor – brine systems // Geochim. Cosmochim. Acta, 2005. Vol. 69. № 13. P. 3321–3335.

7.    Simon A. C., Pettke T., Candela P. A. et al.The partitioning behavior of As and Au in S-free and S-bearing magmatic assemblages // Geochim. Cosmochim. Acta, 2007. Vol. 71. P. 1764–1782.

8.    Vikentyev I. V., Yudovskaya M. A., Mokhov A. V. et al. Gold and PGE in massive sulfide ore of the Uzelginsk deposit, Southern Urals, Russia // Canadian Mineralogist, 2004. Vol. 42. P. 651–665.

9.    Yang K., Scott S. D. Possible contribution of a metal-rich magmatic fluid to a sea-floor hydrothermal system // Nature, 1996. Vol. 383. № 6599. P. 420–423.
10. Zezin D. Y., Migdisov A. A., Williams-Jones A. E. The solubility of gold in hydrogen sulfide gas: An experimental study // Geochim. Cosmochim. Acta. 2007. Vol. 62. №. P. 3070–3081