Показаны факторы рудообразующего процесса, определяющие компонентный и микрокомпонентный состав самородного золота. К ним отнесены – температура, активность серы, теллура, окислительно-восстановительный режим, а также диффузионное проникновение микропримесей в золотины из контактирующих с ними минералов. 

 

Илл. 1. Библ.10.

Более чем 30-летний опыт изучения химического состава самородного золота из золоторудных и золотосодержащих месторождений Урала выявил узкий набор изоморфных элементов-примесей, входящих в состав этого минерала в количестве более 1 мас.%. К ним относятся всего четыре элемента (в порядке частоты встречаемости)  – Ag, Hg, Cu и Pd. В более низких концентрациях по данным спектрального, лазерного микроспектрального (локальность 20-40 мкм) и рентгеноспектрального микроанализа (локальность 2-5 мкм) в золоте фиксируются несколько десятков элементов, в том числе с высокой частотой встречаемости. Так, в золоте коренных уральских месторождений средняя частота встречаемости ряда петрогенных элементов (Ca, Si, Mg, Al, Fe) при чувствительности анализа 10^-4-10^-3 мас.% укладывается в диапазон 52-96% [Мурзин, 1983; Мурзин и др., 1990]. Для микропримесей золота с меньшей средней частотой встречаемости (Pb, Sb, Ti, Cr, Zn, Co, Bi, Te, As, P, Y и др.) характерны очень широкие вариации встречаемости по отдельным месторождениям – от 0 до 100%. Это свидетельствует о том, что большинство примесных элементов, обнаруживаемых в составе золота, не являются изоморфными. Эти элементы обязаны присутствию ультрамелких включений минералов – породы, а также сокристаллизующихся  с  частицами золота. Данный факт создает методическую основу для решения проблемы выявления коренных источников золота в россыпях. Наиболее современный и чувствительный метод ее решения – LA-ICP- масс-спектроскопия или ICP-MS отдельных частиц россыпного золота.

Локальное обогащение золота примесными элементами связано также с диффузией металлов из контактирующих с ним минералов. Это очень интересное и почти не изученное явление несет информацию о кинетике остывания гидротермальной системы. Ширина диффузионных зон иногда достигает нескольких десятков микронов, что значительно превышает возможные погрешности их фиксации за счет размеров электронного зонда и вызванной им области вторичного возбуждения вещества. Диффузионное проникновение элементов из минералов, контактирующих с золотом фиксировалась для Cu, Fe, Bi [Покровский и др., 1977; Чеботарев, Волков, 1973]  

В золоторудных и золотосодержащих месторождениях наибольшим распространением пользуются бинарные золото-серебряные твердые растворы с различным соотношением компонентов и содержанием других примесей менее 1 мас.%. Наиболее характерны они для руд кварцевожильных золото-сульфидных месторождений, связанных с магматитами пониженной основности (Березовское, Середовинское и др.), прежде всего – тоналит-гранодиоритовых комплексов, однако распространены и в месторождениях колчеданного семейства, скарновых и других.

Соотношения компонентов в золото-серебряных твердых растворах контролируется рядом независимых параметров гидротермальных растворов – температурой, активностью (фугитивностью) серы, теллура и, вероятно, селена. В большинстве золото-сульфидных и золото-сульфидно-кварцевых месторождений реализуются условия с доминирующей ролью серы. В таких условиях изменчивость температуры и активности серы растворов определяет парагенетические ассоциации сульфидных минералов, а также контролирует состав многих минералов с широким изоморфизмом компонентов. К числу последних минералов экспериментально наиболее изучены пирротин (вариации мольной доли FeS), сфалерит (вариации мольной доли FeS), арсенопирит (вариации соотношений As и S), а также и золото-серебряные твердые растворы. Серебро, обладающее большим сродством к сере по отношению к золоту, стремится сконцентрироваться в большей степени в сульфидной форме, нежели в самородной по мере увеличения активности серы для каждой из фиксированных температур. Наличие экспериментальных данных позволяют использовать химический состав указанных минералов для оценки температуры их образования (электрум-сфалеритовый, пирротин-арсенопиритовый геотермометры), а также активности серы минералообразующей среды.

 Важное следствие контролирующей роли температуры и активности серы как на парагенетические соотношения сульфидов, так и пределы изоморфизма золота и серебра в гидротермальных системах с доминирующей ролью серы – закономерное изменение пробы частиц самородного золота (или содержания серебра) в процессе эволюции этих систем. При сульфидном рудообразовании сера, как правило, буферируется реакцией пирит-пирротин. В координатах температура – активность серы линия этой реакции при понижении температуры рассекает линии равновесных содержаний серебра в электруме в направлении от низких их значений к более высоким. Указанная направленность изменения указанных параметров гидротермального раствора обусловливает обычно фиксируемую закономерность понижения пробности частиц самородного золота от ранних его генераций к поздним с одной стороны и к обогащению серебром краевых частей золотин – с другой. Как правило, в ранних ассоциациях (с пиритом, арсенопиритом) присутствует высокопробное золото (920-980), в более поздних сульфидно-полиметаллических (халькопирит, сфалерит, галенит) пробность золотин ниже – 880-940. В наиболее поздних ассоциациях с блеклыми рудами и другими сульфосолями пробность частиц золота – 760-860 и иногда еще ниже. Золото с аномально высокой пробой (980-998) характерно для парагенезисов его с мышьяковистым пиритом, сульфидами мышьяка и сурьмы (антимонит, реальгар и др.) на Арамашевском и Воронцовском месторождениях. Появление аномально высокопробного золота возможно связано низкой концентрацией серебра в растворе. По крайней мере, руды этих месторождений характеризуются отношением Au/Ag, превышающем 1. 

Для магматогенно-гидротермальных систем с высокой ролью серы и теллура содержание серебра в золоте определяется в наибольшей степени активностью теллура. Такие системы связаны с магматитами габбро-гранитных комплексов повышенной основности (Быньговское, Кочкарское, Светлинское и др. месторождения). Температура и активность теллура контролируют как распределение серебра между самородной и теллуридной фазами, так и появление тех или иных парагенезисов теллуридов золота, серебра и различных металлов. Пробность золота при этом хорошо согласуется с экспериментальными данными в системе Au-Ag-Te – в парагенезисах сформированных при высокой активности теллура (с калаверитом, креннеритом) она составляет 910-970, а в парагенезисах низкой активности теллура (с петцитом, гесситом) она ниже – 800-880. Используя содержание серебра в золоте и равновесие петцит- β-гессит+золото можно рассчитать величины активности теллура и температуры образования теллуридных парагенезисов [Бортников и др., 1988].

Для многих гидротермальных месторождений, связанных с магматизмом повышенной основности характерно золото, несущее высокие концентрации ртути (твердые растворы с пределом насыщения 17-18 мас.% Hg) [Мурзин и др., 1981]. В большинстве случаев содержание ртути в золото-серебряных фазах, также как и серебра, контролируется температурой и активностью серы, что обусловливает прямую корреляцию содержаний этих элементов в пределах отдельных частиц золота.  

Самородное золото с высоким содержанием меди (более 2-3 мас.%) встречается редко и характерно для гидротермальных систем в базит-гипербазитовых комплексах. В метасоматически измененных гипербазитах Урала, несущих медистое и медьсодержащее золото известно в родингитах, антигоритовых серпентинитах,  магнетит-хлорит-карбонатных породах. Здесь присутствует золото, представленное бинарными фазами – AuCu₃ (аурикуприд), AuCu (тетрааурикуприд, рожковит), Au₃Cu (купроаурид), слагающими собственные частицы или присутствующими в решетчатых агрегатах с золотом Au-Ag (иногда с Hg) состава. Решетчатые агрегаты золота являются продуктами твердофазных превращений высокотемпературного трехкомпонентного золото-серебро-медного твердого раствора с небольшой примесью ртути [Новгородова и др., 1977; Мурзин, Суставов, 1989]. При остывании гидротермальной системы трехкомпонентный твердый раствор распадается на пластинчатые или решетчатые агрегаты бинарных фаз Au-Ag (с Hg) и Au-Cu. Этот распад носит многоступенчатый характер с образованием промежуточных твердых растворов медистого золота – пересыщенных или недосыщенных золотом соединений AuCu₃, AuCu и Au₃Cu (соединения Курнакова), а также обогащенного медью и ртутью серебристого золота. Распад промежуточных золото-медных твердых растворов сопровождался упорядочением структуры фаз стехиометрического состава, особенно ярко проявленным для AuCu, в полном соответствии с этим процессом, наблюдаемом в искусственных сплавах. Высокой смесимости золота, серебра и меди способствует, таким образом, высокая температура кристаллизации частиц золота. При снижении температуры область смесимости золота, серебра и меди резко сужается (рис.1), однако проявляется даже при 300ºС и ниже и при содержании меди в золото-серебряных твердых растворах менее 1 мас.% [Мурзин, Малюгин, 1983].  

Другие факторы, ответственные за появление медистого золота при повышенной температуре (300-350ºС) – восстановленный режим, а при пониженной – низкая фугитивность серы рудообразующего флюида, способствующие большей степени концентрирования меди в самородном состоянии. Повышение окислительного потенциала и фугитивности серы приводят к  фиксации меди в силикатной и сульфидной форме и образованию сначала медьсодержащего золота (2-8 мас.% Cu), а затем обычного серебристого золота (менее 1 мас.% Cu).  В этом отношении показательны золотоносные метасоматиты Карабашского массива, родингиты которого, сформированные при 420-470^оС и низкой степени окисленности флюида (CO₂/CO₂+CO+H₂+CH₄=0,14-0,22) несут золото с содержанием меди до 45 мас.%, а магнетит-хлорит-карбонатные метасоматиты, образованные при 380-430ºС и высокой степени окисленности флюида (0,71-0,90) – не более 3 мас.% Cu.

Исследования проведены по Программе фундаментальных исследований ОНЗ РАН № 2, финансируемой УрО РАН.

 

1. Бортников Н.С., Крамер Х., Генкин А.Д. и др. Парагенезисы теллуридов золота и серебра в золоторудном месторождении Флоренсия (республика Куба)// Геология рудных месторождений, 1988. № 2. С. 49-61.

2. Дриц М.Е., Бочвар Н.Р., Гузей Л.С. и др. Двойные и многокомпонентные системы на основе меди: Справочник. М.:Наука, 1979. 248 с.

3. Мурзин В.В. Состав самородного золота Урала и его типоморфное значение.  Препринт. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1983. 57 с.

4. Мурзин В.В., Малюгин А.А. Новые данные о нестабильности природных твердых растворов системы Au-Ag-Cu в области температур менее 350 С. // Доклады АН СССР, 1983. Т.269. №3. С.723-724.

5. Мурзин В.В., Малюгин А.А, Бегизов В.Д. и др. Золото// Минералогия Урала: Элементы. Карбиды. Сульфиды. Свердловск: УрО РАН, 1990. С. 68-88.

6. Мурзин В.В., Покровский П.В., Молошаг В.П. Ртуть в самородном золоте Урала и ее типоморфное значение // Геология рудных месторождений, 1981. № 4. С. 86-91.

7. Мурзин В.В., Суставов С.Г. Твердофазное превращения в природном медистом золоте // Известия АН СССР, серия геол., 1989. № 11. С. 94-104.

8. Новгородова М.И., Цепин А.И., Горшков А.И. и др. Новые данные по кристаллохимии и свойствам природных интерметаллических соединений системы Cu-Au// Записки ВМО, 1977. Ч. 106. Вып. 5. С. 540-552.

9. Покровский П.В., Сандлер Г.А., Чесноков Б.В. и др. Особенности распределения серебра, железа, меди и висмута в самородном золоте некоторых уральских месторождений// Тр.Института геологии и геохимии. Вып. 131. Свердловск:УНЦ АН СССР, 1977. С. 120-124.

10. Чеботарев Г.М., Волков Ю.А. Исследование состава включений золота в тонкодисперсном арсенопирите из Мурунтау (методом локального рентгеноспектрального микроанализа)// Записки Узб. Отд.ВМО. Вып. 27, 1973. С. 32-37.

 

Подпись к рисунку 1

Рис.1. Химический состав золота из россыпей Верх-Нейвинского массива альпинотипных гипербазитов. На диаграмму нанесены изотермы 400 и 750ºС устойчивости твердых растворов Au-Ag-Cu [по М.Е. Дриц и др., 1979] (сплошные линии) и предполагаемые поля для более низких температур (пунктирные линии).