Блог

Новоселов К. А., Зайков В. В., Котляров В. А.
КОБАЛЬТСОДЕРЖАЩИЕ ТОДОРОКИТОВЫЕ ОХРЫ ЗОЛОТОНОСНОГО УЧАСТКА ЛИСЬИ ГОРЫ (ЮЖНЫЙ УРАЛ)

РЕФЕРАТ

КОБАЛЬТСОДЕРЖАЩИЕ ТОДОРОКИТОВЫЕ ОХРЫ

ЗОЛОТОНОСНОГО УЧАСТКА ЛИСЬИ ГОРЫ (ЮЖНЫЙ УРАЛ)

К. А. Новоселов, В. В. Зайков, В. А. Котляров

Институт минералогии УрО РАН, Миасс, Россия

Тодорокит (Mn²⁺,Ca,Mg)Mn₃⁴⁺O₇·H₂O является представителем группы гидрооксидов марганца, имеющих туннельную (цепочечную) слабоупорядоченную структуру [2, 5]. Обычно тодорокит обнаруживается в продуктах изменения первичных минералов, таких как браунит; часто встречается в марганцевых корках, пленках, выцветах. Является главным минералом океанических марганцевых конкреций, в которых отмечаются повышенные концентрации меди, никеля, кобальта. Имеются свидетельства гидротермального происхождения тодорокита. Так, на месторождении Тодороки (Япония) тодорокит описан как продукт гидротермального изменения инезита [6].

В данной работе охарактеризованы тодорокитовые охры палеогидротермального поля Лисьи Горы с повышенными содержаниями кобальта. Поле расположено в пределах Восточно-Магнитогорской палеоостроводужной зоны вблизи протогорода Аркаим и сложено среднедевонскими образованиями: андезибазальтами гумбейского комплекса, сероцветными и красноцветными алевролитами, силицитами, песчаниками новобуранной толщи. Интрузивные породы имеют ограниченное развитие и представлены малыми телами габброидов предположительно девонского возраста и маломощными дайками биотитовых лампрофиров.

В пределах палеогидротермального поля было выделено три участка, перспективных на золотое оруденение и являющихся элементами единой эндогенно-экзогенной золотоносной системы. Она включает в себя коренные источники золота, золотоносные зоны окисления и делювиальные россыпи [1]. С золотоносными зонами окисления Центрального участка связана марганцевая минерализация.

Центральный участок локализован среди андезибазальтов и вулканогенно-осадочных пород гумбейской свиты. С запада и севера вулканиты граничат с кремнистыми породами новобуранной свиты. Он оконтурен по высыпкам лимонитизированных пород, бурых железняков и охристым глинам. Примечательной особенностью является почти полное отсутствие растительности в районе наиболее сильных изменений.

Зона окисления, вскрытая канавами до глубины 3 м, представлена пестроцветными глинистыми продуктами с гетитовым, гематитовым и тодорокитовым обохриванием. Переходы между выделенными разностями охристых глин разного цвета могут быть как резкие, так и постепенные. Главным минералом всех типов глин является каолинит. Его дифрактограммы характеризуются несколько уширенными рефлексами, что указывает на низкую упорядоченность. Бурые железняки встречались в элювии на поверхности и в виде маломощных инъекций и прожилков внутри глинистого элювия в канавах. Концентрации золота в бурых железняках достигают 5.0 г/т (табл. 1). Глины пронизаны сетью прожилков и содержат гнездовую вкрапленность гематита черного цвета. Возможно, эти прожилки наследуют черты прожилковой сульфидной минерализации. Ориентировка прожилков хаотическая. Участками наблюдается также обохривание черного цвета, обусловленное тодорокитом.

Тодорокит был встречен в виде черных охристых агрегатов, образующих жилообразные обособления и вкрапленность среди глинистого элювия. Мощность жильных тел достигает 1 м. Распределение марганцевых охр в глинах неравномерное.

Валовый состав тодорокитовых охр обнаруживает стабильно повышенные концентрации кобальта, его содержания в штуфных пробах достигают 3.8  мас. % (см. табл. 1) и являются ураганными (рядовые руды на кобальтовых месторождениях содержат 0.5-0.1 % Co). Для пород характерны также несколько повышенные содержания меди и никеля, иногда – золота.

При микроскопическом и электронномикроскопическом изучении полированных препаратов выявляется неоднородное строение агрегата марганцевых охр. Основную массу представляет тонкая смесь тодорокита и каолинита, которая не разрешается электронными микроскопом. Средняя микротвердость основной массы, измеренная на микротвердометре ПМТ-3, составляет VHN₁₀ = 37 и варьирует от 33.4 до 43 кГс/мм². Характерно, что к ней приурочены максимальные концентрации Co (рис. 1, 2 а). Каолинит фиксируется на энергодисперсионных спектрах линиями Al и Si.

Гомогенные включения тодорокита образуют идиоморфные округлые скопления, прожилковидные выделения. В отраженном свете минерал выглядит более ярким по сравнению с основной массой, отличается слабым зеленоватым оттенком. В скрещенных николях отмечается слабая анизотропия, внутренние рефлексы отсутствуют. Микротвердость VHN₁₀ составила 98 кГс/мм² (50–99.7). В качественном составе по данным электронной микроскопии фиксируются Mn, Fe, Co, Ca (см. рис. 1, 2 б).

При электрономикроскопическом изучении была также выявлена бескобальтовая фаза Mn-Ba-Ca (см. рис. 1), – вероятно, это оксид марганца группы голландита.

Рентгеновский анализ охр был выполнен на диффрактометре ДРОН-2.0 (Cu-излучение) и показал преобладание в охрах тодорокита (табл. 2). Надо сказать, что дифрактограммы тодорокита,  серебросодержащего тодорокита и вудруфита (Zn,Mn²⁺)Mn₃⁴⁺O₇·1–2H₂O близки между собой, но отсутствие в составе охр участка Лисьи Горы серебра и цинка не оставляет сомнений в диагностике.

Таким образом, в составе марганцевых охр участка Лисьи Горы преобладает тодорокит, который находится в чрезвычайно тесном срастании с каолинитом. Характерной чертой как пород в целом, так и тодорокита является значительная примесь кобальта. Содержания кобальта в изученных охрах на 2–3 порядка превышают кларк для пород среднего состава и аналогичны таковым для марганцевых конкреций дна океана [5].

Примеси в составе тодорокита возможны самые разнообразные и обусловлены, как считается, сорбционным механизмом [3, 4]. Сорбционная способность минерала прямо коррелирует со степенью его кристалличности. Наиболее хорошими сорбентами являются биогенные фазы [7], образовавшиеся в результате жизнедеятельности бактерий, окисляющих Mn²⁺. Особенно интересным представляется вопрос об источнике кобальта. Очевидно, образование марганцевых охр происходило за счет окисления марганцевой минерализации, которая на настоящий момент является неизученной. По распределению охр можно предположить, что первичная марганцевая минерализация была как вкрапленной (типа метасоматической), так и приурочена к жильным зонам. Кобальт же, вероятно, входил в состав сульфидной ассоциации, сопутствующей марганцевой минерализации. Присутствие в тодороките рудных концентраций золота повышает перспективность участка на промышленное оруденение.

Работы поддержаны РФФИ (проект 07-05-00824), Министерством образования (проект РНП.2.1.1.1840) и Александринской горно-рудной компанией.

Литература

1. Зайков В. В., Юминов А. М., Новоселов К. А., Зайкова Е. В. Перспективы золотоносности Южно-Амамбайского участка / Отчет. Фонды ОАО “Александринская горнорудная компания”. 2004. 76 с.
2. Яхонтова Л. К., Зверева В. П. Основы минералогии гипергенеза: Учебное пособие. Владивосток: Дальнаука, 2000. 336 с.
3. Frenzel G.The manganese ore minerals. Budapest, 1980. 158 p.
4. Larson L.Zinc-bearing todorokite from Philipsburg, Montana // Am. Min., 1962. Vol. 47. P. 59–66.
5. Post J.Manganese oxide minerals: Crystal structures and economic and environmental significance // Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1999. Vol. 96. P. 3447–3454.
6. Straczek J. A., Horen A., Ross M., Warshaw C.M.Studies of manganese oxides, IV: Todorokite // Am. Min., 1960. Vol. 45. P. 1174–1184.
7. Villalobos M., Bargar J., Sposito G.Trace metal retention on biogenic manganese oxide nanoparticles // Elements, 2005. Vol. 1. P. 223–226.  

Таблица 1

Результаты химического анализа проб участка Лисьи Горы (г/т)

Примечание. Тр14-1 – марганцевые охры; 3104-1-1 – бурые железняки ящичной текстуры с баритом; Tp-14-2 – марганцевые охры; Tp-7-4 – гематитовые охры. Аналитики М. Н. Маляренок, Т. В. Семенова (Au, Ag), ИМин УрО РАН.

Таблица 2

Рентгеновские данные тодорокита и вудруфита

Примечание. ДРОН-2.0, аналитики Т. М. Рябухина, П. В. Хворов, ИМин УрО РАН. 

Подписи к рисункам Новоселова:

Рис. 1. Агрегат марганцевых охр.

Tod– тодорокит, Tod+Kaol– смесь с каолинитом, Hol– минерал группы голландита. РЭММА-202М, аналитик В. А. Котляров, ИМин УрО РАН.

Рис. 2. Энергодисперсионные спектры смеси тодорокита и каолинита (а) и тодорокита (б). РЭММА-202М, аналитик В. А. Котляров, ИМин УрО РАН.