Прогнозная геохимия рудного золота Восточного Забайкалья
Ю. В. Павленко, Забайкальский государственный университет, г. Чита
Предметом исследований являются методы прогнозирования Восточного Забайкалья - крупного горнорудного региона России, в котором современным геологическим картированием масштаба 1:1 000 000 установлены основные внутренние и внешние критерии рудоносности. В статье рассмотрены эндогенные геохимические критерии концентрирования золота в земной коре региона, составляющие обязательный методологический приём прогнозирования золоторудных объектов в любом масштабе. Цель работы - уточнить достигнутый уровень знаний о минералого-геохимических критериях концентрирования золота в процессе эволюции земной коры вплоть до формирования промышленных месторождений и выделении рудных формаций. Методология исследования заключается в систематизации огромного фактического материала, касающегося процессов природного концентрирования золота, в анализе его представительности, оценке полноты, достоверности опубликованной и фондовой информации, используемой для уточнения минералого-геохимических критериев прогноза рудного золота. С применением химических свойств золота рассмотрены формы нахождения золота, количество его в формирующихся геологических комплексах и природных средах, их эволюция, распространение в структурно-тектонических зонах; некоторые причины концентрирования и минералого-геохимические критерии прогноза. Особое внимание обращено на необходимость изучения и учёта наноразмерного (дисперсного) золота. В качестве основных рудно-формационных единиц золотого оруденения определены стандартизованные рудные формации (с разделением на собственно золоторудные, комплексные золотоносные, золотосодержащие) и геолого-промышленные типы месторождений. Выделено 15 геолого-промышленных типов, из которых 13 представляют забайкальские месторождения-эталоны и два привлечены из других регионов. Эти типы месторождений различаются по количеству относимых к ним объектов. Ввиду некоторого сходства состава рудного вещества геолого-промышленные типы различаются по наиболее важным для прогноза классификационным характеристикам. Перспективными на эндогенное концентрирование золоторудной минерализации являются площади распространения прямых и косвенных минералого-геохимических признаков, сгруппированных в минералого-геохимические критерии прогноза рудное золото восточное забайкалье
Ключевые слова: рудное золото; минералого-геохимические критерии; золоторудные формации; геолого-промышленные типы месторождений; Восточное Забайкалье; рудные формации; эндогенное концентрирование; структурно-тектонические зоны
PREDICTIVE GEOCHEMISTRY OF ORE GOLD IN EASTERN TRANSBAIKALIA
Yu. Pavlenko, Transbaikal State University, Chita
The subject of the research is the methods of forecasting the Eastern Transbaikalia - a large mining region of Russia, in which the main internal and external criteria for ore content are established by modern geological mapping at a scale of 1:1,000,000. The article considers endogenous geochemical criteria for gold concentration in the Earth's crust of the region, which constitute a mandatory methodological method for predicting gold ore objects at any scale. The aim of the work is to clarify the achieved level of knowledge about the mineralogical and geochemical criteria for gold concentration in the course of the evolution of the Earth's crust up to the formation of industrial deposits and the isolation of ore formations. The methodology of the study is to systematize a huge amount of factual material concerning the processes of natural concentration of gold, to analyze its representativeness, to assess the completeness and reliability of published and stock information used to clarify the mineralogical and geochemical criteria for predicting ore gold. Using the chemical properties of gold, the forms of finding gold, amount of it in the forming geological complexes and natural environments, their evolution, distribution in structural and tectonic zones, some causes of concentration and mineralogical and geochemical prediction criteria are considered. Special attention is paid to the need to study and account for nanoscale (dispersed) gold. As the main ore-formation units of gold mineralization, standardized ore formations are defined with a division into gold ore proper, complex gold-bearing and gold-bearing and geological and industrial types of deposits. There are 15 geological and industrial types, of which 13 are Transbaikal deposits standards and two are attracted from other regions. These types of deposits differ in the number of objects related to them. Due to some similarity in the composition of ore matter, geological and industrial types differ in the most important classification characteristics for the forecast. Areas of distribution of direct and indirect mineralogical and geochemical features grouped into mineralogical and geochemical forecast criteria are promising for endogenous concentration of gold mineralization
Key words: ore gold; mineralogical and geochemical criteria; gold ore formations; geological and industrial types of deposits; Eastern Transbaikalia; ore formations; endogenous concentration; structural and tectonic zones
Введение
В начале XXI в. при прогноз- но-минерагенических исследованиях Восточного Забайкалья (Забайкальского края) масштаба 1: 1 000 000 выделен 151 перспективный минерагенический объект, среди которых 20 представляют рудные зоны, 45 рудные районы и 86 рудные узлы. В них прогнозируются 36 видов преимущественно стратегических, остродефицитных и высоколиквидных полезных ископаемых. Наиболее типичным химическим элементом является золото, встречаемость которого (63 %) в 2,5 раза выше встречаемости молибдена (25 %) и в 4...6 раз выше встречаемости олова, вольфрама, редкометалльных элементов, свинца, цинка, меди, урана и флюорита, исторически считающихся типичными для региона (Павленко Ю. В. Научные и методологические принципы изучения недр: монография. Чита: ЗабГУ, 2020. 186 с.). Эти данные свидетельствуют, что Восточное Забайкалье является крупным золоторудным регионом, перспективным для проведения более детальных съёмочных, поисковых и оценочных работ.
Характерной особенностью минера- гении региона является полиминеральная комплексность оруденения. Из 151 объектов относительно мономинеральными являются только 32 (21 %), из них золоторудными - 29 (19 %). Обращает внимание близкий состав и возраст полезных ископаемых на всей территории.
В рудных узлах, локализованных на пересечении структур тектоно-магматических циклов докембрия и фанерозоя, геохимическая специализация нередко трансформируется в минерагеническую. Накопление рудных элементов повышается в ряду: геологический комплекс (формация) с повышенным относительно кларка содержанием элемента (элементов) ^ геохимически специализированные горные породы (обычно последних стадий тектономагматических циклов, 5...10 кларков) ^ участки проявления гидротермально-метасоматических процессов (локальные концентрации элементов до 100 кларков) ^ аномально благоприятные комплексы с содержанием элементов свыше 100 кларков (промышленные месторождения металлов) (Павленко Ю. В. Пришилкинская минерагеническая зона Восточного Забайкалья и Верхнего Приамурья: монография. Чита: ЗабГУ, 2017. 155 с.)
При планировании среднемасштабных исследований объектов рудного золота прогнозная геохимия, используя химические свойства золота, предполагает решение следующих задач его нахождения в земной коре: формы нахождения, количество в формирующихся геологических комплексах, распространение в структурно-тектонических зонах, причины концентрирования и геохимические критерии прогноза [6].
Методология исследования заключается в систематизации огромного фактического материала, касающегося процессов природного концентрирования золота, в анализе его представительности, оценке полноты, достоверности опубликованной и фондовой информации, используемой для уточнения геохимических критериев прогноза рудного золота [1; 4; 8; 18; 19].
Основные свойства золота
Золото очень редкий благородный металл (кларк 0,0000003), обладающий бактерицидными, биоингибиторными и стимулирующими биологическими свойствами. Атом представлен одним стабильным изотопом 197Аи и 26 радионуклидами; период полураспада 198Аи 2,7 суток [7].
В периодической системе золото под номером 79 относится к d элементам ^'^'), расположено в 1Б группе вместе с Си и Ад, по горизонтали его соседи Pt и Нд, по диагонали Pd и Cd. По термическим свойствам золото наиболее близко к Си; по химическим - к Ад и Pd. Геохимия золота определяется большой устойчивостью его электроотрицательного состояния (Аи-самородного), его химической инертностью в стандартных природных условиях поверхности суши. Золоту свойственно стремление к комплексообразова- нию (АиС12-, АиВг2-, Аи12-, АиС^-, Au(CNS)4-, Аи^203)23, органометаллических, халатных, гумидных, фульво и др.); наибольшая стабильность многих комплексов (гумидных и др.) среди сходных с ним элементов. Со многими металлами образует сплавы, сульфиды (Аи^, Аи^2), фториды, хлориды (АиС1, Аи2С16, АиС12), в том числе, растворимые в воде АиС12, АиС1(ОН), Аи(ОН)4, АиООН, а также гидриды (чем отличается от Ад). С кислородом и азотом прямо не реагирует, не растворяется в щелочах и кислотах (только в смеси HNO3+HCl). Химически малоактивно, амфотерно, основные валентности +1 и +3, но гораздо более устойчиво Аи°. Самородное Аи, как и минералы платиновой группы (МПГ), наиболее стойко в кислой среде при высоких значениях Е^ в щелочных - при более низких и переход Аи+^ Аи3+ легче идёт в щелочной среде, Аи+ не образует водорастворимые комплексы, которые характерны только для Аи3+ [6; 8; 11; 13; 16].
Определяющее значение для миграции золота имеет окислительный потенциал системы [3]. Растворение Аи в воде идёт в окислительной обстановке, а его осаждение - в восстановительной. Аи может образовывать гетерополиядерные комплексы (с Sb, ВО As, Те, Se), вследствие чего его растворимость резко возрастает и при 300 °С составляет 10-4-10-6 моль/кг Н20, а в сульфидно-солевых при температуре 400...500 °С образуется рудный расплав, обогащённый золотом. Экстракция Аи из любого источника происходит в окислительной обстановке. Вода имеет упорядоченную кластеризованную структуру, склонную к полимеризации [15].
Характерной особенностью золота является высокая степень его подвижности в водных растворах [1]. Поскольку по степени подвижности ионы Аи+ сходны с ионами Ад+, самородное Аи всегда содержит примеси Ад, а также других халькофильных металлов ^п, Си, РЬ, 1п, Cd, Нд, ВО, обладающих общими особенностями строения атомов. В соединениях для них часто характерны ковалентные связи.
В земной коре геохимия золота предполагает поведение его атомов. Здесь золото находится в рассеянном состоянии. Общий кларк золота по разным оценкам 3-4,5-10-7 % (3-4,5 мг/т). В минералах золото находится в виде микровключений, примеси во включениях сульфидов, окислов железа и других элементов и в атомарной форме. Ни один из породообразующих минералов не является концентратором золота [10]. По отношению к золоту выделяются минералы инертные (кварц, калиевые полевые шпаты, слюды, карбонаты, пирит, флюорит) и «отзывчатые» (чувствительные) на примеси (эпидот, амфиболы, пироксены, магнетит, гематит, рутил, сфен, апатит и др.); эти особенности минералов являются одной из причин перераспределения металла в недрах.
Кроме серебра в самородном золоте обнаружено свыше 40 элементов-примесей, составляющих в сумме более 0,1 %. Как правило, самородное золото отлагается в конце каждой рудной стадии и содержит микровключения ранее выделившихся рудных минералов, обогащаясь их элементами. По распространённости, степени концентрации примеси в золоте Н. В. Петровская (1973) разделяет элементы на: главные - Ад (0,5...55 %); второстепенные постоянные - Си (0,001...23 %), Fe (0,001...0,9 %), РЬ (0,01 - 0,1 %); третьестепенные, зависящие от состава руд - Sb, As, Нд, Zn, ВО Те, Se и Мп (0,000п - 0,п %); локально распространённые - Sn, ТО Сг, Мо, W; редкие малоизученные (И); платиновую группу и Со, N0 V. По частоте встречаемости различают примеси основные (частота встречаемости 50...100 %) - Fe, Си, РЬ, второстепенные (10...50 %) - Нд, As, Sb, ВО Те, Т и прочие спорадические.
В незначительных концентрациях золото присутствует в горных породах, растениях, воде. В морской воде содержится 0,0...4 мг/м3 золота, в магматических породах 2,6...7,0 мг/т (3-10-7 %), в осадочных породах 0,9...8 мг/т (1,3-10-7 %) [2; 7]. Кларки Аи по разновидностям пород имеют большой разброс (мг/т): ультрабазиты 6...7, базиты 3,5...4 (океанические 0,2), средние породы 2,8...3;
гранодиориты 1,2...3; граниты 0,8-4. А. Г. Миронов (1994) показал, что Аи оруденение ведёт себя чаще ассоциированно с интрузиями небольшого размера, штоками и дайками пёстрого состава; они несут отчетливые признаки флюидонасыщения, гибридности, и автометасоматоза, имеют высокое водосодер- жание и флюидосодержание (особенно С1) и другие генетические признаки близкой связи с рудными телами.
Основная часть золота в недрах находится в тонкодисперсном состоянии. Чаще всего золото встречается в свободном (самородном) состоянии. Известны природные соединения золота в виде твёрдых растворов с серебром (электрум), медью (купроаурид), висмутом, родием, иридием и платиной, а также теллуриды золота АиТе2 (калаверит) и АиТе3 (монтбрейит). Различают следующие соединения золота: одновалентные, хелатные, двухвалентные, трехвалентные, металлоорганические и виды - коллоидное, наноразмерное (наночастицы) [1]. Золоту свойственен высокий коэффициент природной концентрации, равный - 1000...2000.
А. П. Виноградов по возрастающей его концентрации выстроил следующий ряд природных образований: морская вода - осадочные породы - кислые изверженные породы - средние изверженные породы - основные - ультраосновные породы - хромиты базальто- идных пород - гидротермальные руды [4].
Процесс образования крупных эндогенных месторождений золота является многоэтапным [2; 5; 10]. Формирование их часто начинается в докембрийское время и завершается в фанерозое. В первичных рудах известны 12 морфологических разновидностей золота: жилково-пластинчатое, комковидное, пленочное, губчатое, каплевидное, амёбообразные включения, губчато-друзовидное, друзовое, проволочное, дендритовидное, дендритое, кристаллическое, различающиеся по условиям концентрирования [14].
Большой научный интерес представляют наименее изученные наноразмерные включения золота в окислах и гидоокислах железа, минералах глин, слюдах, хлоритах, алуните, кварце-халцедоне, ярозите, углисто-битуминозных включениях сланцев, изучение которых открывает перспективы познания новых особенностей эволюции золота и методов природной концентрации металла. Главным признаком отличия дисперсного золота от микроскопического и субмикроскопического в минерале-носителе является преобладание межатомных связей с другими химическими элементами над моноэлемент- ными связями (золото-золото) [17; 18].