научная статья по теме НЕВИДИМОЕ И МИКРОСКОПИЧЕСКОЕ ЗОЛОТО В ПИРИТЕ: МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И НОВЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ КОЛЧЕДАННЫХ РУД УРАЛА Геология

Текст научной статьи на тему «НЕВИДИМОЕ И МИКРОСКОПИЧЕСКОЕ ЗОЛОТО В ПИРИТЕ: МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И НОВЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ КОЛЧЕДАННЫХ РУД УРАЛА»

УДК 553.435(470.5)

НЕВИДИМОЕ И МИКРОСКОПИЧЕСКОЕ ЗОЛОТО В ПИРИТЕ: МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И НОВЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ КОЛЧЕДАННЫХ РУД УРАЛА © 2015 г. И. В. Викентьев

Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН 119017, Москва, Ж-17, Старомонетный пер., 35 Поступила в редакцию 20.10.2014 г.

Обсуждаются формы нахождения Аи в сульфидах (в том числе "невидимая"), которые во многом определяют его потери при обогащении колчеданных руд. Приводится обзор современных методов анализа форм Аи с обсуждением ограничений по их локальности и чувствительности. Для слабо ме-таморфизованных колчеданных месторождений Урала Галкинского и Учалинского демонстрируются результаты исследований сульфидов методами сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии, методом масс-спектрометрического анализа с лазерной абляцией (ЬА-1СР-М8), термохимическим методом (определение ионной формы Аи), методами автоматизированной "количественной минералогии". Существенная часть Аи находится в рассеянном виде в сульфидах — пирите, халькопирите и сфалерите (количественно доминирует пирит). Доля такого "невидимого" золота составляет от не более чем 10 (Галкинское месторождение) до 85% (Учалинское месторождение) от валового содержания Аи в руде. Преобладающая часть "невидимого" золота представлена субмикронными и наноразмерными выделениями минералов Аи. Доля структурно связанного золота в пирите (от валового содержания в нем Аи) оценена количеством от первых % (Галкинское) до 20— 25% (Учалинское). Наличие А и $Ь в пирите и сфалерите, так же как и других элементов-примесей (Те, Со, Мп, Си, Н^, Ag, а в сфалерите также Fe), способствует вхождению Аи в сульфид, но в большей степени не в изоморфной, а в связанной с дефектами форме. На обоих месторождениях в участках обогащения руд Аи установлено развитие микронных выделений сульфосолей серебра (пирар-гирит, фрейбергит, стефанит, полибазит, пиростильпнит, аргентотетраэдрит, пирсеит, прустит), Аи— Ag-сплавов (от высокопробного золота до кюстелита), Ag- и Au—Ag-теллуридов (гессит, эмпрессит, калаверит), редких Au—Ag-сульфидов (петровскаит, ютенбогаардтит), на Галкинском месторождении — селенотеллурида (курилита). В рудах этих месторождений методами просвечивающей электронной микроскопии выявлено наноразмерное (1—50 нм) самородное золото (шаровидные и дис-ковидные частицы, чешуйки), у которого одни частицы дают монокристальную дифракционную картину, а другие — кольцевую. С низкой степенью (или отсутствием) метаморфической перекристаллизации связано (1) преобладание тонких взаимопрорастаний сульфидов, что является основной причиной плохой обогатимости руд (особенно для Галкинского месторождения), (2) большая доля "невидимого" золота в сплошных сульфидных рудах, обусловившая низкий выход Аи в медный и цинковый концентраты, поскольку оно теряется в хвостах с доминирующим пиритом.

Б01: 10.7868/8001677701504005Х

ВВЕДЕНИЕ

Урал по запасам попутного золота является крупнейшей в мире колчеданоносной провинцией. Здесь находятся 7 из 12 мировых гигантов с >100 т попутного Au, а на 6 месторождениях запасы Ag превышают 2000 т. Однако при переработке руд сквозное извлечение Au в промышленные концентраты (медный и цинковый) составляет лишь 12—35% от исходного Au в руде с ежегодными потерями (в хвостах и пиритном концентрате) 13—15 т металла. Доля относительно крупного, свободного ("видимого", >1 мкм) самородного золота для большинства месторождений незначи-

Адрес для переписки: И.В. Викентьев. E-mail: viken@igem.ru

тельна, а остальное, очевидно, представлено субмикроскопическими выделениями и/или находится в кристаллической решетке сульфидов. В сульфидах сильно метаморфизованного Гайского месторождения доля самородного золота (вместе с подчиненными Аи—Ag-теллуридами) как концентратора Аи составляет 44—90%, что заметно превышает этот показатель для слабо метамор-физованных руд Урала (15—55%) (Викентьев и др., 2006). В целом же данные о формах нахождения Аи в колчеданных рудах Урала включают, главным образом, сообщения о немногочисленных находках самородного золота (Викентьев и др., 2006; Зайков, Мелекесцева, 2011; Масленников и др., 2010) и Au—Ag-теллуридов (Молошаг, 2011; МаБ1епп1коу а1., 2013; УгкеПуеу, 2006), а также

Таблица 1. Формы золота в гидротермальных сульфидных рудах

Химическое состояние Формы (распространенность) Минералы

Au+, Au3+ (ионное, химически связанное) Изоморфная Основные 1 2 Арсенопирит, Аз-пирит, блеклая руда Борнит, халькопирит, пирит, Fe-сфалерит

Второстепенные 1 2 Сульфосоли Ag, В1, Си*, РЬ; халькозин Марказит

Редкие 1 2 Теллуриды Ag, В1; самородный мышьяк, самородное серебро, самородная медь, иридоосмин, платина, платиноиридиум; спериллит; сульфиды Ag, $Ь; селениды Си, РЬ; сульфосоли N1 Теллуриды РЬ, Н^, $Ь, Си

Минеральные** Сульфидная Сульфовисмутидная Сульфоантимонидная Сульфотеллуридная Селенотеллуридная Теллуридная Селенидная Оксидная Висмутидная Стибнидная Ютенбогаардтит, петровскаит, пенжинит Джонсонит Криддлеит Нагиагит, бакхорнит, музеумит Курилит Петцит, калаверит, креннерит, сильванит, монт-брейит, мутманит, костовит, богдановит, безсмерт-новит, билибинскит Фишессерит Ауроантимонат Мальдонит, бисмутаурид Ауростибит

Au0 (свободное, металлическое) Самородная Самородное золото, тетрааурикуприд, аурикуприд, анюйит, хуньчуньит, юанцзянит, порпецит, родит, ртутистое золото, вейшанит, аурамальгама

Примечание. * Кроме блеклой руды; ** все минералы являются крайне редкими, за исключением теллуридов (как правило, редкие); 1 — содержание Аи до п мас. %; 2 — содержание Аи редко превышает 0.002 мас. %.

ограничиваются общими соображениями о возможном изоморфном вхождении Аи в пирит или приблизительными валовыми оценками доли Аи, находящегося в ионной форме (Винокуров и др., 2010; Кринов и др., 2007). В настоящее время решение проблемы "невидимого" золота становится возможным с использованием современных высокоразрешающих методов анализа вещества.

ФОРМЫ ЗОЛОТА В СУЛЬФИДАХ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Золото присутствует в рудах гидротермальных месторождений в двух формах: собственной минеральной ("видимое" золото) и рассеянной в сульфидах (тонкодисперсное, "невидимое" золото). Термином "невидимое" золото именуются его (1) внеструктурное ультрамикроскопическое (менее 0.1 мкм) и (2) структурно-связанное, изоморфное состояния. Внеструктурная форма Аи в основном отвечает его металлическому состоянию Аи0 (самородное золото, интерметаллиды), подчиненной является теллуридная, а остальные соедине-

ния Au редки (табл. 1). Среди ультрамикроскопического нередко выделяют "субмикроскопическое" — субмикронного размера (~0.1 или 0.1—0.01 мкм) — и наноразмерное (~1—10 нм) золото. Наиболее мелкие наноразмерные частицы (0.5—2 нм) часто именуют кластерами, они состоят из 100—300 атомов Au.

Возможность вхождения Au в окисленном состоянии в структуру сульфидов, за исключением арсенопирита и As-пирита (Лаптев и др., 2010; Cabri et al., 2000b; Simon et al., 1999a; Sung et al., 2009; Reich et al, 2005; Тагиров и др., 2014), остается предметом дискуссий.

Для золоторудных месторождений к настоящему времени можно считать установленным (на основании ряда физических методов), что "невидимое" золото представляет собой либо субмикронные и наноразмерные включения его минералов (самородное золото, соединения Au с Te, возможно с другими элементами) в сульфидах, либо находится в структуре сульфидов в виде твердого раствора (Fleet, Mumin, 1997; Таусон и др., 1998,

Фиг. 1. Мелкое самородное золото в наложенных минеральных ассоциациях колчеданных руд Урала. Фото в обратно-рассеянных электронах.

а, б — детали барит-полиметаллических прожилков в руде Учалинского месторождения (обр. Уч-119): а — самородное золото (Аи) в ассоциации с галенитом (Гл) образует цепочку мелких выделений в блеклой руде (Тн); б — трещины и гнезда в теннантите выполняют электрум и пирсеит (Ag,Cu)l6As2Sll; в — "тонкое" самородное золото с размером 5— 10 мкм и даже <1 мкм в рудах Гайского месторождения тяготеет к межзерновым границам (особенно пирита), Бо — борнит; г — зерна электрума (Аи) и кюстелита (Кю) в Си-/п-руде в экзоконтакте дайки микрогаббро. Кюстелит AuAgз, AuAg5 и AuAg6 образует тонкие прожилковидные скопления в руде, сложенной сфалеритом и халькопиритом. Месторождение Тарньер.

Simon et al., 1999a; Deditius et al., 2014; Vaughan, Kyin, 2004). Очень высокие содержания "невидимого" золота установлены в игольчатом арсенопи-рите (Бортников и др., 2012). Высокие содержания рассеянного золота в мышьяковистом пирите установлены методом SIMS в золоторудных месторождениях типа Карлин — вплоть до >1 мас. % (Reich et al., 2005; Simon et al., 1999а; и др.). Во многих работах обращается внимание на положительную корреляцию содержаний As и Au в пирите, однако природа этой связи дискуссионна. Во всех случаях доли Au, свободного и находящегося в решетке сульфидов, если и оцениваются, то весьма приблизительно (Genkin et al., 1998; Deditius et al., 2014). Эти исследования не носят широкий характер, для высокоточного и локального анализа выбираются единичные зерна сульфидов. Надо иметь в виду, что даже в масштабе образца формы

Au могут отличаться. На месторождениях одни и те же рудные минералы участвуют в разных пара-генезисах, включены в разные зоны рудных тел. В процессе рудообразования меняются внешние физико-химические параметры; наряду с отложением новых минеральных ассоциаций идет наложение на ранние парагенезисы более поздних; рудное вещество испытывает перекристаллизацию. Кроме того, существуют естественные вариации от месторождения к месторождению. Поэтому можно сказать, что для большинства из них химическое состояние Au в Fe, Fe-As- и Fe-Cu-сульфидах, по большому счету, остается невыясненным или оно может быть описано в самых общих чертах (или по аналогии).

В рудах колчеданных месторождений Au также присутствует как в виде микровключений собственных минералов (фиг. 1), правда, в отличие от

большинства золоторудных месторождений (кроме объектов типа Карлин), чаще всего крайне мелких (1—50 мкм), так и в "невидимой" ф

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Геология»