ГЕОЛОГИЯ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, 2012, том 54, № 2, с. 157-167
УДК 553.41:571.1/5
ПРОГНОЗНО-ПОИСКОВЫЕ КРИТЕРИИ ЗОЛОТОНОСНЫХ КОР ВЫВЕТРИВАНИЯ (РАЙОНЫ ЮГА СИБИРИ), РОССИЯ
© 2012 г. Ю. А. Калинин, Н. А. Росляков
Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН 630090, Новосибирск-90, просп. Академика Коптюга, 3 Поступила в редакцию 29.08.2011 г.
На основе многолетнего изучения геологии и геохимии месторождений золотоносных кор выветривания профилирующих рудных полей Сибири разработана геолого-генетическая модель концентрирования золота в зависимости от стадии корообразования. Это позволило обосновать прогнозно-поисковые критерии месторождений золота в корах выветривания линейно-карстового типа, выделить на юге Сибири перспективные площади и дать им прогнозную оценку.
ВВЕДЕНИЕ
Под золотоносной корой выветривания понимаются залегающие in situ продукты химического выветривания, содержащие рудные концентрации золота. Ее промышленную ценность определяет не только "россыпеобразующее" золото, как это имеет место при разведке "элювиальной россыпи" (Шило, 2000), но и более тонкие его классы, не извлекаемые традиционными гравитационными методами. В золотоносной коре выветривания, особенно достигшей стадии структурного и бесструктурного глинистого элювия, доля гравитационно извлекаемого металла даже в пределах одного месторождения может варьировать в очень широких пределах — например, для Егорьевского месторождения (Салаир) от 18.1 до 80.9 мас. % (Золотоносность..., 1995). Мировая практика успешной разведки месторождений золотоносных кор выветривания показывает, что для их оценки необходимо применение не только гравитационных методов, пусть даже с использованием современных центробежных концентраторов, но и физико-химических, для выявления валового содержания всех форм золота. Недоучет этих обстоятельств может существенно повлиять на общую оценку месторождений и отдельных площадей. Для районов Сибири проблема полной комплексной оценки золотоносности кор выветривания стоит достаточно остро, поскольку все оценки в основном давались по гравитационно извлекаемому золоту.
ГЕОЛОГО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ЗОЛОТОНОСНЫХ КОР ВЫВЕТРИВАНИЯ
Формирование наиболее продуктивных золотоносных кор выветривания юга Сибири связано
Адрес для переписки: Ю.А. Калинин. E-mail: kalin-in@igm.nsc.ru
с мел-палеогеновыми поверхностями выравнивания, процессами карсто- и корообразования. Золотоносные коры выветривания развиваются за счет гипергенного преобразования как месторождений и рудных тел, так и минерализованных зон с рассеянным золотосодержащим сульфидным оруденением. В экзогенных процессах эндогенное золото претерпевает три стадии преобразования: растворение —► миграция и концентрирование в грунтовых водах —»- осаждение новых гидрогенных минеральных форм. Количество этих циклов контролируется палеотектонически-ми и палеоклиматическими условиями корообра-зования и временем взаимодействия воды с горными породами. В коре выветривания золото укрупняется, облагораживается, формирует новые гипергенные формы в виде самородных частиц и высокопробных каемок, образует микронные примеси в гипергенных минералах, в гумине, гуминовых и фульвовых кислотах, в поровых растворах (Росляков, 1981; Росляков и др., 2005).
Для физико-химического моделирования форм миграции золота разработана стартовая основа и изложены алгоритмы постановки прямых задач химического равновесия, ориентированных на выявление доминантных комплексных форм золота в составе низкотемпературных гидротерм. На основе новых экспериментально полученных констант
устойчивости комплексов АиЬ-ач = 15.1 лог. ед. и
Аи (ОИ)-ач = 13.7 ± 0.5 лог. ед. при 25°С и 1 атм. (Миронов, Белеванцев, 2005), с учетом локальности и частичности соответствующих наборов значимых химических равновесий проанализированы ситуации типовых профилей кор выветривания и питающих их вод (фоновых, рудных полей, сульфидных залежей; Копылова и др., 1990). Численное моделирование показало, что золото, рассеянное в породообразующих минералах и суль-
Таблица 1. Геохимические условия формирования гипергенных концентраций золота в корах выветривания Сибири
Зоны (стадии) профиля выветривания
Минеральная фаза Геохимическая среда Формы миграции золота
Каолинитовая Окислительная от кислой (рН 5—3) в верхней части до щелочной (рН 7—9.5) в основании АиС1- Аи(ОН)С1-Аи(ОН)Вг- Аи( ОН)-
Смектит-гидрослюди-стая
Гиббсит-каолинитовая Окислительная кислая рН 6-3 АиС1-АиБг2
Каолинитовая Окислительная кислая рН 6-5 АиС1-
Смектит-гидрослюди-стая От около нейтральной до щелочной рН 7-9.5 Аи(ОН)С1-Аи(ОН)Вг- Аи( ОН)-
Исходные породообразующие минералы + + гидрослюдистая фаза Окислительная щелочная рН 8-9.5 Аи(ОН)С1-Аи(ОН)Вг- Аи( ОН)-
Исходные породообразующие минералы и сульфиды Восстановительная щелочная рН 9-11 Аи( НБ)-АиЯ-
Геохимические барьеры
Продукты ближнего переотложения, включая карст
Бесструктурный глинистый элювий
Глинистый структурный элювий
Сапролиты
Коренные породы с эндогенной золотосодержащей минерализацией
Гравитационный, кислый, сорбционный
Слабо контрастный кислый
Щелочной
Восстановительный, щелочной
фидах, переходит в водный раствор одновременно с их конгруэнтным (кальцит, доломит, сульфиды) или инконгруэнтным (полевой шпат, плагиоклазы, роговая обманка) растворением и перераспределяется между жидкой и новообразованной твердой фазами в пропорциях, определяемых характером геохимической среды. Формы миграции истинно-растворенного золота контролируются характеристиками вод и эндогенного субстрата. Подвижность золота значительно выше, чем А1, И, Мп, Fe, К, и ближе к Si, но существенно ниже М§ и Са (Шварцев, Дутова, 2001).
Воды с концентрацией золота в 3—4 нг/л уже способны к осаждению его из раствора с образованием твердой металлической формы (Дутова и др., 2006). Осаждение происходит одновременно с общей гидрогенно формирующейся массой вторичных минеральных образований, характерных для той или иной стадии взаимодействия воды с породами. Формирование гипергенных золоторудных концентраций в коре выветривания является многоэтапным с образованием на геохимических барьерах горизонтов вторичного обогащения (табл. 1). Примеры изученных нами многочисленных месторождений золотоносных кор выветривания разных регионов показывают,
что практически на всех из них отмечается разного рода вторичное новообразованное золото. При стабильном уровне грунтовых вод формируется несколько горизонтов золотого обогащения. Их может быть 5—6, но наиболее продуктивные из них 2—3, приуроченные к контрастно выраженным геохимическим барьерам. Концентрирование золота в этих горизонтах при непрерывном развитии в глубину процесса выветривания с образованием зонального каолинитового профиля нами моделируется путем анализа физико-химических условий среды, ее эволюции во времени и пространстве, а также эволюции источника золота от начальных стадий выветривания к заключительным (фиг. 1).
Каждая зона (стадия) профиля выветривания характеризуется определенной ассоциацией основных гипергенных минералов, свидетельствующих об эволюции геохимических сред при ко-рообразовании.
Так, в зоне сапролитов, соответствующей начальной стадии выветривания, доминируют гипергенные минералы, рН суспензии которых варьирует в пределах 8—9.5, редко опускаясь до 7 (бурый нонтронит, бейделлит), что в общем на две единицы ниже, чем в зоне коренных пород. Более того, на границе сапролитов с коренными
®
®
Атмосферные осадки pH 5
I
LA
П Среда кислая, богатая органикой Aul2
1 - — —-^Au(L)- ____AuBr-- —1
Среда окислительная щелочная Au(OH)Cl-J, Au(OH)Br-
Hftö
Уровень ^ грунтовых вод \
@
Атмосферные осадки pH 5
AuCl
гс
Au(OH)Cl-
е р л
'AuCl-. и
vAu(OH)Cl-f <J ^ ^ 4 .^Aüi&h),^
[»säSäwT1
s
Уровень грунтовых вод
3 а б
▼ ш *
■
Фиг. 1. Геолого-геохимическая модель рудного концентрирования золота при формировании полного профиля золотоносной коры выветривания линейно-карстового типа.
Г-ГУ - стадии выветривания и зоны профиля: С - сапролитовая, Гс - глинистого структурного элювия, Гб - глинистого бесструктурного элювия, Мк - продуктов местного переотложения в карсте, А - продуктов ближнего переотложения; П - почвенно-растительный горизонт.
1 - породы: алюмосиликатные (а), карбонатные (б); 2 - продукты: элювиальные (а), местного переотложения (б); 3 -золотоносные сульфидизированные зоны; 4 - горизонты золотого обогащения: хемогенные (а) и гравитационные (б).
породами находится уровень грунтовых вод, на котором происходит смена окислительных условий на восстановительные. В итоге, здесь прояв-
лено два геохимических барьера (Перельмана 1979): восстановительный и щелочной, создавшие горизонт вторичного золото-сульфидного
обогащения. В окислительной обстановке наиболее вероятные формы миграции золота в зоне са-
пролитов: Au(OH)- (фиг.1, I и II), в восстановительной — AuS— (фиг.1, III и IV).
C дальнейшим развитием процесса выветривания на глубину и формированием глинистого элювия за счет уже несколько обедненного золотом сапролита, основным источником для подвижного золота служат реликтовые сульфиды и минералы гидротермально-измененных пород. На границе сапролита и гидрослюдистой подзоны фиксируется слабо контрастный щелочной геохимический барьер, на котором формируется горизонт вторичного золотого обогащения.
Смена вверх по профилю гидрослюдистой подзоны каолинитовой сопровождается более контрастным повышением кислотности, в результате чего на щелочном геохимическом барьере при распаде комплексов AuCl— , свойственных инфильтрационным водам каолинитовой подзоны, формируется более продуктивный по сравнению с предыдущим горизонт вторичного золотого обогащения.
Аналогичная геохимическая обстановка наблюдается и в зоне бесструктурного глинистого элювия, в низах которой проявлен слабо контрастный щелочной геохимический барьер.
В отличие от вышеописанных зон, имеющих постепенные переходы, при участии в корообра-зовании карбонатных толщ переотложение местного материала происходит в карсте с азональным распределением обломочного м
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.