Распределение золота и элементов-примесей в минералах руд Берикульского месторождения

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА

Том 134 1968

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗОЛОТА И ЭЛЕМЕНТОВ-ПРИМЕСЕЙ

В МИНЕРАЛАХ РУД БЕРИКУЛЬСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Н. В. РОСЛЯКОВА

Поведение золота в процессе рудообразования, ,и в частности ;в процессе выполнения жил, до сих пор остается в значительной степени невыясненным. Установление места золота в рудах является одной из возможностей приблизиться к решению данного вопроса. С этой целью нами было проведено исследование по распределению золота и элементов-примесей в ведуш.их минералах руд Берикульского месторождения.

Золоторудное месторождение Старый Берикуль представлено довольно крупной пологопадающей (в среднем 10—20°) на юго-восток четвертой жилой, приуроченной к плоскости надвига северо-западного направления, и серией (около 60) крутопадающих (35—50°) на северо-запад жил, выполнивших оперяющие трещины отрыва, залегающих как в лежачем, так и висячем боках пологой.

Формирование жил происходило в 5 стадий. Первая (дорудная) стадия представлена кварцем, слагающим значительную часть жил, отложившимся при температуре свыше 400°С. С ним ассоциируют (в порядке распространенности) хлорит, рутил и гематит. Вторая стадия — пирит-пирротиновая — с кварцем и арсенопиритом. Температура гомогенизации газово-жидких включений в кварце второй стадии 390—315°С. Третья стадия — кварц-пирит-арсенопиритовая — с паранкеритом. Газово-жид-кие включения в кварце, сопровождающем отложение пирита и арсено-пирита, гомогенизируются при 380—300°С, а в кварце, завершающем эту стадию минерализации, — при 270—240°С. В четвертую стадию отлагалась продуктивная карбонатно-сульфидная ассоциация: халькопирит, сфалерит, галенит, теннантит, тетраэдрит (?), шапбахит, серебро, золото, кальцит, кварц, небольшое количество пирротина, пирита и арсенопирита. Температура формирования 230—170°. Золото отлагалось при 190—170°С. Пятая стадия представлена пострудным кальцитом, кварцем, хлоритом и серицитом: температура менее 150°С.

Кобальт-никелевая минерализация в докладе не рассматривается.

Распределение золота и элементов-примесей изучено в 'пирротине, пирите, арсенопирите, халькопирите, сфалерите, галените, кварце, паран-ке,рите и кальците, отобранных из различных жил и горизонтов месторождения. Золото определялось нейтронно-активационным (Л. К. Павловой, ИГиГ СО АН СССР) и спектрохимическим (В. Г. Цимбалист, ИГиГ СО АН СССР) методами; элементы-примеси — приближенным количественным спектральным анализом (Л. Г. Изюмовой, ИГиГ СО АН СССР).

Мрнералы разные как по составу, так и стадиям содержат золото в разных количествах. Наибольшие они в сульфидах ЛИ и IV стадий.. В пирите из околорудноизмененных пород оно составляет 0,7 г/т, в пирротине II стадии — 0,014 г/т, в пирите и арсенопирите (III стадия) —от десятков до сотен г/т. В минералах IV стадии золото наряду.-с диспергированным в других минералах (до десятков г/т) уже образует и сравнительно крупные (до 0,4 мм) самостоятельные выделения.

Элементы-примеси, обнаруженные в .минералах руд, приведены в табл. 1. Кроме того, в кварце III стадии встречены германий и ниобий, а в сфалерите — молибден.

Из таблицы видно, что количество ,и содержание элементов-примесей увеличивается от начальных стадий к конечным, где они образуют уже самостоятельные минералы: самородное серебро, шапбахит. Исключение составляют никель и кобальт и в некоторой степени медь, которые 'проявляют обратную тенденцию.

Поскольку (приуроченность элементов-примесей к тем или иным минералам в значительной степени определяется кристаллохимическими факторами дифференциации элементов, то их поведение в процессе ми-нералообразовавия наиболее наглядно при рассмотрении нескольких, генераций одного минерала. Таковыми у нас являются пирит и кварц..

Если в кварце I стадии обнаружено всего 9 элементов, то в IV — уже весь описок их. Интересным оказалось то, что новый элемент-примесь, обнаруженный в кварце какой-либо стадии, по сравнению с предыдущей встречен в сульфидах на стадию раньше.

В. В. Щербина и К. И. Якубович [9] вслед за А. Е. Ферсманом считают, что для большинства веществ изоморфная смесимость с повышением температуры возрастает. Ранлие генерации какого-либо минерала содержат примесей в качественном и количественном отношениях больше по сравнению с поздними. Но при этом данные авторы отмечают: «Несомненно, что в первую очередь присутствие тех или иных элементов (в минерале. — Я. А) и их содержания зависят от наличия и концентрации этих элементов в исходном растворе...». Следовательно, можно думать, что если бы все обнаруженные нами в минералах IV стадии элементы присутствовали в растворах, давших минералы начальных стадий, они, по-видимому, входили бы в последние, причем, возможно, в больших количествах. Затруднение в решении этого вопроса возникает в связи с тем, что формы вхождения элементов-примесей в минералы остались неизученными. Тем не менее , выявленное нами распределение элементов-примесей в минералах руд Берикульского месторождения можно объяснить тем, что количество и содержание большинства элементов в рудообразующих растворах эволюционировало в сторону увеличения от ранних стадий к поздним. При этом появление нового элемента в растворе вначале фиксировалось сульфидами и только, по-видимому, при достаточном увеличении концентрации его в растворе он увлекался и кварцем.

В отношении золота можно думать, что его содержание в растворе, по крайней мере, до III стадии минерализации было сравнительно низким. Об этом свидетельствуют очень небольшие содержания золота в пирротине (я* 10~ 6 — п* 10 ~5%), отложившемся одним из первых среди сульфидов. Температура образования пирротина немногим отличается от таковой пирита и арсенопирита III стадии (в обоих случаях выше 300°С). Но в последних содержание золота составляет десятки и даже сотни граммов на тонну. На Дарасунском, по данным Г. П. Воларовича [2] и Д. А. Тимофеевского, и на Советском, по данным О. Е. Звягинцева [3], месторождениях с пиритом, отложившимся одним из ранних среди сульфидов, золото связано в меньшей степени, чем с другими сульфидами,

Таблица 1

Содержание золота и элементов-примесей в ведущих минералах руд Берикульского месторождения

Стадии I 1 II 1 II 1 IV

Температура 400* С 390—3! 5° С 380 (?)- —240°С 230— 170° С

Минералы Элементы \ч кварц I кварц II пирротин пирит 1 пирит И арсено-пирит паранкерит кварц Ш кальцит халькопирит сфалерит галенит кварц IV

Аи (г/т) 0,1 0,009 0,014 не опр. 120 165 0,009 не опр. 0,006 10,0 12 10 0,012

АЯ — • сл. 0,003 0,002 0,002' 0,002 — 0,0006 — 0,08 0,0069 0,6 0,005

А* 0.06 0,05 — 0,1 1,0 мн. — 1,0 — 0,32 0,2 0,3

РЬ 0,0001 0,005 0,002 0,027 0,408 0,005 0,0002 1,0 0,508 мн. 0,06

гп — 0,002 0,03 0,02 0,473 0,359 — 0,04 — 1,0 мн. 0,52 0,11

Си 0,002 0,004 0,115 0,2 0,031 0,0018 0,0001 0,0044 0,0001 мн. 0,587 0,033 0,05

с<э — -- 0,001 _ 0,004 0,0086 .... 0,004 _ 0,08 1.0 " 0,024 сл.

В1 — 0,002 0,001 0,0015 0,0014 — 0,0006 — 0,03 0,0396 0,7 0,002

Sb — — --__ 0,0016 0,087 — — — — 0,124 0,369 0,0001

' N1 — — 0,023 0,02 0,008 0,0032 — сл. 0,0008 сл. сл. 0,0001

Со — — 0,0019 0,002 0,0024 0,0014 — 0,0014 —. — 0,00?6 сл. 0,001

Т1 0,0005 0,0006 — — 0,003 0,0006 0,0005 .... 0,04 0,0006 0,0008 0,0003 0,001 0,03

Мп 0,0001 0,0001 0,006 0,002 0,002 0,0011 0,5 0,015 0,35 0,01 0,021 0.003 0,03

V сл. сл. — — — 0,0003 0,0007 0,0003 0,0003 0,0006 0,0006 0,001

ва —- „ сл. — - - — -"0,00015 — 0,0001 0,0014 — 0,0001

Ва — — — — — — 0,01 0,01 0,005 — — .— 0.003

гт 0,001 0,001 — — 0,0003 — — 0,0025 — ' —-- _ — 0.0013

Сг — - — — — — не опр. 1,0005 не опр. — — — 0,0001

5г 0,01 0,005 — - — — 0,05 _ 0,05 — 0,0004 — 0,015

УЬ — — — -— 0,0003 — 0,0001 — — — 0,0001

Ьа — — _ -— • 0,0003 — 0,003 0,0005 0,0015 — 0,0001 0,0002 0,001

5п — — — — сл. — 0,0002 — 0,0002 0,002 сл. сл. —

У — —  — — _ — 0,002 0,0004 не опр. — — — 0,0005

1п — — — - —- не опр. — не опр. 0,0006 .0,0017 сл. —

5с — — — — — не опр. 0,0001 не опр. — — ^ __ 0,0001

В1 сл. сл. — — -- не опр. 0,0002 не опр. — — 0,001

Кол-во 10

анализов • 5 4 6 1 7 1 6 3 1 17 9 5

В то же время имеются примеры, когда пирротин содержит золото ib значительных количествах, ке уступая пириту (п• 10~4 — п• 10~3%, по данным М. С. Сахаровой, для того же Дарасунского месторождения). По-видимому, мсжно полагать, что изменение содержания золота от стадии к стадии в рудообразуюших растворах имеет широкое распространение и, как показывают приведенные примеры, оно увеличивается в направле-ни,и минералообразования, за исключением самых поздних стадий его.

О взаимосвязях между элементами-примесями в отдельных минералах в некоторой степени мойсно судить по коэффициентам корреляции между ними. Так, в пирротине (II стадия) высокая прямая корреляционная связь наблюдается между свинцом, висмутом, медью и серебром; между кадмием и цинком, сурьмой и никелем. В пирите (III стадия) — между титаном и цирконием, кадмием и цинком, к.адмием и серебром. В арсенопирите— между свинцом и цинком, титаном и кобальтом; медью, серебром и цинком с марганцем и кадмием; никелем и титаном; обратная связь у никеля с кобальтом. В сфалерите — между висмутом и серебром. В галените кадмий хорошо коррелируется с медью и цинком, а обратная связь проявляется у висмута с сурьмой. Кроме того, здесь намечается повышенная прямая зависимость между содержаниями золота и сурьмы и обратная зависимость — между золотом и ¡висмутом.

В пространственном распределении элементов-примесей, которое изучалось отдельно в пириту, арсенопирите, сфалерите и галените^ также намечается определенная закономерность. *

В пирите и арсенопирите в .пределах рудного столба содержания одних элементов (свинца, висмута, цинка, кадмия, сурьмы и титана) с глубиной увеличиваются, других (никеля, кобальта, серебра, меди и марганца) — уменьшаются. При сравнений содержаний элементов-примесей в верхних частях столбо-в крутопадающих жил вдоль плоскости надвига (пологой жилы) оказывается, нто количество никеля, кобальта, серебра и меди увеличивается в юго-восточном направлении рудного поля, а свинца, висмута, цинка, кадмия и сурьмы — в северо-западном. Суммарное содержание элементов-примесей в пирите и арсенопирите несколько увеличивается в северо-западном направлении (рис. 1).

В сфалерите и галените (IV стадия) в пределах рудного столба содержание большинства элементов увеличивается вверх с приближением к плоскости пологой жилы. Содержание этих же элементов увеличивается в юго-восточном направлении. Никель ведет себя противоположно. Часть элементов (галлий, марганец, индий, медь, сурьма, ванадий и титан) распределена равномерно. Из рис. 1 видно, что рост суммарного содержания элементов-примесей у минералов IV стадии выражен значительно резче, чем III стадии.

Чем же обусловлено выявленное нами распределение элементов-примесей?

Рассмотренное В. Н. Анфилоговым и др. [1] поведение изо;Морфных примесей в сфалерите в процессе ожристаллизации в открытых системах позволяет сделать вывод, что при кристаллизации из раствора одной стадии какого-либо минерала первые порции его берут наибольшие количества примесей. Кроме того, Л. Н. Овчинников [6] отмечает, что подвижность элементов-примесей вследствие их малой концентрации в растворе значительно меньше подвижности основных рудообразующих элементов. На основании этих двух работ можно считать* что увеличение содержаний элементов-примесей в одном и том же минерале одной стадии должно наблюдаться в том направлении, откуда шли отложившие этот минерал растворы.

Если теперь вернуться к пространственному распределению элементов-примесей в минералах руд Берикуля, то мо5кно сказать, что в начальный период формирования месторождения, включая III стадию, раство-

ры, в общем идя снизу, попадали в жильные трещины буквально отовсюду. Это естественно, так как всевозможные трещинки, поры вмещающих пород и сами жильные трещины, будучи еще не заполненными, способствовали такому явлению. Некоторым преимуществом, особенно в III стадию, пользовалось движение растворов, содержащих свинец, висмут, цинк, кадмий и сурьму, с северо-запада, по трещиноватой зоне, сопровождающей надвиг. Об этом же направлении говорил и В. К- Мо-нич [5], изучая сульфидные залежи Берикуля. В IV стадию направление движения растворов было другим. Растворы шли ' главным образом

/

Рис. 1. Пространственное распределение суммарного содержания элементов-примесей в минералах III и IV стадий, I — арсеногшрит, II — пирит, III—¡сфалерит, IV—галенит.

с юго-востока вдоль трещиноватой зоны, сопровождающей надвиг, и попадали в те участки ¿кил, которые подверглись дроблению. И действительно, поскольку интенсивность трещиноватости вмещающих порфири-toib возрастает с приближением к плоскости пологой жилы (надвига), а сами жильные трещины к этому времени были заполнены минералами ранних стадий, то в участках, прилегающих к пологой жиле, растворы могли двигаться быстрее. Достигнув круто;падающей жилы, они могли перемещаться по вновь образовавшимся полостям в ней вверх и вниз от плоскости надвига, т. е. в жилы висячего и лежачего боков ¡пологой жилы. Этому же соответствует и распределение минералов IV стадии (сфалерита, галенита, золота ) в крутопадающих жилах.

Исходя из того, что золотоносные растворы (IV стадия) двигались с юго-востока, и учитывая общую структуру месторождения, следует признать возможность обнаружения рудных жил в юго-восточном направлении настолько далеко, насколько проявился надвиг.

На основании закономерного изменения содержаний элементов-примесей на сравнительно небольших интервалах, увеличения их содержаний к концу процесса минералообразования, отношения серебра к золоту более 1, а также неоднократного проявления веутриминерализационных подвижек [4, 8, 7] можно сказать о сравнительно неглубоком формировании руд исследованной части Берикульского месторождения.

ЛИТЕРАТУРА

1. А н ф и л о г о в В. Н., Белов Б. И., Т р о ш и н Ю. П. О поведении изоморфных *фимесей в процессе сокристаллизации в открытых системах. «Геохимия», 1966, № 2,

2. Воларович Г. П. О геологическом строении Дарасунского золотоносного района Восточного Забайкалья. Труды ин-та НИГРИзолото, вып. 16, 1947.

3. Звягинцев О. Е. Геохимия золота. Изд. АН СССР, 1941.

4. Кузнецов К. Ф. Редкие и рассеянные элементы в рудах полиметаллических месторождений Нерчинско-Заводской группы Восточного Забайкалья. Труды ИМГРЭ, вып. 2, 1959.

5. Монич В. К. Колчеданные залежи Берикуля. Труды ТГУ, т. 96, 1939.

6. Овчинников Л. Н. Элементы-примеси как индикаторы процессов рудообра-зования и использование закономерностей их распределения при поисках и разведке рудных месторождений. В сб.: «Химия земной коры», т. 2, Изд. «Наука», 1964.

7. Ш а х о в Ф: Н. Текстуры руд. Изд. «Наука», 1961.

8. Щербина В. В. О геохимическом значении количественного отношения серебра к золоту. «Геохимия», 1956, № 3.

9. Щербина В. В. Якубович К. И. Границы изоморфной смесимости в зависимости от генетических условий. Труды геох. конфер. «Химия земной коры», т. 1, 4963.

I