Записки Российского минералогического общества, 2021, T. 150, № 2, стр. 18-27

ВВЕДЕНИЕ

На данный момент насчитывается около 120 минералов таллия (вместе с неназванными минеральными видами: http://www.mindat.org). Подавляющее большинство из них представлено сульфидами и сульфосолями, и только небольшая часть – это оксиды, алюмосиликаты, сульфаты и селениды. Уникальным местонахождением таллиевых минералов является Ленгенбах (Швейцария), где известно их самое большое число в мире: 33 минеральных вида (Raber, Roth, 2018). Л.Т. Швыревым (2015) дана подробная информация о закономерностях распределения таллия в литосфере Земли, историко-минераграфический анализ таллиеносных объектов. В природе собственные минералы Tl встречаются настолько редко, что о промышленном использовании их в качестве таллиевого сырья не может быть и речи. Собственных месторождений таллий не образует, а извлекается попутно при переработке цинковых, медных и свинцовых руд. Только в некоторых случаях он может являться одним из главных или даже основным извлекаемым компонентом – это месторождения Алшар в Северной Македонии, Ланьмучань, Сянькуан, Зимудань и другие в Китае, Баррейраш в Бразилии (Шевырев, 2015). Сейчас отмечается возрастающий интерес к таллию из-за его важности для “новой” высокотехнологичной экономики.

Редкие минералы таллия – авиценнит и вейссбергит впервые обнаружены в карстовых образованиях на участке Левобережный в северной части Хохойского рудного поля (Южная Якутия).

Вейссбергит – сульфоантимонит таллия – TlSbS₂ впервые был обнаружен на месторождении золота Карлин, Невада, США (Dickson et al., 1978), где находится в небольших количествах в ассоциации с антимонитом и кварцем в окремнелых доломитизированных карбонатных породах вдоль зон брекчирования и крутопадающих разломов. Отдельные зерна вейссбергита длиной от 0.005 до 0.5 мм заключены в небольших массах кварца и частично контактируют с более крупными зернами антимонита; в большинстве случаев вейссбергит, антимонит и кварц, видимо, образовались в пустотах брекчий.

Авиценнит – редкий гипергенный минерал, представляющий собой практически чистый оксид трехвалентного таллия – Tl₂O₃ (79.5% Tl), названный в честь арабского ученого Авиценны, найден в 1956 г. Х.Н.Карповой в образцах из древних выработок близ кишлака Джузумли в Зирабулакских горах в Узбекистане (Карпова и др., 1958). Он образует мелкие кубические кристаллы в массе полосчатого лимонита в карбонатных жилах среди известняков в ассоциации с кальцитом и гематитом (Конькова, Савельев, 1960).

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ХОХОЙСКОГО РУДНОГО ПОЛЯ

Хохойское рудное поле входит в состав Верхнеамгинской золотоносной площади. Оно расположено в бассейне верхнего течения ручья Хохой, правого притока р. Амга. Этот участок находится на северном склоне Алданского щита, в области погружения фундамента и наращивания мощности осадочного чехла (рис. 1). Основной объем осадков здесь представлен нижнекембрийскими терригенно-карбонатными (преимущественно доломитовыми) отложениями со стратиграфическим несогласием перекрытых нижнеюрскими терригенными песчанистыми отложениями (Анисимова и др., 2018). Мезозойские магматические образования представлены небольшими пластовыми интрузиями, лакколитами монцонитов и сиенит-порфиров, а также дайками щелочных габброидов (Ivanov et al., 2019). Структурный план рудного поля определяется наличием протяженной зоны разломов северо-восточного простирания. Оруденение развито в узлах пересечения оперяющих срывов на тектонизированном контакте кембрийских и юрских отложений. Руды сконцентрированы в карстовых полостях, образующих протяженную зону северо-восточного простирания длиной более 10 км. Практически на всем своем протяжении аномальная зона представлена совокупностью щелевидных карстовых полостей, как открытых, так и перекрытых толщей песчаников. Карстовые полости выполнены интенсивно лимонитизированными суглинисто-супесчаными образованиями бурого цвета с разноразмерными обломками первичных руд и вмещающих пород. Первичные руды представляют собой джаспероиды – пирит-адуляр-кварцевые метасоматиты, насыщенные мельчайшими вкрапленниками гидроксидов железа, реже – крупнокристаллическим гематитом.

Рис. 1.

Геологическое строение рудного поля Хохой. Составлено по материалам Е. П.Соколова и др., 2017 г. с дополнениями авторов. Fig. 1. The geological structure of the Khokhoy gold ore field. Compiled based on the materials of Sokolov et al. (2017) with additions by authors.

Минеральный состав руд. Геохимические ассоциации элементов Хохойского рудного поля – Au, Ag, As, Tl, Te и Sb. Основными минералами карстовых полостей являются тонкозернистый кварц, халцедон, опал, адуляр, серицит, кальцит, барит, флюорит, гётит, лимонит и гематит. Редко встречаются галенит, бертьерит, арсенопирит, халькозин, голландит, акантит, хлораргирит, неназванный сульфид Re и W и минералы Tl – вейсcбергит, авиценнит, неидентифицированные карбонаты Fe, Mn, Te и Tl, теллураты и антимонаты Tl, Fe, Mn, сульфаты Tl (Анисимова и др., 2018; Anisimova et al., 2020).

Главной особенностью Хохойского рудного поля является распространение нескольких типов самородного золота и его тесная ассоциация с минералами таллия (Anisimova et al., 2020). В первичных рудах самородное золото находится в тонкодисперсном или невидимом состоянии: золотины крайне редко достигают 0.005 мм. В окисленной рыхлой массе карста гипогенное или гипергенное золото наблюдается в виде частиц размером 0.01‒0.1 мм, иногда до 0.5 мм. Первый тип золота представлен кристаллами и комковидными золотинами монолитного строения, пробность которых варьирует от 835 до 1000‰.

Второй тип – пористое золото – представлено губчатым и горчичным золотом двух видов, различающихся по внутреннему строению: микропористым и дендритовидным. Гипергенное золото характеризуется выдержанной высокой пробой. Из примесей в составе золота, кроме серебра, постоянно присутствуют ртуть (до 5.78%) и висмут, реже свинец, медь и железо. Гипергенное золото химически однородно, характеризуется высокой пробностью по всему объему золотин, без каких либо каемок и оторочек.

С учетом Au–Tl–As–Sb–Те–Ва геохимического профиля оруденения и развития низкотемпературной минерализации, предполагается эпитермальная природа образования руд (Anisimova et al., 2020). По структурно-морфологическим и минералого-геохимическим параметрам золотого оруденения Хохойское рудное поле сопоставимо с золоторудными месторождениями куранахского типа Центрально-Алданского района Якутии (Анисимова и др., 2018; Anisimova et al., 2020), содержащими уникальные гипергенные мелкозалегающие, рыхлые со свободным золотом руды в карстовых полостях и характеризующиеся большими запасами при относительно невысоких содержаниях золота.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Материалом для исследований был рыхлый материал суглинисто-супесчано-обломочных образований, взятый из поверхностных горных выработок. Из шлиховых проб суглинисто-супесчаных образований объемом 3 кг путем гидросепарации была получена тяжелая фракция. Под бинокуляром были выделены отдельные золотины и сопутствующие минералы, которые затем запрессовывались в эпоксидные шашки и полировались. Все полировки изучены под рудным микроскопом фирмы Jenavert в отраженном свете. С целью определения химического состава минералов (рудных, жильных и гипергенных), а также диагностики неизвестных минералов, был использован электронно-зондовый микроанализ. Препараты были проанализированы на рентгеноспектральном микроанализаторе Camebax-micro фирмы “Cameca” (аналитик Н.В. Христофорова). Основной объем образцов был проанализирован на сканирующем электронном микроскопе JEOL JSM-6480LV с энерго-дисресионным спектрометром фирмы OXFORD (аналитики С.К. Попова и С.А. Карпова); на нем же проводились и фотосъемки. Количественный анализ проводился с использованием Software INCA Energy. Условия анализа: ускоряющее напряжение 20 кВ, ток зонда 1.08 нА, время измерения 10 с. Условия съемки: напряжение 20 кВ, ток – 17 нА. Аналитические линии: Cu, Fe, Zn – Kα ; Sb, S – Lα. Стандарты: золото 750‰ – Au, Ag; HgTe (колорадоит) – Hg, Te; СuSbS₂ (халькостибит) – Сu, Sb, S; Tl – Tl (Br,I); ZnS (сфалерит) – Zn; СuFeS₂ (халькопирит) – Fe; PbS (галенит) – Pb; FeAsS (арсенопирит) – As.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Вейссбергит найден в виде нескольких зерен в обломках джаспероидов – первичных руд среди карста. Форма выделения – ксеноморфные, иногда эллипсоидальные зерна (рис. 2, a). Цвет – стально-серый. Блеск металлический. Минерал хрупкий, в отраженном свете анизотропный. Максимальные размеры зерен достигают 0.3 мм. Ассоциирующий минерал – высокопробное самородное золото. Химический состав вейссбергита стехиометричен (табл. 1).

Рис. 2.

Выделения вейссбергита овальной и эллипсоидальной формы в кварце (Q). Fig. 2. Weissbergite grains of oval and ellipsoidal shape in quartz (Q).

Авиценнит обнаружен в карстовых полостях среди окисленных руд. Цвет минерала черный. Блеск металлический. Минерал непрозрачный. Он находится в ассоциации с ритмично-зональными выделениями неидентифицированных фаз, предположительно антимоната таллия и карбоната таллия (рис. 3, а‒д). Нередко примазки авиценнита толщиной до 1 мкм обволакивают зерна кварца (рис. 3, е). Иногда более крупные выделения авиценнита встречаются в ассоциации с адуляром и гётитом (рис. 4, а). Часто в таких агрегатах этого минерала отмечается массивное или губчатое золото высокой пробы (рис. 4, б–г, табл. 2, ан. 5–8). Химический состав авиценнита стехиометричен. В связи с микроскопическими размерами и тесной ассоциацией с другими минералами рентгеновское исследование авиценнита провести не удалось.

Рис. 3.

Авиценнит Хохойского рудного поля: а – ритмично-зональные выделения авиценнита (Av), неназванных теллуратов (Un1) и карбонатов (Un2) таллия, общий вид; б–д – увеличенные фрагменты рис. 3, а: б – в отраженных электронах; в, г – в рентгеновском излучении элементов: в – Te; г – Tl; д – Fe; е – примазки авиценнита (Av) на зерне кварца (Q). Fig. 3. Avicennite from the Khokhoy gold ore field: a – rhythmically-zonal particles of avicennite (Av), unnamed tellurates (Un1) and thallium carbonates (Un2), general view, б–д– enlarged fragments of fig. 3, a: б – in reflected electrons, в, г – X-ray of the following elements: в – Te, г – Tl, д – Fe, е – avicennite (Av) coatings on a quartz grain (Q).

Рис. 4.

Авиценнит с включениями самородного золота: а – авиценнит (Av) в гётит (Gt) – адуляровом (Adl) материале (общий вид); б–г – фрагменты рис. 4, а: б–в – самородное золото (Au) массивного и губчатого облика в авиценните (Av), г – авиценнит с вкраплениями самородного золота. Fig. 4. Avicennite with native gold inclusions: a –avicennite (Av) in goethite (Gt) – adularia (Adl) material (general view), б–г – fragments of fig. 4, a: б–в – massive and porous gold of (Au) in avicennite (Av), г – avicennite with inclusions of gold.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

В Якутии первый Tl-содержащий (до 0.5 мас. % Tl) минерал был открыт в As-Hg-Sb-месторождении Гал-Хая Лево-Сакынджинского рудного узла в бассейне р. Уяндина (Груздев и др., 1972). Минерал оказался новым и по месту нахождения был назван галхаитом. Это арсеносульфид ртути с цезием и примесями таллия, меди, цинка и сурьмы (Cs,Tl)(Hg,Cu,Zn)₆(As,Sb)₄S₁₂. Он ассоциирует с киноварью, антимонитом, метациннабаритом, вакабаяшилитом, реальгаром, флюоритом, кварцем, кальцитом и др. Галхаит – малораспространенный минерал, лишь в месторождениях Гетчелл (Навада, США) и Чаувай (Кыргызстан) он присутствует в значительных количествах. И.В. Пеков и И.А. Брызгалов (2006) по достоверным опубликованным и оригинальным данным установили следующие пределы колебаний содержаний основных химических компонентов галхаита (мас. %): Cs 3.3‒7.1, Tl 0.0‒4.2, Hg 47.6‒53.0, Cu 1.6‒3.6, Zn 0.3‒3.0, Fe 0.0‒0.5, Ag 0.0‒2.9, As 14.3‒17.2, Sb 0.0‒5.5, S 20.2‒22.7.

Наша находка вейссбергита и авиценнита является второй находкой таллиевых минералов в Якутии.

Отметим, что на уникальном Куранахском месторождении Центрально-Алданского региона одним из типоморфных элементов является таллий, но его минеральная форма до сих пор не выявлена. Хохойское рудное поле характеризуется присутствием разнообразного спектра минералов таллия: авиценнит, вейссбергит, неназванные антимонаты, теллураты, сульфаты и карбонаты таллия (Anisimova et al., 2020). По этому признаку данный объект близок к уникальным золоторудным месторождениям карлинского типа в западных штатах США (Hofstra et al., 2000; Cline et al., 2005; Volkov et al., 2018), эпитермальному Au-As-Hg-Tl месторождению Алшар в Северной Македонии (Volkov et al., 2006; Palinkaš et al., 2018), Воронцовскому месторождению на Урале России (Murzin et al., 2017; Vikentyev et al., 2019) и ряду других. На Воронцовском месторождении помимо нескольких очень редких минералов, таких как бернардит, шабурнеит, кристит, дальнегроит, хатчинсонит, имхофит, парапьерротит, пикотполит, зихерит, врбаит и др., обнаружены четыре новых Tl-содержащих минерала, уже утвержденных Международной минералогической ассоциацией: воронцовит, ферроворонцовит, цыганкоит и гладковскиит. Воронцовит (Hg₅Cu)_Σ6TlAs₄S₁₂ и ферроворонцовит (Fe₅Cu)_Σ6TlAs₄S₁₂ – аналоги галхаита с содержанием таллия до 12 и 13% соответственно (Kasatkin et al., 2018a). Цыганкоит – Mn₈Tl₈Hg₂(Sb₂₁Pb₂Tl)₂₄S₄₈, сульфосоль с концентрацией таллия до 26% (Kasatkin et al., 2018б). Гладковскиит – MnTlAs₃S₆, сульфосоль с самым высоким из них содержанием таллия: до 30% (Kasatkin et al., 2019). Первая находка вейссбергита в России также сделана М. Цыганко в Воронцовском месторождении. Зерна вейссбергита до 100 мкм найдены в кальцит-силикатной породе с арсенопиритом и золотом (https://www.webmineral.ru/deposits/gallery.php?id=1306&filter=213247, https://www.webmineral.ru/minerals/image.php?id=9138).

Находка авиценнита в рудах Хохойского поля является первой для России.

Интересной особенностью таллийсодержащих руд Хохойского рудного поля является их теллуроносность. В геохимическом поле территория характеризуется высокими содержаниями золота во вторичных ореолах рассеяния (1.0–34.0 г/т), ассоциацией золота с сурьмой, таллием, мышьяком, серебром, образующими контрастную линейную аномалию. Концентрация таллия колеблется от 0.5 до 50 г/т. Следует заметить, что в последние годы описаны несколько неназванных оксидов, в составе которых присутствует теллур – Pd₄(Bi,Te,Tl)O₆ и Pd₄(Tl,Bi,Te)O₆ из Аномального Cu-ЭПГ месторождения Кондёрского щелочно-ультраосновного комплекса, Хабаровский край (Barkov et al., 2016). По мнению авторов, эти минералы образовались in situ в результате реакций окисления за счет связанных срастаний МПГ.

Золотое оруденение Хохойского рудного поля имеет гипогенно-гипергенную природу. Рыхлые золотоносные образования являются вторичными, их формирование связано с окислением, дезинтеграцией и переотложением в карстовых полостях первичных руд – пирит-адуляр-кварцевых метасоматитов, образованных в результате кремнекалиевого метасоматоза карбонатных пород. Сильное обогащение руд летучим элементом – Tl – происходит именно при калиевом метасоматозе, в зонах разломов (Шевырев, 2015), что мы и наблюдаем на территории Хохойского рудного поля. Этим можно объяснить появление таллиевых минералов в описываемом рудопроявлении. Авиценнит, вероятно, образовался в процессе карстообразования при окислении вейссбергита – минерала первичных руд.

ВЫВОДЫ

Обнаружение вейссбергита, авиценнита и неназванных минералов таллия в Хохойском рудном поле имеет большое значение. Это в основном связано с сильной токсичностью Tl для живых организмов и с увеличением экономической стоимости, которую таллий продемонстрировал за последние 20 лет (с 1278 долларов за кг в 1995 г. до 7400 долларов за кг в 2015: Ober, 2018). Вейссбергит и авиценнит характеризуются значительным количеством Tl (56 и 90 мас. % соответственно). В рудах описываемого поля возможны открытия новых минералов таллия. Тесная ассоциация авиценнита с самородным золотом массивного и губчатого облика, присутствие широкого спектра минералов таллия в рудах в дальнейшем должно учитываться при выборе технологии извлечения золота в ходе эксплуатации Хохойского рудного поля.

Статья подготовлена по плану НИР ИГАБМ СО РАН, проект № 0381-2019-0004 и при поддержке гранта РФФИ (№18-45-140045 р_а).