Записки Российского минералогического общества, 2023, T. 152, № 1, стр. 50-60

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Материал для исследований был отобран из бороздовых проб при документации траншеи, пройденной на стадии разведки Среднекыввожской россыпи. Образцы самородного золота были выделены из раздробленной до 0.5 мм пробы кварцевых песчаников весом 19 кг.

Химический состав пород изучался силикатным анализом на 14 компонентов, минеральный – методами оптической и электронной микроскопии. Содержание Au в породе определялось методом атомно-абсорбционной спектрометрии. Нижний предел обнаружения металла составил 2 мг/т. Фазовый состав глинистой фракции определялся по дифрактограммам ориентированных образцов, подвергнутых стандартным диагностическим обработкам. Исследовались дифракционные кривые воздушно-сухих и насыщенных этиленгликолем препаратов. Съемка проводилась на рентгеновском дифрактометре Shimadzu XRD-6000, излучение CuKα, Ni фильтр, 30 kV, 20 mA. Структурные характеристики золота регистрировались фотометрическим методом в камере Дебая-Шеррера (РКД) с диаметром 57.3 мм на аппарате АРОС с рентгеновской трубкой с железным анодом, ток 10 mА, напряжение 30 kV, фильтрование не проводилось. Изучение поверхности, внутреннего строения и состава частиц золота проводилась при помощи растрового электронного микроскопа Tescan VEGA 3 LMN с энергодисперсионным спектрометром INCA Energy 450 (рабочее напряжение 20 kV, напыление углеродом). Структурное травление приполированных образцов самородного золота производилось царской водкой.

Материал обрабатывался и исследовался на базе Центра коллективного пользования “Геонаука” в Институте геологии им. академика Н.П. Юшкина, определение содержания Au в породе – в Центральной лаборатории ВСЕГЕИ.

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УЧАСТКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Кыввожское золотороссыпное поле расположено на восточном склоне Вольско-Вымской гряды Среднего Тимана. В структурном плане оно приурочено к центральной части Вымского блока Тиманского складчато-надвигового сооружения, сложенного терригенными породами покъюской, лунвожской и кыквожской свит среднерифейского возраста. Свиты в пределах поля характеризуются близким литологическим составом (серицит-кварц-хлоритовые, кварц-серицит-хлоритовые углеродсодержащие алевросланцы и алевропесчаники с редкими слоями кварцевых песчаников) и различаются по количественному соотношению этих литотипов в различных интервалах разреза и текстурно-структурным особенностям. Залегание пород осложнено мелкоамплитудной складчатостью, послойными срывами, взбросами и крутопадающими разрывными нарушениями. Последние контролируют участки катаклаза, брекчирования, сопровождаемые серицитизацией и каолинизацией пород, окварцеванием, вкрапленной пиритизацией и развитием кварцевой и кварц-карбонатной жильной минерализации.

Траншеей, пройденной вкрест простирания пород и вскрывшей слой золотосодержащих песчаников, обнажен тектонический контакт темно-серых тонкоплитчатых серицит-кварц-хлоритовых алевросланцев и светло-серых массивных кварцевых песчаников лунвожской свиты. Породы в области контакта, представляющего собой крутопадающий взброс, интенсивно изменены. Алевросланцы на расстоянии метра от контакта превращены в пестро окрашенную ржаво-бурую дресвяно-щебнисто-глинистую, пропитанную рентгеноаморфными соединениями железа породу, песчаники – в брекчию с глинистым заполнителем того же цвета, постепенно сменяющуюся через 0.6 м интервалом катаклазитов мощностью 0.8 м. К концу этого интервала интенсивность катаклаза в песчаниках уменьшается, и порода приобретает массивный облик. Видимая мощность песчаников, вскрытых траншеей, составляет 7 м.

Изменения в химическом составе песчаников в направлении от массивных к брекчиям наиболее контрастно выражены в увеличении содержания глинозема (табл. 1). Пересчеты данных химических анализов на нормативный минеральный состав (табл. 2), результаты рентгеноструктурного анализа фазового состава глинистых минералов (Симакова и др., 2021), изучение шлифов и микрозондовые исследования объясняют эту тенденцию интенсивным развитием каолинита и иллита в брекчированных и катаклазированных разновидностях песчаников.

Валовое содержание золота в алевросланцах, вскрытых траншеей, изменяется от 2 мг/т в неизмененных разновидностях до 7 мг/т в приконтактовой зоне дезинтеграции. Концентрация металла в брекчированных песчаниках (пр. 5310-9-6) составила 9 мг/т, в катаклазированных (пр. 5310-9-7) и в массивных (пр. 5310-9-8) – 5 мг/т. Самородное золото удалось выделить только из пробы катаклазированных кварцевых песчаников. Указанные содержания несколько выше регионального фона для пород лунвожской свиты, не превышающего 1 мг/т. Повышенные (до 16 мг/т) содержания золота на площади Кыввожского золотороссыпного поля были зафиксированы в единичных пробах из трещиноватых кварцевых песчаников и зон пиритизации в алевросланцах, отобранных из береговых обнажений. Однако самородное золото из них выделить или не удавалось, или оно оказывалось окатанным – просевшим в породу из россыпей. Аналогично отрицательными оказались результаты опробования жильной минерализации.

Необходимо отметить, что факт находки самородного золота на интервале с не самым “высоким” его содержанием носит случайный характер, обусловленный сложностью гравитационного обогащения проб со столь мелким золотом.

Золотосодержащие песчаники мелко- среднезернистые, хорошо сортированные с преобладающим регенерационным кварцевым, реже с пленочным гидрослюдистым цементом. В качестве минеральной примеси кроме аллотигенных рутила и циркона встречаются чешуйки хлорита, белые округлые или неправильной формы зерна каолинит-иллитового состава, иногда с включениями гётита. Отмечены также тонкая вкрапленность монацита, редкие выделения кальцита, фрамбоидального и кубического пирита и единичные субмикронные зерна галенита. Вторичные изменения выражены в развитии каверн выщелачивания и разориентированных трещин катаклаза, полностью или частично выполненных каолинит-гидрослюдистым, часто лимонитизированным веществом. Отмечены также редкие псевдоморфозы гётита по пириту треугольного, трапецеидального или прямоугольного сечения. Пористость песчаников по результатам изучения шлифов не превышает одного процента.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ САМОРОДНОГО ЗОЛОТА

Золотины, выделенные из катаклазированных песчаников, имеют облик сложных, специфического вида округло-комковатых, комковато-ветвистых, амебообразных зерен и агрегатов размером по длинной оси от 0.04 до 0.16 мм, в среднем – 0.10 мм (рис. 1, а–е). Отличительной особенностью морфологии является гладкая, без следов механического воздействия ростовая поверхность. В деталях рельефа золотин хорошо видны ступенчатые участки индукционной поверхности и отпечатки зерен других минералов. Для аллотигенного делювиального и россыпного золота того же размера на том же участке характерны уплощенные формы, средняя и хорошая окатанность, наклёпы и бугорчато-ямчатая, часто пористая с механическими микровключениями кварца поверхность, обусловленные его механическим преобразованием в эрозионно-денудационных процессах (рис. 1, ж–и).

Рис. 1.

Типичные формы самородного золота из кварцевых песчаников (а–е) и из перекрывающих делювиальных образований (ж–и). Изображения в режимах вторичных (а, б, г, д, ж–и) и обратно-рассеянных (в, е) электронов. Fig. 1. Typical forms of native gold from quartz sandstones (а–е) and overlapping deluvial sediments (ж–и). SE (а, б, г, д, ж–и) and BSE (в, е) images.

Рентгенографические исследования, проведенные по методу Дебая-Шеррера, также выявили существенные отличия золота из песчаников от тонкого аллотигенного золота района. В аллювиальном и делювиальном золоте с характерными следами механических деформаций наблюдается хаотическое распределение микрокристаллитов, устанавливаемое по сплошным кольцам на дебаеграммах. Внутреннее строение коренного золота, судя по рефлексам в виде штриховых линий на дебаеграммах, характеризуется близкой ориентировкой кристаллитов, что свидетельствует об отсутствии в них механических деформаций.

По средней пробности, определенной на пришлифованных препаратах, золото из песчаников относится к высокопробному типу (табл. 3). Единственной установленной примесью является серебро. Примечательно, что средняя пробность у всех изученных золотин оказалась примерно одинаковой и локализована в диапазоне 899–918 ‰. Их внутреннее строение характеризуется относительно однородной внутренней областью и контрастирующей по составу низкопробной каймой (рис. 2). Содержание серебра во внутренних областях варьирует в узком интервале значений – от 6 до 9 мас. %. От центра к краю золотин наблюдается сначала плавное, затем резкое увеличение его концентрации до 10–17 мас. % в разных зернах. Содержание серебра в каймах в 1.5–2 раза выше, чем во внутренних областях. Во всех полученных срезах золотин кайма является непрерывной и имеет одинаковую толщину около 1 мкм. Кроме того, на поверхности золотин присутствуют небольшие выделения весьма высокопробного золота толщиной до 5 мкм, имеющие резкую границу с низкопробной областью каймы. Онтогенически эти участки выглядят как поздняя генерация золота, так как нигде не прерывают низкопробную кайму, а нарастают на нее.

Рис. 2.

Внутреннее строение самородного золота. а – протравленный срез с однородной внутренней областью (Au + Ag), низкопробной каймой (Ag) и выделениями весьма высокопробного золота (Au). Пятна во внутренней области – непротравленные участки под углеродным напылением; б–д – распределение Ag (б) и Au (в) в самородном золоте по площади (г) и по профилю (д). Номера точек анализа соответствуют приведенным в табл. 3. Изображения в режимах характеристического излучения (а–в) и обратно-рассеянных электронов (г). Fig. 2. The internal structure of native gold. а – etched section with a homogeneous inner area (Au + Ag), a low-grade rim (Ag) and secretions of very high-grade native gold (Au). Spots in the inner area are non-etched areas under carbon coating; б–д – distribution of Ag (б) and Au (в) in native gold by area (г) and by profile (д). The numbers of the analysis points correspond to those given in the Table 3. Characteristic radiation (а–в) and BSE (г) images.

Распределение серебра в аллотигенном золоте того же гранулометрического класса существенно отличается от описанного и сопоставимо с ранее полученными результатами для россыпного золота Среднекыввожской россыпи мелкого и среднего классов (Глухов и др., 2018). Для последнего типичными структурами являются однородная с коррозионной высокопробной каймой и зернистая блочно-прожилковая (Глухов и др., 2018) (рис. 3).

Рис. 3.

Внутреннее строение самородного золота из перекрывающих делювиальных образований. а – блочно-прожилковая структура (ж на рис. 1); б – однородная структура пластинчатого выделения с высокопробной коррозионной оболочкой (з на рис. 1). Цифрами показаны содержания Ag в мас. % в точках анализа. Ilt – иллит, Qz – кварц, Chl – хлорит. Изображения в режиме обратно-рассеянных электронов. Fig. 3. The internal structure of native gold from overlapping deluvial sediments. а – block-veined structure (the same grain in the Fig. 1, ж); б – homogeneous structure of lamellar grain with a high-grade corrosion rim (the same grain in the Fig. 1, з). The numbers show the concentrations of Ag in wt % at the analysis points. Ilt – illite, Qz – quartz, Chl – chlorite. BSE images.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Результаты проведенного исследования выявили существенные отличия аллотигенного золота из аллювиальных и делювиальных отложений Кыввожского золотороссыпного поля.

Присущие для изученного самородного золота сложные округло-комковатые и округло-ветвистые ростовые формы без следов окатанности и огранки, гладкий рельеф поверхности характерны для условий роста в свободном пространстве (Николаева и др., 2015). В нашем случае таким пространством могли быть каверны выщелачивания и открытые трещины катаклаза в песчаниках.

Важное свойство коренного золота было выявлено при проведении рентгенографических исследований. Установлено, что это золото состоит из субориентированных кристаллических индивидов. Россыпное золото района той же крупности, судя по наличию сплошных колец отражений на дебаеграммах, представляет собой агрегат хаотически ориентированных кристаллитов. Эта особенность, по-нашему мнению, возникла в результате экзогенных механических деформаций, “насытивших” его малоугловыми границами. Локализация золота в песчаниках, очевидно, защищает его от интенсивного внешнего механического воздействия. Присутствие выделений высокопробного золота в изученных образцах, нарастающего на низкопробную кайму, свидетельствует о незначительной эпигенетической его модификации в гипергенных условиях.

Еще одной особенностью, отчетливо отличающей золото из рифейских песчаников от россыпного, является характер его распределения по валовому содержанию примесей и средней пробности. В случае с коренным золотом из песчаников величины уровней содержания примеси Ag и соответствующей средней пробности практически одни и те же. Россыпное же золото, как видно из результатов его изучения (Глухов, 2018), характеризуется значительно более широким спектром вариации содержаний примеси Ag – от весьма высокопробного до умеренно высокопробного.

Таким образом, описанные закономерности доказывают, что исследуемое золото образовалось непосредственно в песчанике, то есть является аутигенным по отношению к вмещающей породе. Однако в отношении определения его генезиса перечисленные типоморфные признаки являются конвергентными. Самородное золото с подобными морфологическими и структурными характеристиками известно как в эндогенных гидротермальных (Николаева и др., 2015) месторождениях, так и в корах выветривания (Калинин и др., 2009). Одними из основных диагностических признаков золота россыпей и кор выветривания являются зернистые, реже гомогенные структуры и наличие высокопробных коррозионных оболочек (Мурзин, Малюгин, 1987; Bowell, 1992; Chapman et al., 2009; Lalomov et al., 2017).

Для аллотигенного золота Кыввожского района характерны однородная и зернистая блочно-прожилковая структура. И в том, и другом случае у золотин с этими типами внутреннего строения отмечаются высокопробные каймы облагораживания. Образующееся в корах выветривания аутигенное золото отличается, как правило, своим однородным строением и практически беспримесным весьма высокопробным составом (Николаева и др., 2015). Подобные выделения высокопробного золота, нарастающего на низкопробную кайму, присутствуют и в наших образцах, что свидетельствует об их незначительной эпигенетической модификации в гипергенных условиях.

Качественное отличие описанного в литературе аутигенного золота кор выветривания от изученного аутигенного золота из рифейских песчаников отчетливо выражено в присутствии в последнем тонких низкопробных кайм. Аналогичное по строению серебросодержащее золото с низкопробной высокосеребристой каймой было обнаружено в рудах Новобобровского редкометалльно-редкоземельного месторождения на Четласском поднятии Среднего Тимана (Глухов и др., 2017). Содержание Ag в краевой части золотины там оказалось также примерно в 2 раза больше, чем в ее центре. Образование самородного золота с подобной зональностью с бóльшей вероятностью имеет место при кристаллизации из гидротермальных растворов. С учетом данных Р.Дж. Чапмена (Chapman et al., 2021), возникновение низкопробных высокосеребристых составов (в том числе и кайм) происходит в гипогенных условиях при снижении температуры, увеличении щелочности и активности сероводорода. Другой механизм образования высокосеребристых кайм на поверхности эндогенного золота, связанный с бóльшей подвижность Ag в твердых Au-Ag растворах, описан Л.А. Николаевой с соавторами (Николаева и др., 2015).

Изложенные данные дают основание предполагать, что выявленное в рифейских песчаниках аутигенное золото изначально имело эндогенную природу. По характеру выделений и гранулометрическому размеру его можно отнести к золоту первичного ореола рассеяния – прямого поискового признака развития потенциально продуктивного золотого оруденения в этой части Среднего Тимана.

ВЫВОДЫ

Впервые в коренных породах Кыввожского золотороссыпного поля обнаружено самородное золото тонкого гранулометрического класса. Результаты комплексного исследования его типоморфных свойств позволили установить, что оно является аутигенным по отношению к вмещающей породе и, вероятнее всего, имеет эндогенную природу. Изученная золотая минерализация, по сути, представляет собой первичный ореол рассеяния, являясь таким образом прямым поисковым признаком развития потенциально продуктивного золотого оруденения в этой части Среднего Тимана.

Авторы благодарны сотрудникам Сыктывкарского сектора ВСЕГЕИ В.Н. Иванову, Н.А. Васильченко, В.Г. Котельникову, геологам OOO “Ухтагеосервис” В.П. Савельеву, А.Э. Львову, а также сотрудникам Института геологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН С.К. Кузнецову, Р.И. Шайбекову, Г.В. Игнатьеву и Д.А. Шушкову за помощь в проведении экспедиционных работ. Авторы также благодарят сотрудников Института геологии Н.Х. Хачатурян, Т.Н. Бушеневу, Н.Г. Шабанову, З.С. Двойникову (выделение монофракций золота), А.С. Шуйского и Е.М. Тропникова (микрозондовый анализ).

Исследования проводились в рамках научной темы № 1021062211108-5-1.5.2, FUUU-2022-0058 Института геологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН.