Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2020, T. 492, № 2, стр. 35-38

ЭПИГЕНЕТИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ МЕДИСТОГО ЗОЛОТА В СТРУКТУРЕ РАСПАДА Au–Ag–Cu–Pd-ТВЕРДОГО РАСТВОРА

С. А. Онищенко 1*, С. К. Кузнецов 1**, Е. М. Тропников 1

1 Институт геологии Федерального Исследовательского Центра Коми Научного Центра Уральского отделения Российской академии наук
Сыктывкар, Россия

* E-mail: mine222@ya.ru
** E-mail: kuznetsov@geo.komisc.ru

Поступила в редакцию 19.02.2020
После доработки 11.03.2020
Принята к публикации 13.03.2020

Полный текст (PDF)

Аннотация

Структура распада Au–Ag–Cu–Pd-твердого раствора представлена многочисленными пластинками медистого золота в Au–Ag–Pd-матрице. Пластинки содержат (в среднем, в мас. %): Au – 87.1; Cu – 10.3; Pd – 1.8; Ag – 1.1, что соответствует минеральной фазе Au3Cu. Впервые обнаружено избирательное замещение пластинок медистого золота высокопробным золотом (98 мас. % Au) с очень точным наследованием структуры распада твердого раствора. Замещение обусловлено воздействием эпигенетических растворов на самородное золото гетерогенного строения с выносом относительно подвижных компонентов.

Ключевые слова: медьсодержащее золото, структура распада твердого раствора, золоторудное месторождение Чудное (Приполярный Урал, Россия)

В медистом золоте, встречающемся чаще всего в породах основного-ультраосновного состава, нередко наблюдаются хорошо выраженные структуры распада твердых растворов [17]. Для таких структур характерно наличие многочисленных пластинок, ориентированных по определенным кристаллографическим направлениям, обычно отличающихся от матрицы высоким содержанием меди. Образование структур распада в исходно гомогенном твердом растворе вызывается уменьшением смесимости компонентов и их перераспределением с понижением температуры.

Авторами в медьсодержащем золоте (Cu 4.2–5.4 мас. %) с характерной структурой распада твердого раствора пластинчато-решетчатого строения впервые обнаружено избирательное замещение пластинок медистого золота весьма высокопробным золотом с образованием вторичной структуры, повторяющей структуру распада. Объектом изучения являлось самородное золото месторождения Чудное (пробы отобраны на поверхности и из керна скважин). Исследования проведены в Институте геологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН (оператор Е. М. Тропников) с использованием электронного микроскопа “TescanVega” 3 LMH с энергодисперсионным спектрометром X-Max 50 “OxfordInstruments” (напряжение 20 кВ, вакуум 0.05 Па, характеристические линии: AuMα, AgLα, CuKα, PdLα, Hg Mα, эталоны – чистые металлы для Au, Ag, Cu, Pd и HgTe для Hg). Время набора спектров составляло 60–80 с (600 тыс. импульсов). Погрешность определения Au не превышала 1 отн. %, Ag и Cu – 2–3 отн. % при содержании около 10 мас. % и 6–8 отн. % при содержании 1–2 мас. %. Порог обнаружения Pd 0.5 мас. %, погрешность определения 15–20 отн. % при содержании 12 мас. %. Порог обнаружения Cu 0.3 мас. %, Ag 0.4 мас. %, Hg 1 мас. %. Данные о составе первичного гомогенного золота получены путем микрозондового анализа отдельных участков размером от 20 × 20 до 50 × 50 мкм, включающих как матрицу, так и пластинки медистого золота. Состав матрицы и пластинок определялся в точках с номинальным диаметром зонда 0.2 мкм, фактическим – около 1 мкм.

Золоторудное месторождение Чудное находится на западном склоне Приполярного Урала в бассейне верхнего течения р. Кожим [8]. Самородное золото заключено главным образом в фукситовых прожилках в риолитах. Толщина фукситовых прожилков колеблется от долей миллиметра до 1–1.5 см, фуксит представлен тонкочешуйчатыми агрегатами изумрудно-зеленого цвета, содержание Cr2O3 составляет 1–7 мас. %. В срастании с самородным золотом находятся стибиоарсениды палладия (мертиит-изомертиит, стибиопалладинит, атенеит) при полном отсутствии сульфидов. Вместе с фукситом и самородным золотом в прожилках присутствуют алланит, кварц, альбит, отмечаются кальцит, титанит, апатит и другие минералы.

Самородное золото в центральной части месторождения (рудная зона Славная), изученное нами и рядом других авторов [8], представлено частицами или зернами уплощенной, изометричной и неправильной формы, размер их варьирует от 1–2 мкм до 2 мм, крайне редко до 8 мм. Выявлено самородное золото двух типов. Преобладает самородное золото I типа, содержащее 84–88 мас. % Au, 7–12 мас. % Ag, 1.3–5.5 мас. % Cu, 1–2 мас. % Рd и около 1 мас. % Hg. Самородное золото II типа обычно наблюдается в виде небольших выделений, находящихся в срастании с самородным золотом I. Для самородного золота II характерна высокая пробность, содержание Au составляет 94–98 мас. %, Pd – 1.5–2 мас. %, Cu – до 0.9 мас. %, Ag – до 0.7 мас. %. Как предполагалось ранее [8], и это подтверждается результатами наших исследований, золото II образовалось позднее золота I типа.

При содержании меди более 2–2.5 мас. % в самородном золоте I типа проявляется фазово-неоднородное пластинчато-решетчатое строение, образованное многочисленными пластинками медистого золота в Ag–Au-матрице (рис. 1а). Такое строение золота обусловлено распадом первичного Au–Ag–Cu–Рd-твердого раствора, о чем свидетельствует, в частности, четко проявленное закономерное распределение пластинок медистого золота в матрице и их выклинивание при сближении с пластинками другой ориентировки. По форме пластинки медистого золота представляют уплощенные линзы, их толщина обычно составляет 1–3 мкм, длина 20–30 мкм, изредка до 80 мкм.

Рис. 1.

Замещение пластинок медистого золота высокопробным золотом в структуре распада Au–Ag–Cu–Рd-твердого раствора: а – пластинки медистого золота (темные) в Ag–Au-матрице; б – псевдоморфозы высокопробного золота (светлые) по пластинкам медистого золота (темные), в – пористо-кавернозное строение высокопробного золота; г – сочетание прожилковидных и пластинчатых выделений высокопробного золота (светлое). Полированные шлифы, изображения в отраженных электронах.

В самородном золоте с хорошо выраженной структурой распада твердого раствора выявлено замещение пластинок медистого золота, находящихся в Ag–Au-матрице, высокопробным золотом. При этом наблюдается точное наследование пластинчато-решетчатого строения структуры распада твердого раствора (рис. 1б). Замещение пластинок проявлено неравномерно, в одних золотинах замещены только единичные пластинки медистого золота, в других замещению подвержена бόльшая их часть; при этом всегда остаются пластинки, не затронутые замещением. Отдельно взятые пластинки медистого золота замещаются целиком, реже частично. Высокопробное золото имеет пористое строение, содержит мелкие каверны (рис. 1в).

Содержание Au в первичном гомогенном Au–Ag–Cu–Рd-твердом растворе составляет 85.4–87.9, Ag – 7.1–8.7, Cu – 4.2–5.4, Pd – 0.8–1.9 мас. %. Матрица золотинок имеет Ag–Au-состав с примесью Cu и Pd (табл. 1), содержание Au в среднем составляет 85.9; Ag – 9.7; Cu – 2.3; Pd – 1.5 мас. %. Пластинки имеют Cu–Au-состав с примесью Ag и Pd, средний состав пластинок: Au – 87.1; Cu – 10.3; Pd – 1.8; Ag – 1.1 мас. %. Состав пластинок медистого золота Au2.80Cu1.03Pd0.11Ag0.06 соответствует минеральной фазе Au3Cu, отмечавшейся ранее в ряде месторождений, но в иной форме выделений ([35, 9] и др.). Золото и палладий между матрицей и пластинками распределяются относительно равномерно. Средний состав самородного золота, замещающего пластинки медистого золота: 98 мас. % Au и 1.8 мас. % Pd, что полностью соответствует характерному для месторождения позднему высокопробному золоту II. Следует заметить, что в самородном золоте присутствует также ртуть, однако определение ее малых содержаний вызвало у нас затруднения. По данным [8], содержание ртути в матрице самородного золота I составляет 0.7–1.3 мас. %, в пластинках медистого золота – 0.1–0.4 мас. %, а в самородном золоте II она практически отсутствует.

Таблица 1.

Состав продуктов распада медьсодержащего золота I и состав высокопробного золота II (мас. %)

Зерно Cu Pd Ag Au Сумма
Ag–Au-матрица
23_8 2.73 1.41 8.93 86.19 99.26
23_9 2.21 0.92 10.17 85.79 99.09
23_15 2.27 1.88 9.70 85.39 99.24
23_19 2.63 1.86 8.52 86.44 99.45
23_20 2.17 1.48 9.32 86.58 99.55
24_2 2.16 1.55 10.26 85.29 99.26
24_5 2.16 1.24 10.99 85.32 99.71
Cu–Au-пластинки
23_8 10.53 1.65 0.96 86.76 99.90
23_9 10.47 1.75 1.31 86.81 100.34
23_15 10.19 1.71 1.19 87.32 100.41
23_19 9.88 1.85 0.97 87.30 100.0
23_20 10.26 1.58 0.99 87.28 100.11
24_2 10.40 1.94 1.11 86.81 100.26
24_5 10.46 2.07 1.11 87.26 100.9
Псевдоморфозы золота II по Cu–Au-пластинкам
23_8 1.86 98.16 100.02
23_9 0.68 1.60 98.12 100.4
23_15 1.54 98.21 99.75
23_19 2.17 97.31 99.48
23_20 2.30 97.59 99.89
24_2 0.61 2.20 97.55 100.36
24_5 1.24 99.65 100.89

Примечание. Прочерк – содержание элемента ниже порога обнаружения.

Замещение пластинок медистого золота высокопробным золотом подтверждается тем, что в отдельных золотинах такое же по составу высокопробное золото образует прожилки, сопряженные с пластинчатыми формами (рис. 1г). Иногда высокопробное золото развивается в виде отдельных пятен или кайм замещения по периферии медьсодержащего золота с сохранением последнего в виде реликтов.

Образование высокопробного золота II связано с воздействием эпигенетических растворов на самородное золото, испытавшее распад твердого раствора. При этом происходил вынос меди и серебра из первичного золота, сопровождавшийся значительным увеличением пробности при сохранении палладия. Выносом меди и серебра объясняется пористое строение высокопробного золота. Согласно экспериментальным данным в гомогенных сплавах Ag–Au и Cu–Au наблюдается анодное селективное растворение серебра и меди, золото в большинстве сред остается нерастворимым [10]. Избирательное замещение пластинок Cu–Au-состава в Ag–Au-матрице обусловлено, видимо, более высокой разностью электродных потенциалов в паре Cu–Au по сравнению с Ag–Au. Определенную роль могут играть также электрохимические процессы между Cu–Au-пластинками и Ag–Au-матрицей, составляющими гальваническую пару.

Следует отметить значительное сходство в составе и характере развития высокопробных межзерновых прожилков и кайм в самородном золоте, возникающих в условиях гипергенеза в зоне окисления и россыпях [11] и высокопробного золота, включая золото, замещающее медистые пластинки в структуре распада, в коренных рудах месторождения Чудное. Ранее при изучении месторождения с поверхности предполагалось гипергенное происхождение высокопробного золота [8]. В настоящее время установлено, что высокопробное золото, составляющее обычно 3–15% от всего золота в рудах, встречается по всей глубине вскрытого скважинами оруденения (до 200 м); причем зависимости его содержаний от глубины не отмечено, что ставит под сомнение роль гипергенных процессов. На наш взгляд, образование вторичного высокопробного золота может быть обусловлено гипогенными гидротермальными растворами.

Таким образом, в медьсодержащем золоте могут наблюдаться структуры распада твердого раствора, в которых медистые пластинки избирательно замещены более поздним высокопробным золотом с точным наследованием их первичного строения.

Список литературы

  1. Мурзин В.В., Суставов С.Г. Твердофазные превращения в природном медистом золоте // Изв. АН СССР. Сер. геол. 1989. № 11. С. 94–104.

  2. Knight J., Leitch C.H.B. Phase Relations in the System Au–Cu–Ag at Low Temperatures, Based on Natural Assemblages// Canad. Miner. 2001. V. 39. P. 889–905.

  3. Спиридонов Э.М., Плетнев П.А. Месторождение медистого золота Золотая Гора (о “золото-родингитовой” формации). М.: Научный мир. 2002. 220 с.

  4. Некрасов И.Я., Иванов В.В., Ленников А.М. и др. Редкие природные многокомпонентные сплавы на основе золота и меди из платиновой россыпи Кондерского щелочно-ультраосновного массива (Юго-Восток Алданского щита, Россия) // Геология руд. месторождений. 2001. Т. 43. № 5. С. 452–464.

  5. Рудашевский Н.С., Рудашевский В.Н., Ниелсен Т.Ф.Д. Сплавы и интерметаллиды золота и меди в золото-палладиевых рудах Скаергардского массива (Гренландия) // Зап. РМО. 2014. Ч. 143. № 4. С. 1–23.

  6. Пальянова Г.А., Мурзин В.В., Журавкова Т.В., Варламов Д.А. Au–Cu–Ag минерализация родингитов и нефритоидов Агардагского гипербазитового массива (Южная Тува, Россия) // Геология и геофизика. 2018. Т. 59. № 3. С. 300–321.

  7. Murzin V.V., Chudnenko K.V., Palyanova G.A., Varla-mov D.A., Naumov E.A., Pirajno F. Physicochemical Model for the Genesis of Cu–Ag-Au-Hg Solid Solutions and Intermetallics in the Rodingites of the Zolotaya Gora Gold Deposit (Urals, Russia) // Ore Geol. Rev. 2018. V. 93. P. 81–97.

  8. Тарбаев М.Б., Кузнецов С.К., Моралев Г.В. и др. Новый золото-палладиевый тип минерализации в Кожимском районе Приполярного Урала // Геология руд. месторождений. 1996. Т. 38. № 1. С. 15–30.

  9. Knipe S.W., Fleet M.E. Gold-copper Alloy Minerals from the Kerr Mine, Ontario // Canad. Miner. 1997. V. 35. Pt 3. P. 573–586.

  10. Маршаков И.К., Введенский А.В., Кондрашин В.Ю., Боков Г.А. Анодное растворение и селективная коррозия сплавов. Воронеж: Изд-во Воронеж. гос. ун-та. 1988. 205 с.

  11. Мурзин В.В., Малюгин А.А. Типоморфизм золота зоны гипергенеза (на примере Урала). Свердловск: УНЦ АН СССР. 1987. 96 с.

Дополнительные материалы отсутствуют.