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
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.
В медистом золоте, встречающемся чаще всего в породах основного-ультраосновного состава, нередко наблюдаются хорошо выраженные структуры распада твердых растворов [1–7]. 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.
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 ([3–5, 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.
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 |
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
Мурзин В.В., Суставов С.Г. Твердофазные превращения в природном медистом золоте // Изв. АН СССР. Сер. геол. 1989. № 11. С. 94–104.
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.
Спиридонов Э.М., Плетнев П.А. Месторождение медистого золота Золотая Гора (о “золото-родингитовой” формации). М.: Научный мир. 2002. 220 с.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Мурзин В.В., Малюгин А.А. Типоморфизм золота зоны гипергенеза (на примере Урала). Свердловск: УНЦ АН СССР. 1987. 96 с.
Дополнительные материалы отсутствуют.
Инструменты
Доклады Российской академии наук. Науки о Земле