Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Общая характеристика золото-ртутного оруденения 7
1.1. История изучения золото-ртутного оруденения АССО 7
Глава 2. Систематика, возрастные рубежи формирования и краткая геологическая характеристика типовых золото-ртутных месторождений 13
2.1. Систематика золото-ртутных месторождении и их соотношение с другими типами золотого оруденения 13
2.2. Эпохи формирования золото-ртутного оруденения 27
2.3. Возраст золото-ртутной минерализации Алтае-Саянсшй орогенной области 29
2.4. Закономерности размещения золото-ртутного оруденения в структурах АССО 38
2.5. Краткая характеристика типовых золото-ртутных месторождений АССО 41
Глава 3. Мипералого-геохимические особенности руд золото-ртутных месторождений АССО 84
3.1. Минералого-геохимические особенности руд месторождений Au-As-Hg рудной формации 84
3.2. Минералого-геохимические особенности руд месторождений Au-Sb-Hg рудной формации 93
3.3. Минералого-геохимические особенности руд месторождений Au-Te-Hg рудной формации 94
3.4. Минералого-геохимические особенности руд месторождений Au-Cu-Hg рудной формации 99
3.5. Особенности состава золота золото-ртутных месторождений 106
3.6. Использование состава шлихового золота как критерия поиска и оценки коренных источников .112
Глава 4. Физико-химические условия формирования золото-ртутных месторождений 127
4.1. Изучение флюидных включений 127
4.2. Термодинамическое моделирование совместного поведения золота и ртути в рудообразующих растворахэпитермальных месторождений 140
4.2.1. Химические формы, обсспсчішаюшис совместный транспорт золота и ртути 141
4.2.2, Моделирование условий рудоотложения и образования ртутистого золота 144
43. Поведение таллия в рудообразующем процессе на Au-Hg место рождениях., 154
Глава 5. Изотопно-геохимические исследования 158
Заключение 166
Список литературы 167
- Возраст золото-ртутной минерализации Алтае-Саянсшй орогенной области
- Краткая характеристика типовых золото-ртутных месторождений АССО
- Минералого-геохимические особенности руд месторождений Au-Sb-Hg рудной формации
- Термодинамическое моделирование совместного поведения золота и ртути в рудообразующих растворахэпитермальных месторождений
Введение к работе
Актуальность работы. В связи с широким внедрением в последние годы новых высокоэффективных технологий извлечения золота, в число важных и перспективных выдвинулись целый ряд новых типов месторождений золота, в том числе и месторождений, называемых одними исследователями золото-ртутными или золото-сурьмяно-ртутными а другими - типом Карлин или Невадийским типом. В целом ряде золоторудных провинций мира выявлены крупные объекты такого типа (Карлин, Белл, Кортез в Неваде; Ноксвилл, Нью-Идрия в Калифорнии; Хемло в Канаде; Алшар в Македонии, Заршуран в Иране, а также ряд месторождений в Южіюм Китае, Турции и других странах). Золото-ртутные месторождения обнаружены во многих золоторудных провинциях Росши и ближнего зарубежья (Бегаев, Степаненко, 1995; Мурзин, 1996, Суплецов, 1997; Берзон и др., 1999; Сазонов и др.,1999; Нарсеев, 2002; Борисенко и др., 2002; Амузинский, 2002)г Кроме того, имеются большие перспективы выявления новых объектов этого типа в других, даже в хорошо изученных ртутных и золоторудных провинциях. Весьма перспективной представляется и Алтае-Саянская складчатая область (АССО). Многие исследователи указывали на возможность выявления месторождений золото-ртутного типа в различных золоторудных районах АССО. Однако целенаправленного изучения этого типа золотого оруденения в АССО не проводилось. Слабая проработка многих вопросов генезиса и систематики золото-ртутных месторождений не позволяют обоснованно подходить к оценке перспектив этога типа золотого оруденения в структурах АССО и разработке надежных критериев его поиска. Позтому решение этих вопросов важно и актуально как в научном, так и в прикладном отношении.
Цели_и задачи работы. Основной целью работы является типизация золото-ртутных месторождений АССО, выяснение возрастных рубежей их формирования, физико-химических параметров и главных факторов рудоотложения. Для достижения поставленной цели предусматривалось решение следующих задач;
Изучение геологических условий образования и закономерностей размещения Ли-Hg оруденения АССО.
Выяснение основных возрастных рубежей его формирования.
Типизация золото-ртутных месторождений АССО,
4. Изучение минералого-геохимических особенностей руд и состава золота
месторождений различных формационных типов,
5. Оценка РТХ - параметров и главных факторов формирования Au-Hg оруденения
на основе изучения флюидных включений в минералах руд.
6. Термодинамическое моделирование процессов рудообразования (программа
"Chiller").
Основные зтцищаємьіе положения. L Золото-ртутное оруденение АССО является разновозрастным и относится к разным формационным типам; золото-мышьяково-ртутному (Au-As-Hg), золото-сурьмяно-ртутному (Au-Sb-Hg), золото-теллур идно-ртутному (Au-Te-Hg) и золото-медно-ртушому (Au-Cu-Hg), Установлено пять возрастных рубежей их формирования: раннепалеозойские (Є2-3 и Оі), среднепалеозойский (Пз-Сі), раннемсзозойский (Т) и позднемезозойский (JrKi), что обосновывается геологическими и изотопно-геохимическими данными
Своеобразие физико-химических условий образования золото-ртутных месторождений заключается в низких температурах (250 - 50С) и давлениях формирования руд, что отличает это оруденение от других типов золоторудной минерализации. Главными факторами рудоотложения являются снижение температуры, концентрации и повышение Eh рудообразующих растворов, что наиболее эффективно реализуется при смешении их с экзогенными водами. Это обосновывается изотопно-геохимическими данными (5 С, 5 sO, 5D, ^Не^Не), результатами термодинамического моделирования и изучения флюидных включений;
Содержание ртути в самородном золоте и соотношение в нем Au:Ag;Hg являются типоморфными признаками для руд разных типов золото-ртутных месторождений. Они определяются геологическими и физико-химическими факторами рудоотложения (Т, Eh, рН, состав, концентрация и фазовое состоянии рудообразующих растворов) и являются одним из поисковых критериев на Au-Hg оруденение.
Фактический материал, методы исследования и вклад автора. Основой для проведения исследований по теме диссертации является материал, собранный автором в 1995-2005 гп на более чем 30 золото-ртутных месторождениях и рудопроявлениях АССО (Алтай, Хакасия, Западная Монголия, Салаир, Колывань-Томская складчатая зона и др,), В. Казахстана, Забайкалья, Западной и Южной
Монголии, Южном Верхоянье, а так же коллекционный материал, предоставленный коллегами. Для решения поставленных задач был применен комплекс геологических и ми нерало го-геохимических методов исследований, В процессе работы было выполнено более 1500 микрорентгеноспектральных анализов золота и рудных минералов, методами термобарогеохимии изучено более 500 флюидных включений (термо- и криометрия, КР-спектроскопиия, ICP-MS-LA, сканирующая электронная микроскопия и др.). Особенности геохимии пород и руд изучались с помощью атомно-абсорбционного анализа, РФА. Изучен изотопный состав С, О, Н (более 120 определений), изотопный состав Не определялся в Геологическом институте КНЦ РАН И.Л Каменским. Термодинамическое моделирование рудообразующих процессов проводилось с использованием программного пакета «Chiller».
Апробация работы. Полученный оригинальный материал и основные положения работы были представлены автором на ряде международных и российских конференций; 6 и 7 симпозиумы SGA-SEG в 2001г. в Кракове (Польша) и в 2003 г. в Афинах (Греция); на конференциях IAGOD в 2004 г во Владивостоке и в 2006 г. В Москве; на XIV всероссийском совещании по экспериментальной минералогии в 2001 г. в Черноголовке; на IX симпозиуме по экспериментальной минералогии, петрологии и геохимии (EMPG-IX) в 2002 г, в Цюрихе (Швейцария); на всероссийской научной конференции РФФИ, в 2002 г. в Иркутске; на XVII симпозиуме по геохимии изотопов, в 2004 г. в Москве; а так же па ряде конференций молодых ученых в Миассе, Новосибирске, Иркутске, Томске и др. По теме диссертации опубликовано 58 печатных работ, из них 3 статьи в рецензируемых журналах и 23 статьи в сборниках и материалах конференций- Автор принимал участие в качестве исполнителя и руководителя исследований по проектам РФФИ, интеграционным проектам СО РАН и молодежным проектам СО РАН
Научная потопа. Впервые для такого крупного региона как АССО была обоснована гетерогенность золото-ртутных месторождений и проведена их типизация, установлены основные возрастные рубежи и физико-химические условия формирования. Численное моделирование совместного поведения Au, Hg и ТІ в гидротермальном процессе позволило выявить специфику физико-химических параметров условий образования комплексных золото-ртутных руд. Впервые на основе собственных и литературных данных установлено своеобразие состава самородного золота для разных типов Au-Hg месторождений. На основе новых данных по изотопному составу (Не, С, О и Н) рудообразуюших растворов показана
роль эндо- и экзогенных флюидов в формировании Au-Hg орудекения. Полученные в ходе исследований данные позволили сушесгвенно расширить имеющиеся представления о их генезисе, что важно для разработки генетических моделей рудообразующих систем Au-Hg месторождений.
Практическая значимость работы. Полученные в работе данные могут быть использованы в практике поисково-разведочных работ и оценке перспектив Au-Hg оруденения в АССО- Данные о типовых геологических обстановках и возрастных рубежах формирования, комплекс металлогенических и минералого-геохимических критериев позволили выделить в пределах АССО ряд площадей и рудных зон, перспективных на обнаружение новых Au-Hg объектов. Детальное изучение состава золота из руд разных типов золоторудных месторождений дало возможность обосновать использование состава самородного золота и соотношения в нем Hg:Ag:Au в качестве одного из важных поисковых критериев различных типов Au-Hg оруденения, в том числе и по шлиховым ореолам золота. Результаты работы и вытекающие из нее практические рекомендации приведены в научно-производственных отчетах по золоторудным месторождениям АССО, Монголии, Казахстана и других регионов, в том числе, в работе «Научное обоснование прогноза новых нетрадиционных типов оруденения Западной части Алтае-Саянской складчатой области».
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, и содержит 165 страниц текста, 71 рисунок, 32 таблицы. Список литературы включает 390 наименований.
Во введении определены цели, задачи работы и методы исследования, а так же сформулированы защищаемые положения, В первой главе приведены обзор современного состояния проблемы, исторический очерк изученности золото-ртутного оруденения. Вторая глава посвящена вопросам типизации Au-Hg месторождений и возрастным рубежам его формирования. Третья глава посвящена описанию и минералого-геохимическому изучению особенностей состава самородного золота типовых золото-ртутных месторождений. В четвертой главе приведены результаты исследований физико-химических условии образования Au-Hg месторождений, описаны параметры рудообразующих растворов (температуры, концентрации и металлоносность растворов), здесь же рассмотрены результаты термодинамического моделирования поведения Au, Hg и ТІ в процессах рудообразовапия [fa Au-Hg месторождениях. В пятой главе приведены данные по
изотопному составу С, О, Н, и Не рудообразующих растворов, сделаны выводы о роли экзогенных и эндогенных источников в образовании золото-ртутных месторождений различных формационных типов. В заключении приведены основные выводы, вытекающие из проведенных исследований,
Б.шгодариости. Работа подготовлена в лаборатории гидротермального рудо образован и я и металлогении Института геологии и минералогии СО РАН под руководством дх.-м.н, А.С, Борисенко, которому автор выражает глубокую признательность. Неоценимую помощь в подготовке диссертации и проведении исследований оказали сотрудники ИГМ СО РАН: А.А. Оболенский, АА Боровиков, ГТ. Павлова, JLB. Гущина, ПС Федосеев, В.В. Бабич, В.И. Васильев, Н.К. Морцев, MB. Задорожный, В.И. Сотников, И.В. Гаськов, В.А. Акимцев, КГР. Ковалев, В.Н Реутский, В.А- Пономарчук, А.В. Травин, О.С, Хмелышкова, ЯН Поспелова. Автор благодарит ИЛ Каменского (ГИ КНЦ РАН) за проведение анализов изотопного состава гелия, ВА Говердовского, А.А. Телешева, RM, Сапаргалиева, а так же монгольских геологов Ц. Га н бата, М. Гото в сур єна и других за помощь в организации и проведении полевых исследований.
Возраст золото-ртутной минерализации Алтае-Саянсшй орогенной области
Узловой проблемой в оценке перспектив Hg, Au-Hg и Au-Ag орудснения АССО является определение основных возрастных рубежей их формирования. До последнего времени, пока не были открыты проявления золото-ртутного оруденения, проблема возраста затрагивала только проявления ртутной минерализации в Алтае-Саянской орогенной области, представленные собственно ртутными месторождениями, такими как Акташское, Чаганузунское, Сарасинское и др, в Горном Алтае; Терлигхайское, Чазадырское, Арзакское в Туве, Орлиногорское и Мавринское на Салаирском кряже, Белоосиповское и Пезасскос в Кузнецком Алатау. Эти месторождения рассматривались как одновозрасгные, относящиеся к различным минеральным типам ртутной рудной формации- Их происхождение связывалось с явлениями мезозойской тектоно-магматической активизации (ТМА), с ее вторым позднемезозойским этапом и проявлением шелочно-базальтоидного магматизма (Кузнецов, Оболенский 1969, Оболенская 1971). Проблема ртутной минерализации всегда была дискуссионной, тж. высказывались различные представления как о генезисе, так и о времени проявления ртутной минерализации (Кузнецов и др., 1973, Грицгок и др. 1970? Павлов, 1971). Вместе с тем, наиболее аргументированным прямыми геологическими взаимоотношениями и К-Аг определениями абсолютного возраста было представление о позднемезозойском (Ji_2- К[) ее возрасте, а установленная связь со щелочно-Базальтоидным магматизмом и ТМЛ позволяла высказать мнение об одновозрастносги ртутного орудснения в АСОО, Монголии и Забайкалья, т.е. в пределах, выделенного В.А Кузнецовым Центрально-Азиатского ртутного пояса (Кузнецов, 1975).
Последующие исследования показали, что ртутная минерализация в АССО и других соседних регионах проявляется не обособленно, а является составной частью, закономерным звеном, достаточно сложных по составу генетических рядов рудных формаций низкотемпературных гидротермальных месторождений, и обнаруживает с ними тесные структурные и генетические связи. Была установлена повышенная ртутеносность As-Ni-Co, флюоритовых, Au-Ag, Au-Sb, Ag-Sb и Pb-Zn месторождения (Оболенский, 1985, Бориселко и др., 1992), что оправдывает применение ртугеметрического метода поисков не только ртутных, но и других типов месторождений.
Исследование поведения ртути в эндогенных процессах рудообразования показало, что ртуть в виде изоморфной примеси накапливается в рудных минералах самых разных по происхождению золотых, медных и медно-порфировых, колчеданных и колчеданш-полиметаллических, медно-никелевык, олово-сульфидных и др. месторождений (Озерова, 1986, Оболенский и др. 1995)- Существенную роль в изучении ртуть содержащих месторождений сыграло открытие и освоение золото-ртугных месторождений в США и возможность обнаружения подобных объектов в Сибири и Монголии (Борисенко и дрм 1998).
Вторым важным условием, позволившим пересмотреть и уточнить возрастные рубежи ртутной и ртутьсодержащей минерализации, явились результаты металлогеническич исследований на основе теории тектоники литосферных плит и глубинной геодинамики. При составлении геодинамической карты CD Азии с использованием террейнового анализа были выявлены различные геодинамические обстановки проявления ртутной и ртутьсодержащей минерализации. В западной части АСОО, в пределах Кузнецко-Алтайского ртутного пояса, размещение и локализация ртутных месторождений происходит в структурах Енутриплитного рифтогенеза и сдвиговых перемещений блохов в условиях сжатия, что приводит к формированию крупных рудоконтролирующих взбросо-сдвнгов и надвигов (Акташсшй, Чаганузунский, Сарасинский). А в Центральной и Восточной Монголии и Забайкалье рудоконтролируюшими оказываются структуры задугового рифтипга, обусловленные развитием активных континентальных окраин Монголо-Охотского палеоокеана и его закрытием (Obolenskiy et al, 1999), Разные геодинамические обстановки предопределяют различные возрастные рубежи проявления ртутьсодержащей минерализации.
В настоящее время, благодаря развитию методики 40Аг/ЗУАг датирования появилась возможность более корректно оценивать возраст образования руд. Аг/ Аг метод датирования обладает рядом преимуществ по сравнению с более традиционными методами - К-Аг и Rb-Sr, и позволяет наиболее точно определять возраст оруденения благодаря возможности анализировать серицит непосредственно из рудных ассоциаций. Так, основным недостатком Rb-Sr метода является необходимость отбора одновременно образующихся минералов, поскольку Rb концентрируется и слюде, КПШ и глинистых минералах, a Sr - в плагиоклазах, апатите и глинистых минералах. Обнаружить такие минералы в рудных ассоциациях эпитермальных месторождений и отобрать необходимые для анализа количества обычно невозможно. Распад природного Rb в рубидийсодержащих минералах с образованием стабильного B7Sr может быть использован для датирования таких минералов, если измерить в них концентрации Rb и Sr и отношение S7Sr/86Sr. Кроме того, должно быть сделано допущение о величине первичного отношения Sr/ Sr, Вычисленные таким образом значения могут соответствовать возрасту минерала при условии, что он оставался после кристаллизации закрытой системой по отношению к Rb и Sr и что для первичного отношения 87Sr 6Sr выбрано подходящее значение.
Краткая характеристика типовых золото-ртутных месторождений АССО
В пределах АССО традиционно выделяются несколько рудно-россыпных районов: Северо-Алтаїіский, Салаирский, Горно-Шорский, Кузнецко-Алатауский, Западно- и Восточно-Саянские и Восточно-Тувинский, Основное количество (около 80%) добытого в этих районах золота было получено из россыпных месторождений и лишь около 20% - из коренных. Основу минерально-сырьевой базы рудного золота АССО составляет большое число мелких и средних по масштабу золото-сульфидно-кварцевых месторождений, крупнейшим из которых являются Зун-Холбинское Б Восточном Саяне, Вторым по значимости типом золоторудных месторождений являются золото-скарновые (Синюхинское, Лебедское, Натальевское, Тарданекое, Ольховско-Чибижская зона и др,) л комплексные золото-содержащие колчеданно-полиметаллические (Салаир, Рудный Алтай), Кроме того, известны небольшие по масштабу золото-серебряные (Горная Шория, Алтай) и золото-сурьмяные (Салаир3 Восточный Саян) месторождения. В настоящее время, в связи с появлением технологий кучного выщелачивания, становится выгодной разработка открытым (карьерным) способом золоторудных месторождений с крупнообъемными залежами бедных руд, содержащими тонкое и дисперсное золото, неизвлекаемое гравитационными методами. К числу таких объектов принадлежат рассматриваемые в данной работе золото-ртутные месторождения (табл. 2,8). Этот тип месторождений до последнего времени не был известен на территории Западной Сибири, и только лишь в 90-е годы XX века, в связи с открытием в АССО подобного типа рудопроявлений и месторождений, появились предпосылки выявления их и Б других районах Западной Сибири.
Au-As-Hg рудная формация. К месторождениям данной формации отнесены наиболее хорошо освоенные и ставшие классическими месторождения Северной Америки, такие как - Карлин, Кортсц, Белл, Гетчелл (Невада), Ноксвилл, Нью-Идрия (Калифорния), типичными представителями этой формации являются Роторуа, Ротокава (Нов, Зеландия), Аколук (Турция), Алшар (Македония), Лухумское (Кавказ), Воронцовское (Урал), Тибик (Хакасия),
Наиболее типичными представителями месторождений золото-мышьяково-ртутной рудной формации в рассматриваемом регионе являются: Суздальское месторождение в Восточном Казахстане, Нерчинское и Солонсчное в Восточном Забайкалье,
Суздальское месторождение было открыто в результате целенаправленного малоглубпнного поискового бурения с гидротранспортом керна (Малыгин и др., 1995, Нарсеев, 2002). Широкомасштабные (пройдено более 1,5 млн. метров) поисковые работы с применением этого метода были проведены в 70-х годах 20-ого века и были организованы после опубликования первых работ по геологии месторождений Карлин и Кортец (США), и позволили открыть кроме крупного Суздальского месторождения десятки перспективных месторождений рудо проявлений, Б том числе Джерех, Мукур, Кемпир и др. (Нарсеев, 2002). Большинство авторов единогласно относят месторождение Суздаль к типу Карлин (Малыгин и др, 1995; Еегаев, Степаненко, 1995; Щерба и др,, 2000; Нарсеев. 2002; Борцов, и др, 2005; Курбанов, 2000), Месторождение расположено в Восточно-Казахстанской области, примерно в 50 км. на юго-запад от г. Семипалатинска (рис. 2,13), Оруденение локализовано в пределах Суздальской тектонической зоны северо-восточного простирания на границе с Семейтауской вулкано-тсктонической структурой (рис, 2Л4). Вмещающие породы представлены известково-терригенными отложениями аркалыкской свиты и углистыми алевролитами серпуховского яруса нижнего карбона. Мощность Суздальской тектонической зоны в районе месторождения составляет 400 — 900 м, представлена системой субпараллельных тектонических нарушений северо-восточного простирания, разделенных блоками трещиноватых и штокверково-карбонатизированных пород. Суздальская тектоническая зона находится в ареале Чарско-Горностаевского ультрабазитового пояса, прослеживающегося на протяжении около 200 км при средней ширине 30—50, Суздальская зона прослеживается в виде прерывистых линеаментов на расстояние свыше 150 км от месторождения Космурун на юго-западе до сопряжения с Рубцовским региональным разломом на северо-востоке. В пределах ареала Чарско-Горностаевского ультрабазитового пояса Суздальский разлом представлен серией субпараллельпьгх северо-восточных разрывов її зон повышенной трещиноватости и дробления пород. Имеет крутое (75 — 80) юго-восточное падение. Более молодой возраст Суздальской тектонической зоны по отношению к другим тектоническим структурам района подчеркивается ее явно наложенным характером, широким развитием дайковых образований мезозойского возраста (Бегаев, Степаненко, 1995).
На месторождении выделено четыре рудные зоны, расположенные кулисообразно по отношению друг к другу (рис. 2.14, 2.15), При бортовом содержании золота 0,1 г/т зоны прослеживаются на 1,5—2,0 км при мощности от 20 до 150 М- Падение их с поверхности довольно крутое юго-восточное под углами 60— 80; на глубине — выполаживаются до 30—60 В пределах рудных зон локализуются от одного до трех рудных тел, также располагающихся кулисообразно по отношению друг к другу и имеющих элементы залегания, согласующиеся с элементами залегания рудных зон. Рудные тела по простиранию на поверхности прослежены на 200—800 м при мощности от 1 до 40. Сопровождаются большим количеством мелких линз. Склонение рудных тел пологое (15—20) юго-западное.
Минералого-геохимические особенности руд месторождений Au-Sb-Hg рудной формации
Кундатское месторождение является одним из немногих объектов Au-Sb-Hg типа, расположенных в Алгае-Саянской складчатой области. Месторождение расположено в углисто терригенно-карбонатных отложениях нижнего кембрия пределах Кузнецкого золоторудного пояса в Кузнецком Алатау и первоначально эксплуатировалось как шеелитовое. Оруденение представлено тремя параллельными рудными зонами северо-западного простирания мощностью до 40-45 м. Вмещающие породы пронизаны штокверками жил и тонких прожилков кварцевого и кварц-кальцитового состава. Содержания золота по рудным зонам колеблкэтея в пределах 3-4 г/т. На поверхности золоторудные зоны четко фиксируются вторичными ореолами рассеяния золота и мышьяка. В рудах месторождения установлены характерные для этого формацнонного типа рудные минералы: пирит, пирротин (рис.3.6 А), арсенопирит (рис.3.6 Б), шеелит, халькопирит, антимонит (рис.37 А), киноварь, галенит, сфалерит (рис.3,6 А), блеклая руда (рис.3.7 Б), барит, золото. По данным спектрального полуколичественного анализа золотосодержащие гидротермально-измененные породы характеризуются повышенными содержаниями В (до 0,05%), As (до 1,0%), Sb ( 1%).
В сульфидсодержащих углеродисто-кремнистых сланцах отмечаются повышенные количества Zn (до 0,2%), Ва (до 0,15%) и Р (до 0,2%), При достаточно высоких валовых содержаниях золота, в протолочках оно встречается в единичных зернах или вообще не обнаруживается. Золото в рудах Кундат-Кундустуюльской зоны обычно находится в виде тончайших микровключений в пирите, Минералогические особенности руд Новолушннковского Aue-Hg месторождения На Новолушниковском золоторудном месторождении, расположенном в Егорьевском рудном узле (СЗ Сапиир), золого-сульфидно-кварцевая и золото-ртутная минерализация пространственно совмещена с Cu-Mo-порфировым оруденением (Борисенко и др., 1995ф; Сотников и др., 1999) Месторождение располагается среди кембрийских терригенно-карбонатных пород, прорванных интрузией плагиогранитов, предположительно, пермского возраста. Вмещающие его породы контактово метаморфизованы (роговики, скарны) и гидротермально изменены (пропилиты, беризиты, каарц-серицитовые метасоматиты и др,). Молибден-порфировое оруденение представлено зонами прожил ко во-вкраплен ной минерализации (с редкими маломощными кварц-молибденитовыми жилами) среди гидротермально преобразованных (альбитизация, слабая калишпатизация, окварцевание, серицитизация, пиритизация) плагиогранитов не выходящего на поверхность массива и вмещающих его пород (иногда скарнированных в ближайшем экзоко] пакте). Б зонах развития рудно-мстасоматических образований проявлены дайки плагаогранит-порфиров, диоритовых порфиритов, спессартитов, фельзит-порфиро в. Золото-сульфидно-кварцевая минерализация представлена кварцевыми жилами и жильными зонами северо-западного, реже субширотного простираний, что соответствует «салаирской» системе золоторудных кварцевых жил. На месторождении установлены три рудные зоны: Верхняя (№2), Жила №13 и Нижняя (№3). Они представляют собой кварцево-жильные зоны мощностью 2-4 м, сложенные стволовыми кварцевыми жилами (0,2-2 м), сопровождающимися штокверком кварцевых и кварц-карбонатных прожилков среди березитизированных пород. Жилы сложены крупнокристаллическим молочно-белым кварцем, содержащим вкрапленность и прожилки пирита, халькопирита, галенита, арсенопирита, теннантита, молибденита, золота и шеелита (Росляков и др., 1994). Золото-ртутная минерализация является более поздней, наложенной на Си-Мо-порфировое и Аи-сульфидно-кварцевое оруденение. Она представлена сетью кварц-карбонатных прожилков с пиритом, галенитом. Золото, отмечающееся как в кварцевых жилах и прожилках, так и во вмещающих их березитах, существенно отличается по составу от золота других золото-сульфидно-кварцевых проявлений Салаира, прежде всего по высокому содержанию ртути (до 24,6 %). Пробность его колеблется от 740 (иногда 500) до 1000%о, содержание серебра -от 0 до 33,3% Проведенные минералогические исследования позволили установить ВІ-Ag содержащий галенит, айкинит, тетрадимит, а также две разновидности тетраэдрита (см. табл. 3.3). Кроме того, определены Hg-сфалерит, колорадоит (HgTe), теллуриды золота и серебра, барит, а также киноварь (в протолочках). Таким образом, минералы руд слагают, как минимум, три парагенетические ассоциации (стадийные): 1) пирит, халькопирит, молибденит (Cu-Мо-порфировое оруденение в калишлатизированных породах); 2) пирит-2, халькопирит-2, арсеноиирит, теннаптнт, галенит (Аи-сульфидно-кварцевос оруденение) 3) пирит-3, галенит, Hg-теграэдрит, айкинит, тетраэдрит, Hg-сфалерит, Hg-золото, киноварь, колорадоит, барит, карбонаты (Aue-Hg оруденение) (рис. 3,8, А, Б, В, табл. 3.3). На золото-ртутных месторождениях ртутистое золото обычно ассоциирует с сульфидами (киноварь, пирит) имеющими низкие значения 534S (-1,,.-10%о)г На Новолушниковском месторождении сера сульфидов раннего этапа (пирит, молибденит, халькопирит) характеризуется утяжеленным изотопным составом, а сера киновари обогащена легким изотопом (534S -5,1 ,,. - 6,2 %о), что характерно для золото-ртутных месторождений в алюмоенликатных породах. Из этого можно сделать вывод о том, что образование ртутистого золота явно связано с более поздним этапом (или стадией) гидротермальной деятельности (ассоциация: Hg-тетраэдрит, Hg-сфалерит, киноварь, барит и др.), наложенным на более ранние скарны, мед но-молибден итовое и золото-сульфидно-кварцевое оруденение.
Термодинамическое моделирование совместного поведения золота и ртути в рудообразующих растворахэпитермальных месторождений
Изучение флюидных включений в минералах руд золото-ртутных месторождений различных регионов России и СНГ а также анализ имеющихся литературных данных показали, что по составу выделяются два главных типа рудообразующих флюидов: 1. Для золото-ртутных месторождений, Б рудах которых преобладают сульфиды As, Sb, и Hg антимонит, киноварь, реальгар и аурипигмент (месторождения Невады и Калифорнии, Якутии, Хабаровского края, Забайкалья, Китая и др.) характерны растворы переменной концентрации (от 2 до 15-17 мас,%) и хлоридно-бикарбонат-натриевого (NaCl-NaHCCb), хлоридно-натриевого (с С02) состава. 2. Минералообразующие растворы месторождений, руды которых сложены Hg-блеклой рудой, Hg-сфалеритом, сульфосолями, теллуридами Pb, An, Ag, арсенидами № и Со, баритом, Fe-карбонатом (Сагсайское в Монголии, Мурзинское на Алтае, Кундат в Кузнецком Алатау, Суздальское в Восточном Казахстане и др.), отличаются высокими концентрациями солевых компонентов (до 30 мае. %) и хлоридно-натриево-кальцисвым (NaCl-CaCb-COj ± FeCh) составом. Газовая фаза флюидных включений по данным КР-спектрометрии представлена в основном С02, N2 и СН4, иногда в ощутимых количествах отмечается H:S. Причем на близповерхностных месторождениях, образующихся при достаточно низких давлениях ( 100 бар) малоплотная газовая фаза представлена в основном углекислотой и азотом (последний иногда преобладает -до 60-75 мол. %, содержание метана колеблется 0-17 мол. %\ Для более глубинных месторождений характерна высошплотная газовая фаза» в составе которой преобладает углекислота, часто присутствующая во флюидных включениях в сжиженном состоянии. Содержание азота обычно не превышает 10-12 мол. %, а метана 3-5 мол. %. И лишь иногда количество последнего достигает 44 мол.% (месторождение Галхая). Достаточно часто устанавливается гетерогенизация растворов с обособлением существенно газовой фазы (С02 N2 Н20 и Н20 С02 Щ. Возможные концентрации водных форм Б первичных растворах были рассчитаны в моль/кг Н20 каждого элемента при 250С, используя программу «Solveq» пакета «Chiller» (Reed, 1982) и сопутствующую ей термодинамическую базу данных «Soltherm-98». Равновесные константы диссоциации комплексов были получены, используя «SUPCRT-92» (Johnson et aL, 1992). Газовая фаза, которая учитывалась в расчетах, была представлена 00 СН , а минеральные фазы -золотом, киноварью, кварцем (раствор I), калиевым полевым шпатом (раствор II) и кальцитом (раствор III и IV)
Исходя из полученных данных, были рассмотрены четыре типа модельных растворов: I - хлоридио-бикарбонат-натриевый (NaCi-NaHCCb) низкоконцентрированный раствор (lm СІ); II - хлоридно-бикарбонат-натриевый (NaCl-NaHCOj) раствор, низкоконцентрированный, (lm СІ), имеющий в своем составе А1 и К (Табл. 6); III - хлорлдно-иатриево-калъциевый (NaCI-CaCh-CO:) раствор (5m О); IV - хлоридно-натриево-кальциевый (NaCl-CaCh-CCb) раствор (3m С1); Важно отмстить, что в низкохлоридных (1т) сульфидных (0.1т) растворах хлоридпо-бтарбопатнО Патраебого состава (модельные растворы J и II) при температуре 250С практически вся ртуть находится в атомарной форме HgM, концентрация которой может обеспечить образование самородной ртути при стнижении температуры. В этих модельных растворах при их гомогенизации в условиях изотермического кипения при 250 С из дигндросульфидного, Hg(HS)2, сульфидногидросульфидного, HgSHS" комплексов, атомарной формы HgDaq и rig происходило образование Hgra3. Этим же химическим формам, оставшимся в растворе (I) после гетерогенизации, принадлежит основная роль переноса ртути (рис, 4,7) в кислых условиях (рН=2.9) при дальнейшем охлаждении раствора до 150С вплоть до осаждения киновари, в образовании которой так же участвует и часть ранее выпавшей Hg , Для раствора (П) при понижении температуры до 200С отмечается повышение щелочности (рН=8.7) и растворение самородной ртути Hg , что приводит к интенсивному образованию сульфидного комплекса HgS;2", а при дальнейшем охлаждении раствора до 60С и понижении концентрации сульфидной серы, к его разложению и осаждению киновари, согласно уравнению реакции; В растворах хдоридпо-патриево-кальциеєого состава (модельные растворы III и IV), содержащих высокие концентрации хлорид-иона (5-Зт) и сульфидной серы (0.01-0.1т), при 250С основная часть ртути (Cng=L5 и 6,5-юЛп, соответственно для III и IV растворов) находится ъ сульфидных комплексах HgSHS"; Hg(HS):; HgSi2" и незначительная часть - в Hgnq.
Поскольку концентрация атомарной формы Hgfl4 относительно низка, осаждения самородной ртути не происходит. Несмотря на то, что в этих растворах присутствует значительная концентрация анионов СГ, близнейтральный характер среды не способствует образованию хлоридных комплексов Hg(ll). При медленном падении давления в данных модельных растворах (модель изоэнтальпического кипения P=flT)), из всех форм ртути Hg(H) и Hg aq происходит возгонка в Hgra.i При дальнейшем охлаждении и понижении концентрации сульфидной серы за счет оставшихся в растворах сульфидных комплексов ртути Hg(II), Hgaq (III раствор) и HgS:2" (IV раствор) осаждается киноварь. Необходимо отмстить, что образовавшиеся при кипении модельных растворов хлоридно-бикарбоштно-матриевжо и хлпридно-натриево-капьііисвого состава газовые фазы транспортируют газообразную ртуть и H2Sra3 и конденсируются при охлаждении и постоянном давлении до осаждения киновари. Общим для всех рассмотренных намк типов растворов является то, что всё Аи переносится ими в дигидросульфидной форме, (Au(HS)z"), Следует отметить, что значимое содержание золота (0. =2,2-10-6 m) сохранилось в растворе IV вплоть до низких температур (100С) (рис.48)- Эта особенность является следствием высокой щелочности раствора (рН=8,7) и присутствия значительного количества HS"a Таким образом, учитывая составы гидротерм и имеющиеся физико- химические данные, для восстановленных {Eh = -0.53; -070 v) растворов хлоридно- бикарбоїіатночіатриеєого и хпоридпо-натриево-калъциевого состава преобладающей формой переноса золота в нейтральной и слабощелочной области (рН=5.6-6.б) является Au(HS)2 , а для ртути - атомарная форма Hgaq и сульфидные комплексы Hg(HS)2, HgS(HSy, HgS22 . Для более щелочной области (рН 7.0 10,0) доминирующей формой переноса золота гидротермальными растворами остается д и гидр о сульфидный комплекс Au(HS)2\ а ртути - HgS; " И Hg aq. Важным условием для образования ртутистого золота и его амальгам является совместное отложение из гидротермального раствора самородных золота и ртути, а содержание Hgs в отлагающейся твердой фазе приблизительно может определяться соотношением количества выпавших металлической ртути и золота, В растворах хлоридно-бикарбонашо-натриевого состава (табл. 4,3, 4,4, 4,5) важное значение для отложения ртутистого золота имеет процесс изотермического кипения (гетерогенизации) растворов. Для системы Au-Hg-H20-CT-Na"1 -Ca2+ (табл. 4,6) поведение золота и ртути в растворах рассмотрено на линии двухфазового равновесия (раствор + пар) в процессе изоэнтальпического кипения P f(T) при условии, что высоко хлоридные гидротермальные растворы фильтровались через карбонатные породы, что характерно для Au Hg месторождений, находясь в равновесии с кальцитом. Взаимодействие растворенной СОа с СаСОд определено уравнением реакции
