Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,580

ГЕОХИМИЯ РУДНЫХ МИНЕРАЛОВ СИНЮХИНСКОГО ЗОЛОТО-МЕДНО-СКАРНОВОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ГОРНОГО АЛТАЯ

Гусев А.И. 1
1 Алтайский государственный гуманитарно-педагогический университет им. В.М. Шукшина
В статье приведены составы рудных минералов Синюхинского месторождения (пиритов разных генераций, халькопирита, борнита, халькозина, магнетита, галенита). Установлено влияние на концентрации золота различных физических параметров минералов и физико-химической обстановки на период кристаллизации. Помимо золота и меди из руд и концентратов месторождения попутно можно извлекать теллур, висмут, серебро. В минералах проявлены два типа тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ W – и М-типы. Содержания золота в минералах коррелируются с величиной ТЭФ РЗЭ. Соотношение изотопов свинца указывает на различный источник свинца галенитов.
рудные минералы
пирит
халькопирит
борнит
халькозин
галенит
физические свойства минералов
физико-химические условия среды
тетрадный эффект фракционирования РЗЭ
1. Гусев А.И. Металлогения золота Горного Алтая и юга Горной Шории. Автореферат диссертации на соискание уч. степени д-ра г.-м. наук. – Томск, 2006. – 50 с.
2. Гусев А.И. Золото-порфировое оруденение Черёмуховой Сопки Синюхинского рудного поля (Горный Алтай) // Современные наукоёмкие технологии, 2013. – № 1. – C. 94–98.
3. Гусев А.И., Пшеничкин А.Я., Табакаева Е.М. О концентрациях золота в пиритах золоторудных месторождений Центрально-Азиатского складчатого пояса // Central Asian Journal of Basic and Applied Research, 2014. – № 1. – С. 5–13.
4. Гусев А.И., Табакаева Е.М. 3D-моделирование состава генераций золота Синюхинского месторождения (Горный Алтай) // Вестник Алтайской науки, 2015. – № 1 (23). – С. 246–250.
5. Жариков В.В. Кислотно-основные характеристики минералов // Геология рудных месторождений, 1967. – № 5. – С. 75–89.
6. Иванов В.В. и др. Средние содержания элементов-примесей в минералах. – М.: Недра, 1973. – 208 с.
7. Anders E., Greevesse N. Abundences of the elements: meteoric and solar // Geochim. Cosmochim. Acta. – 1989. – V. 53. – Р. 197–214.
8. Irber W. The lanthanide tetrad effect and its correlation with K/Rb, Eu/Eu*, Sr/Eu, Y/Ho, and Zr/Hf of evolving peraluminous granite suites // Geochim Cosmochim Acta. – 1999. – V. 63. – № 3/4. – P. 489–508.
9. Wasson J.T., Kallemeyn G.W. Composition of chondrites // Phil. Trans. R. Soc. Lond, 1988. – V. 201. – Р. 535–544.
10. Wu X., Delbove ., Tongay I.C. Conditions of formation of gold-bearing arsenopirite: a comparison of synthetic cristals with samples from Le Chatelet gold deposit. Creuse, France Tongay // Mineral Deposita – 1990. – V. 25. – P. 508–512.
11. Zartman R.E., Haines S.M. The plumbotectonic model for Pb isotopic systematics among major terrestrial reservoirs – a case for bidirectional transport // Geochim. Cosmochim Acta, 1988. – V. 52. – P. 1327–1339.

Снюхинское золото-медно-скарновое месторождение является одним из важнейших эксплуатирующихся объектов Юга Сибири [1]. Геохимия рудных минералов этого месторождения изучена слабо, однако она имеет важное значение для комплексного использования его руд и решения некоторых генетических проблем. В связи с тем, что при переработке руд в качестве одного из продуктов получается сульфидный концентрат, – то изучение геохимии рудных минералов Синюхинского месторождения актуально. Цель исследования – осветить геохимию рудных минералов Синюхинского месторождения с целью комплексного извлечения металлов (помимо золота и меди) и решение некоторых генетических проблем.

Результаты исследования и их обсуждение

Синюхинское золото-медно-скарновое месторождение находится в Чойском районе Республики Алтай. Оно включает золото-медно-скарновое, золото-порфировое, жильное золото-сульфидно-кварцевое и штокверковое прожилково-вкрапленное оруденение [1, 2]. Скарны мультистадийные, на которые наложены многочисленные минеральные агрегаты разного состава. Из рудных минералов отмечаются магнетит, пирит, халькопирит нескольких генераций. Наиболее продуктивная золото-сульфидная минерализация включает борнит, халькозин, халькопирит, пирит II, золото I, II, кварц III, реже биотит. Галенит, сфалерит и арсенопирит встречаются в идее более поздних прожилков, секущих все минеральные агрегаты. В наиболее богатых на золото и медь рудах резко преобладают борнит, халькозин и халькопирит. Спорадически среди поля борнита встречаются редкие включения дигенита размером 0,1-0,2 мм. В ассоциации с борнитом отмечаются мелкие выделения тетрадимита, висмутина, блёклой руды, алтаита (0,05-0,1мм). Особенности самородного золота изучены нами ранее [4]. Распределение и концентрации золота в пиритах разных генераций и сопоставление с другими месторождениями Центрально-Азиатского складчатого пояса также систематизированы [3]. Остановимся на ранее не анализированных данных. Состав рудных минералов, проанализрованных в этом исследовании, представлен в табл. 1.

Таблица 1

Микроэлементный состав минералов Синюхинского месторождения (г/т)

 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Be

3,5

2,16

1,77

2,45

9,75

1,24

1,36

1,19

1,08

2,85

V

12,6

7,64

8,19

11,7

10,7

8,55

12,8

18

8,7

9,7

Rb

2,3

2

2

2,04

2

2

2

2

2

2,5

Sr

3,1

2,97

2,96

5,85

3,67

6,29

27,4

29,6

6,55

3,85

Y

5,5

3,62

4,64

2,48

3,32

3,1

3,19

3,42

3,15

2,98

Zr

12,7

5,98

9,91

6,67

10

6,3

10

12

4,82

3,37

Nb

2,4

1,23

1,1

0,61

0,67

0,58

1,05

1,96

0,52

0,8

Mo

34,8

4,98

2,58

57,5

11,3

5,03

2,51

6,61

3,08

59,3

Ba

10,6

9,04

7,69

57,8

10,9

6,17

4,6

7,23

10,4

57,4

La

1,5

0,59

0,84

0,46

0,56

0,37

2,53

4,66

0,36

0,66

Ce

5,7

1,35

1,67

1,08

1,04

0,69

4,58

7,74

0,81

1,68

Pr

0,12

0,16

0,17

0,15

0,08

0,07

0,64

0,91

0,085

0,18

Nd

0,8

0,53

0,6

0,5

0,42

0,24

2,57

2,9

0,36

2,5

Sm

0,2

0,005

0,17

0,1

0,04

0,085

0,29

0,39

0,005

0,8

Eu

0,08

0,035

0,051

0,033

0,024

0,026

0,78

0,53

0,032

0,023

Gd

0,34

0,098

0,21

0,09

0,062

0,039

0,33

0,43

0,051

0,11

Tb

0,034

0,02

0,047

0,015

0,013

0,012

0,054

0,078

0,013

0,15

Dy

0,4

0,075

0,29

0,082

0,043

0,052

0,33

0,34

0,022

0,85

Ho

0,07

0,019

0,068

0,016

0,015

0,005

0,056

0,091

0,005

0,18

Er

0,33

0,044

0,21

0,04

0,057

0,026

0,16

0,22

0,001

0,08

Tm

0,06

0,0089

0,034

0,012

0,018

0,0066

0,025

0,03

0,005

0,1

Yb

0,3

0,01

0,15

0,029

0,082

0,014

0,14

0,23

0,01

0,24

Lu

0,04

0,01

0,025

0,0091

0,015

0,0057

0,024

0,042

0,0057

0,096

Hf

0,42

0,13

0,32

0,21

0,19

0,18

0,22

0,26

0,11

0,51

Ta

0,11

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,3

W

5,7

1,9

2,17

35,7

5,44

2,42

1,75

3,13

1,5

25,2

Th

0,7

0,4

0,35

0,18

0,26

0,13

0,22

0,25

0,1

0,28

U

0,22

0,12

0,19

0,1

0,3

0,1

0,68

0,49

0,1

0,15

Mn

156

123

50,9

23,7

123

87

345

654

215,6

28,2

Ni

5,7

4,5

3,38

13,2

23,7

3,6

56

51

2,06

9,2

Co

34,8

18,7

21,03

11,5

31,8

1,9

34

41

24,3

10,1

Cu

306

123

268,4

-

98

45

45,8

55,7

-

-

Pb

45

44

34,8

126

6,8

-

3,8

6,9

19,5

116

Zn

121

109

100,9

15,8

4,5

235

76,8

98,6

179,1

12,6

Ag

9,8

10,5

3,97

156

6,9

432

45,8

87,5

95,2

199

Bi

65,7

54,6

52,4

330

12,5

77,9

10,8

13,1

95,08

374

Sn

0,7

0,9

0,69

0,5

0,8

1,0

5,8

2,7

2,06

0,9

As

4078

3978

3930

15,7

12,8

7,9

5,1

3,7

155,6

16,4

Ba

83,5

56

76,6

3,6

4,6

5,2

1,7

2,2

48,8

25

Cd

1,3

1,0

0,6

1,4

0,8

6,7

3,5

6,2

6,7

5,4

Ga

2,6

2,2

1,0

2,7

3,7

6,7

2,6

6,3

2,46

2,9

Ge

3,0

2,5

1,1

1,6

2,2

4,8

0,9

1,7

2,3

4,6

Zr

4,2

5,8

14,5

2,7

3,1

5,8

3,6

2,7

1167,4

7,7

Sb

0,3

0,4

0,5

0,7

0,4

43,8

3,7

2,7

0,5

0,9

Au

10,8

8,4

9,6

457

0,7

18,7

3,6

4,2

3,8

2475

Cr

4,6

3,4

4,1

2,2

5,8

3,4

2,2

2,0

0,7

2,1

Sc

7,8

9,6

2,21

1,6

9,8

3,6

0,5

0,6

1,32

1,4

Te

21

18

32,4

43,8

11,8

22,8

2,6

3,1

44,0

41,4

In

0,5

0,5

0,5

4,5

1,5

5,8

1,3

1,7

6,08

5,5

∑TR

15,47

6,57

9,17

5,1

5,8

4,72

15,7

22,0

4,9

10,6

(La/Yb)N

3,3

38,9

3,7

10,4

4,56

17,5

12,0

13,4

23,7

1,8

ТЕ1,3

0,95

1,08

1,06

1,11

0,84

1,52

1,01

0,96

1,11

1,69

Примечание. Анализы выполнены в Лаборатории ОИГиМ СО РАН (г. Новосибирск) методом ICP-MS. ∑TR – сумма редкоземельных элементов. TE1,3 – тетрадный эффект фракционирования редкоземельных элементов, как среднее между первой и третьей тетрадами по [8]. Значения РЗЭ нормированы по хондриту по [7]. Минералы Синюхинского месторождения: 1 – пирит1 колломорфный, 2 – пирит 2 октаэдрический, 3 – пирит 3 пентагон-додекаэдрический, 4 – борнит, 5 – пирротин, 6 – галенит, 7, 8 – магнетит, 9 – халькопирит, 10 – халькозин.

Следует указать, что в сульфидах месторождения в повышенных количествах присутствуют теллур, висмут, серебро, золото. Первые три элемента могут стать предметом извлечения из сульфидных концентратов. А золото в сульфидах относится к «упорному» золоту и также может извлекаться по особой технологии из медного концентрата. Обращает на себя внимание очень высокое содержание золота в халькозине. Концентрации теллура в халькопирите и галените превышаю ферсмы [Иванов, 1973]. Сумма редких земель в рудных минералах не высока и не представляет интереса для попутного извлечения. Однако в минералах отмечается сильно контрастная дифференциация редких земель. Отношение (La/Yb)N варьирует от 1,8 до 38,9, что указывает на различный тип фракционирования лёгких РЗЭ к тяжёлым. По разному проявлен тетрадный эффект фракционирования (ТЭФ) РЗЭ, величин которого варьирует от 0,84 до 1,69. При этом значимые величины ТЭФ РЗЭ W- типа отмечены для пирротина (0,84) и М- типа – для борнита, галенита, магнетита, халькозина (от 1,11 до 1,69). Эти данные показывают, что при кристаллизации сульфидов большую роль играл состав гидротермальных растворов и активность различных летучих – воды, хлора, фтора и других.

Важнейшее значение для Синюхинского месторождения имеют особенности концентраций и распределения золота в сульфидах Золото в сульфидах, вероятно, приурочено к граням кристаллов и микродефектам в кристаллической структуре в виде тонкодисперсной фазы (0,1-10 миллимикрон) [10]. Немаловажную роль в концентрации золота сульфидами играют кристаллохимические и физические свойства последних. Что касается золота в сульфидах Синюхинского месторождения, то некоторым подтверждением сказанному могут служить данные, полученные нами по распределению золота в разных генерациях пирита (табл. 2). Пирит в целом характеризуется невысокими концентрациями золота. Самые высокие содержания последнего выявляются в колломорфном пирите I, в кристаллохимической формуле которого отмечается небольшой дефицит серы. Этот пирит классифицируется n- типом проводимости и имеет самые низкие значения термоэлектродвижущей силы. В позднем пирите в крупных кристаллах наибольшие концентрации золота приурочены к периферии кристаллов, где наблюдается снижение содержаний серы в составе дисульфида железа, понижение структурной рыхлости минерала, значений термоэлектродвижущей силы и незначительное повышение микротвёрдости в сравнении с ядром кристаллов.

Таблица 2

Некоторые физические и химические характеристики пиритов Синюхинского месторождения

Параметры

Пирит I

Пирит II

Пирит III пентагон-додекаэдрический

Формы выделений

колломорфный

кубический

ядро

периф. зона

Формула пирита

FeS1.98

FeS2.15

FeS2.4

FeS2.11

Плотность, г/см3

5,02

5,11

5,12

5,10

Тип проводимости

n

p-n

p

p

Микротвердость, кгс/мм2

1612

1637

1596

1605

ТЭДС, мкв/град

– 80

– 20

+ 210

+ 200

Au, г/т

10,81

8,4

9,25

10,64

Структурная рыхлость решетки минерала

8,03

8,1

9,3

8,5

Условный потенциал ионизации

218,1

217,5

216,3 218,0

Примечание. ТЭДС – термоэлектродвижущая сила. Анализы выполнены в Лаборатории Ростовского государственного университета.

Высокая кислотность среды, благоприятная для осаждения золота подтверждается также и тем, что наиболее высокие концентрации золота зафиксированы нами к халькозине, имеющим высокое значение потенциала ионизации (200,3). Высокие значения этого показателя характеризуют и более высокую кислотность среды по [5].

С точки зрения стехиометрии формулы пирита кубическая генерация (пирит II) слегка обогащена серой, но имеет самую высокую плотность. Пирит III имеет самый высокий дефицит железа и тем самым наиболее низкую плотность, что неблагоприятно для накопления в нем золота и других тяжелых металлов. Это и подтверждается набором и концентрациями элементов-примесей в разных генерациях пирита. Следует обратить внимание на закономерное изменение термоэлектрических свойств пирита от ранних к поздним генерациям с изменением типа проводимости и величины ТЭДС, которая возрастает от – 80 до + 200-210 мкв/град. При этом указанные изменения происходят параллельно со снижением кислотности среды минералообразования, что подтверждается снижением величины условного потенциала ионизации пирита от 218,1 для первой генерации и до 216,3 для третьей (табл. 2). Более высокие концентрации Au приурочены к пириту с более высокой кислотностью среды кристаллизации и дефицитом серы в растворах и меньшей плотностью кристаллической структуры (колломорфный пирит и периферия пентагон-додекаэдрического пирита III генерации).

Соотношение концентраций Au и величины тетрадного эффекта РЗЭ показывает, что увеличение содержаний золота коррелируется с величииной ТЭФ РЗЭ (рис. 1).

gusev1.tif

Рис. 1. Соотношение Au – ТЕ1,3 для рудных минералов Синюхинского месторождения (составлена автором). Среднее содержание золота в хондритах по [9]. Минералы Синюхинского месторождения: 1 – пирит1 колломорфный, 2 – пирит 2 октаэдрический, 3 – пирит 3 пентагон-додекаэдрический, 4 – борнит, 5 – пирротин, 6 – галенит, 7 – магнетит, 8 – халькопирит, 9 – халькозин

Анализ изотопов свинцов в 2 пробах галенитов приведен в табл. 3.

Таблица 3

Изотопный состав свинцов галенита Синюхинского месторождения

п/п

Месторождения и проявления

Краткая характеристика руд

Изотопный состав свинца

Отношения

изотопов

204Pb

206Pb

207Pb

208Pb

207Pb/

204Pb

206Pb/

204Pb

1

Cинюхинское

(Западно-Файфановский участок)

Кварц-галенит-сфалеритовые прожилки в гранатовых скарнах

1,35

25,01

21,12

52,3

15,64

18,5

2

Синюхинское (Центральный участок)

Кварц-галенитовый прожилок с пиритом и сфалеритом в волластонит-гранатовых скарнах

1,38

24,8

21,11

51,4

15,29

17,97

Фигуративные точки составов изотопов свинца указывают на нижнекоровый и орогенный источник свинца (рис. 2).

Границы источников: Upper crust – верхней коры, Lower crust – нижней коры, Orogene – орогена, Mantle – мантии по [11]. Номера фигуративных точек отвечают номерам в табл. 3.

Эти данные указывают на разнородный источник свинца галенитов Cинюхинского месторождения (рис. 2).

gusev2.tif

Рис. 2. Свинцовая изотопная эволюция для нижней и верхней коры, мантии и орогена для отношений 208Pb/204Pb – 206Pb/204Pb для плюмботектонической версии в галенитах некоторых участков Синюхинского месторождения

Заключение

1. Геохимическое изучение рудных минералов показало, что ряд сульфидных минералов имеют повышенные концентрации теллура, висмута, серебра, золота. При переработке руд из сульфидных и медных концентратов возможно попутное извлечение теллура, серебра, висмута. Из медного концентрата следует дополнительно извлекать «упорное» золото из сульфидов.

2. Золото предпочтительно концентрировалось в сульфидах при повышении кислотности среды в зависимости от физических, термодинамических и физико-химических условий.

3. В сульфидных минералах и магнетите проявлены 2 типа тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ, что вызвано различным составом гидротермальных флюидов, активностью и насыщенностью различными летучими компонентами (водой, хлором, фтором и другими компонентами). Увеличение величины ТЭФ РЗЭ сопровождается ростом концентраций золота в рудных минералах.

4. Источник свинца галенитов месторождения был разнородным: нижнекоровым и орогенным.


Библиографическая ссылка

Гусев А.И. ГЕОХИМИЯ РУДНЫХ МИНЕРАЛОВ СИНЮХИНСКОГО ЗОЛОТО-МЕДНО-СКАРНОВОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ГОРНОГО АЛТАЯ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016. – № 3-2. – С. 282-286;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=8720 (дата обращения: 25.09.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074