научная статья по теме ПАРАГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОТНОШЕНИЯ ПИРИТА, УГЛЕРОДА И ЗОЛОТА НА МЕСТОРОЖДЕНИИ СУХОЙ ЛОГ И ТИПОМОРФИЗМ ПОВЕРХНОСТИ ПИРИТА Математика
Текст научной статьи на тему «ПАРАГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОТНОШЕНИЯ ПИРИТА, УГЛЕРОДА И ЗОЛОТА НА МЕСТОРОЖДЕНИИ СУХОЙ ЛОГ И ТИПОМОРФИЗМ ПОВЕРХНОСТИ ПИРИТА»
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2009, том 426, № 4, с. 528-532
УДК 550.428 (571.5)
ПАРАГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОТНОШЕНИЯ ПИРИТА, УГЛЕРОДА И ЗОЛОТА НА МЕСТОРОЖДЕНИИ СУХОЙ ЛОГ И ТИПОМОРФИЗМ
© 2009 г. В. Л. Таусон, В. К. Немеров, Э. А. Развозжаева, А. М. Спиридонов, С. В. Липко, А. Е. Будяк
Представлено академиком М.И. Кузьминым 22.09.2008 г. Поступило 16.10.2008 г.
Месторождение Сухой Лог расположено в центральной части Байкало-Патомского нагорья [1, 2] и приурочено к терригенно-углеродистым отложениям хомолхинской свиты. Промышленное прожилково-вкрапленное золотосульфидное оруденение месторождения представлено главным образом ассоциацией: пирит, кварц, железо-магнезиальные карбонаты. Углеродистое вещество рассеяно во всей массе пород, а также концентрируется в промежутках между минералами либо по кливажным трещинам. Валовое содержание углерода во вмещающих сланцах колеблется в пределах 0.5-5.0 мас. % (до 7 мас. %). Основную массу рассеянного углеродистого вещества составляет нерастворимое углеродистое вещество (НУВ, кероген), присутствующее в породах в тонкорассеянной и высокодисперсной формах [3, 4].
Ранее было установлено [5], что при последовательном концентрировании НУВ на начальных стадиях оставалась устойчивой ассоциация С-Ре82-Аи, в то время как карбонатные и силикатные минеральные составляющие пород легко отделялись. При дальнейшем обогащении углерода (более 50 мас. % Сорг) происходило отделение сульфидов и уменьшение содержаний Аи. Для выяснения наметившейся тенденции в связях Аи-РеБ2-С нами сделана попытка установить формы совместного нахождения этих компонентов в золотоносных пиритах из рудной зоны месторождения Сухой Лог.
Кристаллы сульфидов (пирит) отобраны из штуфных проб рудной зоны месторождения (пробы 42-54; 112р-135; 109р-153.8) (табл. 1). Они изучались с помощью современных методов и технологий физико-химического и аналитического исследования. Применялись методы электронной спектроскопии - рентгеновской фотоэлектрон-
Институт геохимии им. А.П. Виноградова Сибирского отделения Российской Академии наук, Иркутск
ной (РФЭС) и оже-электронной (ОЭС), в обоих случаях сопровождаемые ионным травлением поверхности (прибор LAS-3000 фирмы "Riber", методические подробности см. в [6]), сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ), в основном в режиме атомно-силового микроскопа (АСМ) в контактной моде (мультимикроскоп СММ-2000 отечественного производства). При анализе распределения золота по отдельным кристаллам в пробах применяли способ, описанный в работе [7]. Золото определяется из отдельных кристаллов методом атомно-абсорбционной спектрометрии с электротермической атомизацией (ААС ЭТА), предел обнаружения 0.3 ppb, точность определения ±12%. Все эти методы оказалось возможным применить к ограниченному числу проб, в которых присутствовали идиоморфные, достаточно крупные кристаллы, обычно представленные гранями куба или кубооктаэдра со слабо развитой гранью . Размеры изученных кристаллов составляли 1-1.5 мм, до 4—5 мм. Кристаллы характеризовались довольно грубой и часто неравномерной "пиритовой" штриховкой граней, расстояние между штрихами варьирует от
Анализ спектров РФЭС S2p и Fe2p показывает, что поверхность пирита содержит высокие концентрации сульфокси-анионов, наиболее часто
встречается сульфит-ион (S O^), реже тиосульфат
(S2O^) и сульфат (SO^-). Ионное травление на глубину порядка 200 нм существенно снижает содержание сульфокси-анионов и при этом почти
Таблица 1. Валовые содержания углерода, золота и серы в исходных пробах
№ обр. Зона отбора C ^орг' мас. % Au, г/т S, мас.%
42-54 Рудная 1.72 19.44 8.26
112p-135 То же 1.74 4.9 2.4
109p-153.8 » 1.50 8.7 4.3
Таблица 2. Количественные данные по формам нахождения золота в пробах пирита месторождения Сухой Лог (методика определения по [7])
№ пробы Число кристал- Содержание Au, г/т
лов в исходной выборке среднее по финальной выборке структурная форма собственная фазовая форма кластеры, наноча-стицы, неавт. фазы
42-54 44 12.8 0.9 10.2 1.7
109p-153.8 45 9.8 0.9 6.8 2.1
не влияет на соотношение на поверхности других частиц серы - моно- и дисульфидных ионов (S2- и
S^). Наличие двух последних (с преобладанием S2-) и появление пика Fe 2p3/2 в районе 710 эВ указывают на присутствие на поверхности кристаллов пирита пирротиноподобной неавтономной фазы, представляющей собой слой переменного состава Fe2+[S, S2, S„]2- толщиной до 500 нм [8]. Хотя эта фаза может включать в свой состав сульфокси-анионы [8], данные травления показывают, что она, в большей мере, подстилает более тонкий поверхностный сульфоксидный слой. АСМ-изоб-ражение поверхности кристалла пирита с хорошо развитой, по данным РФЭС и ОЭС, неавтономной фазой представлено на рис. 1а. На рис. 16 показана наноштриховка на грани пирита с высоким содержанием золота, которая демонстрирует фрак-тальность явления "пиритовой" штриховки, его существования на различных размерных уровнях. Расстояние между штрихами
300 нм, глубина бороздок
60 нм. На рис. 1в показаны упорядоченно расположенные овальные ямки (лунки) с соотношением большого и малого диаметров
2 : 1. Ямки шириной 100-150 нм при глубине 20-30 нм, возможно, являются продуктами деятельности сульфатредуцирующих бактерий, поскольку находятся в пределах внешнего сульфоксидного слоя и не распространяются в подстилающий его слой сульфидной в основном неавтономной фазы. Как известно, ионы на поверхности находятся в "полурастворенном" состоянии и вполне могли использоваться какими-то видами бактерий для восстановления серы. Подобные образования (нанолунки и наноштрихи) не наблюдались нами ранее при исследовании пиритов эндогенных месторождений - эпитермальных золотосеребря-ных (Северное Приохотье, Приамурье), мезотер-мального золоторудного Зун-Холба (Восточный Саян), а также гидротермально синтезированных кристаллов [8].
Интересной особенностью пиритов Сухого Лога является поведение углерода. Обычно соединения углерода удаляются с поверхности при ее анализе, но в нашем случае при травлении кристаллов содержание углерода не удалось умень-
30 ат. % даже в результате длительного травления (данные оже-спектроскопии, глубина травления до
400 нм). Это говорит о парагенетической связи углерода и золотоносного пирита. На рис. 2 приведены оже-электронные спектры образца рудного пирита с содержанием золота 10 г/т до и после травления в течение 0.5 ч. Согласно РФЭС, на поверхности этого образца превалирует сульфит-ион. После травления сильно возрастет пик серы (рис. 2, внизу), но содержание углерода при этом почти не меняется. ОЭС-анализ свежего скола показывает присутствие 39 ат. % С и 3 ат. % N.
Поведение золота в кристаллах пирита изучено на примере двух проб, в которых оказалось возможным сделать достаточно представительные выборки кристаллов с естественной огранкой. Они резко отличаются от пиритов ранее изученных нами эндогенных месторождений - мезо-термальных и эпитермальных. Для последних зависимость концентрации равномерно распределенного Аи от удельной поверхности среднего кристалла в выборке имела вид экспоненты, и экстраполяция к нулевой поверхности (на условно бесконечный кристалл) давала значения структурной составляющей на уровне 0.01-0.5 г/т [9]. В образцах Сухого Лога такая зависимость не наблюдается. Количественное определение золота в различных формах его нахождения в пирите выполнено по методике [7] путем анализа статистических выборок аналитических данных по отдельным кристаллам. Результаты представлены в табл. 2. Статистически достоверно выделяются три формы нахождения Аи, причем структурная форма присутствует в довольно высокой, по сравнению с пиритами эндогенных золоторудных месторождений, концентрации 0.9 г/т. В данном случае из-за отсутствия зависимости содержания равномерно распределенного Аи от удельной поверхности и невозможности отделить поверхностную составляющую мы не можем всю эту концентрацию расценивать как принадлежащую структуре пирита. Скорее всего, мы имеем дело с некоторым ультрадисперсным носителем золота, осевшим одновременно с пиритом и поэтому равномерно распределенным в нем. Это могут быть
Рис. 1. Трехмерные изображения характерных морфологических элементов поверхности пиритов Сухого Лога в атомно-силовом микроскопе. а - неавтономная фаза, б - наноштрихи, в - нанолунки.
кластерные соединения золота с углеродом и другими органогенными элементами. В свою очередь, их трудно отделить от содержаний Аи в форме наночастиц и неавтономных фаз, в кото-
рых элемент также распределен достаточно однородно. Как видно из табл. 2, содержания Аи в этих формах составляют 25-44% от содержания Аи в собственной фазовой форме (под которой
Состав поверхности (ат. %) Бе(23), 8(6), 0(34), С(37)
Бе(23), 8(30), 0(13), С(34)
Рис. 2. Оже-электронные спектры образца золотоносного пирита (109р-153.8, табл. 2) до (вверху) и после (внизу) ионного травления Лг+ в течение 0.5 ч.
обычно понимаются частицы "свободного" элементного золота). Это может представлять проблему при извлечении металла, так как подобные формы "невидимого" золота, как правило, напрямую не цианируются [10].
Таким образом, полученные данные свидетельствуют в пользу сингенетичности углеродистых фаз, пирита и золота в рудах месторождения Сухой Лог. Возможно, этим самым подтверждается участие металлоносных нафтидов в составе гид-ротермально-метасоматических флюидов при формировании прожилково-вкрапленной рудной минерализации [3]. Нельзя исключать также роль бактериальных процессов на осадочно-гидротер-мальном этапе рудообразования [11], и наблюдаемые наноассоциаты могут являться реликтами диагенетического минералообразования. Это будет выяснено в предстоящем исследовании. Обнаружены специфические поверхностные нано-
структуры (нанолунки, наноштрихи) пирита, не характерные для эндогенных пиритов и поэтому являющиеся типоморфными для пиритов Сухого Лога, как месторождения черносланцевой формации. Присутствие на поверхности пирротинопо-д
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.