Взаимосвязь урана, золота и углерода в рудообразовании

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Взаимосвязь урана, золота и углерода в рудообразовании

В.Г. Моисеенко, д-р. геол.-минерал. наук, академик РАН

И.В. Кузнецова, канд. геол.-минерал. наук, ст. науч. сотр.

Институт геологии и природопользования ДВО РАН

(Россия, г. Благовещенск)

Аннотация.

Проведен анализ взаимосвязи урана, золота и углерода на золоторудных, урановых и железорудных месторождениях. На примере различных месторождений показано сродство урана, золота и углерода в образовании минералов и руд на нано-, микро- и макроуровне.

Ключевые слова: уран, золото, железо, радиоактивные и благородные минералы, наноминералы.

сродство уран золото железорудное месторождение

Совместное нахождение урана и благородных металлов, в породах и рудах различных месторождений известно давно, самым ярким примером является крупнейшее в мире ураново-золоторудное месторождение Витватерсранд, где содержание U в руде в 2 раза больше чем Au. Визитная карточка Витватерсранда - это тонкие срастания золота с уранинитом [1].

Гигантские размеры месторождения бассейна Витватерсранд связаны с длительной историей его формирования (более трех миллиардов лет). Накопление отложений в пределах кратона началось еще в позднем архее и продолжилось в протерозое.

Месторождение представлено множеством протяженных мощных слоев (рифов) линзовидного переслаивания уран-золотоносных конгломератов, гравелитов кварцито-песчаников [2]. Важную роль в рудообразовании играют и углеродистые образования, с ними связано приблизительно 40% золота в рифах [3], большая часть урана также встречается в углеродистых пластах. Генетическая связь U-Au-C прослеживается, прежде всего, на микро и наноуровне [4].

Основные ресурсы урана в России находятся на Дальнем Востоке. Этот же регион стоит на первом месте в России по разведанным запасам золота. Примером крупных, комплексных U--Au месторождений является группа месторождений Эльконского горста (Центрально-Алданский район), разведанные здесь запасы урана составляют 342 тыс. т, с содержанием 0,147%, а геологические запасы золота -- 191 тонна. По сравнению с кларком Au в земной коре концентрация благородного металла в этой структуре необычайно высока. На этих месторождениях наиболее четко прослеживается связь радиоактивных и благородных элементов в совместной миграции и локализации в рудах [5]

Золото-урановое оруденение Центрального Алдана могло быть продуцировано мантийными глубинными очагами. Данные месторождения приурочены к Центрально-Алданскому узлу наиболее интенсивного проявления мезозойской тектономагматической активизации щита. Это важнейшая особенность района, формирующая его металлогеническую позицию, определяется широким проявлением дифференцированного мезозойского субщелочного магматизма этапа активизации. В пределах этого узла, выделено два основных типа комплексного золото-уранового оруденения (эльконский и куранахский) [6], относящихся к позднемезозойской золото-урановорудной эпохе (190--100 млн. лет).

Отличительными чертами проявления крупнейшего золото-уранового оруденения Эльконского района являются:

Приуроченность комплексного оруденения к крупнейшим, омоложенным в мезозое региональным тектоническим зонам протерозойского заложения, и связанным с ними мезозойским тектоническим зонам, образующими на территории Эльконского горста гигантскую штокверковую рудоносную структуру.

Постоянное совместное присутствие в рудоносных зонах золотой минерализации, связанной с мощным непрерывным проявлением в них характерных щелочно-карбонатных пирит-карбонат-калишпатовых метасоматитов (эльконитов) и наложенных на них урановорудных швов первоначально браннеритового состава.

Практическое отсутствие на всей территории горста зонального изменения минерального состава золотоносных метасоматитов и уранового оруденения, прослеженных по простиранию на расстоянии до 20--30 км, и на вскрытую скважинами глубину более 2 км [6].

Другим регионом России, известным совместным распространением крупных урановых и золоторудных месторождений, является область мезозойской ТМА Южного Забайкалья. В рудах, ныне основных по добыче урана в России, месторождений Стрельцовского рудного района, присутствуют проявления золотой минерализации, связанной с развитием урановорудных прожилков с высоко золотоносным пирит-мельниковитовым агрегатом. Возраст оруденения этого района 140+10 млн. лет

Несмотря на многие спорные вопросы, одно является несомненным - генетическая связь U-Au-C прослеживается территориально на макроуровне (в масштабах планеты Земля), а в рудах на микро и наноуровне [7, 8].

На Дальнем Востоке в бассейне реки Амур неоднократно встречаются минералы, которые одновременно концентрируют и радиоактивные и благородные элементы (рис. 1 и 2). Так в ториевых монацитах фиксируются включения не только, лантаноидов и сульфидов (рис. 1 сп. 56-57), но и наноразмерное золото (рис. 2 сп. 3). Следует отметить, что все минералы-включения неразрывно связаны с углеродом, который также наблюдается во всех приведенных образцах (рис. 1 сп. 1--3, табл. 1, рис. 2 сп.2, табл. 2).

Рис. 1. В ториевом монаците (спектр 1) включения углерода, лантаноидов и галенита (спектр 2 и 3), с примесью Fe, Mn, Сu, Zn и Sb.

Таблица 1.

Рис. 2. В монаците (спектр1) включения углерода (спектр 2) содержат кристаллы самородного нанозолота, с примесью Сu и Ag (спектр 3)

Таблица 2.

В свою очередь не однократно в самородном золоте фиксируются включения углерода и урана (рис. 3, сп. 1) [8].

Рис. 3. В самородном золоте включения углерода и урана (спектр 1)

Приведенные данные также подтверждают генетическую связь радиоактивных элементов с благородной минерализацией и углеродом.

Еще один элемент неразрывно связанный с цепочкой U--Au--C это Fe. При высоких температурах, близких к плавлению, растворимость золота в железе доходит до 28%, а железо растворяется в золоте более чем на 30%.

Первым отметил сидерофильные свойства золота Виктор Морис Гольдшмидт. В. Гольдшмидт, К. Петерс, Ида и Вальтер Ноддаки провели обширные исследования не только по определению валового содержания золота и платиноидов в железных метеоритах, но и фазах разного состава, По их данным, в железо-никелевой фазе среднее содержание Au в г/т, а в троилите - 1,25 г/т, в шрейберзите метеоритов - 0,1 г/т [9]. Вышеназванные исследователи не только установили необычно высокое содержание благородных металлов в железных метеоритах, но и последовательное уменьшение содержания золота и платиноидов от фазы железной, к железо-сульфидной до силикатной фазы.

В настоящее время имеется большое количество точных определений содержания золота в метеоритах разного состава, которые в общем виде однозначно свидетельствуют, что в среднем золота в них, примерно, в 100 раз больше, чем в породах земной коры.

Кларк золота в земной коре 4,2-10,7% [10]. За многие годы накоплено огромнейшее количество определений кларковых содержаний золота в главных типах магматических пород из которых можно сделать следующие выводы:

1) кларк золота пород земной коры примерно на два порядка беднее кларков этого металла метеоритов и ниже атмосферы Солнца;

2) содержание золота в магматических породах закономерно уменьшается от ультраосновных пород, через основные и средние, с минимумом держания в кислых породах;

3) падение содержания золота в породах четко коррелируется с уменьшением содержания в них железа и ростом кислорода [11].

Таким образом, даже при столь низком кларке золота в горных породах земной коры четко просматривается сродство золота и железа.

Наиболее ярким примером этого сродства - являются архейско-нижнепротерозойские месторождения железистых кварцитов (в России - месторождения КМА, Балтийского и Алданского щитов, на Украине - Криворожья, Приазовья; за рубежом - железорудные месторождения Бразилии, Индии, Западно-Австралийского и Канадского щитов). Кроме того, что железистые кварциты содержат подавляющее число (до 78%) мировых запасов железных руд [12], они включают около 5% от общего числа промышленных золоторудных объектов [13; 14]. За рубежом около 25% годовой добычи золота обеспечивают стратиформные месторождения полосчатых железистых кварцитов.

Широкое присутствие в железорудных месторождениях мира попутного золото- и золото- платинометального оруденения, закономерности геохимических связей благородных металлов и железа в рудообразующих процессах достаточно полно освещены в литературе [15].

По данным А.А. Маракушева [16], магмы, обогащённые закисным железом, достаточно легко окисляются, образуя разнообразные типы магнетитовых руд, в которых магнетит и другие рудные минералы становятся концентраторами золота. Количество золота в магнетитах может составлять 0,07 г/т и более.

Благородные металлы и уран концентрируются не только в минералах железа но и в самородном железе. Так в самородных железных шариках из руды Кировского месторождения имеются включения сфероидов разного размера самородного золота (типа «звездное небо») и урана (рис. 4, табл. 3).

Рис. 4. В самородном железе (сп. 1): а) сфероидальное нанозолото внутри многослойного углеродного фуллерита (сп. 2); б) многочисленные сфероиды золота (типа «звездное небо») (сп. 3) и наночастицы урана (сп. 4). Увеличение х 7000.

Таблица 3.

Таким образом, взаимосвязь урана, золота и углерода в образовании минералов и руд на нано- микро- и макроуровне на рассмотренных нами месторождениях однозначно подтверждается.

Библиографический список

1. Марфунин А.С. История золота. - М.: Наука, 1987. - 245 с.

2. Маракушев А.А., Глазовская Л.И., Панеях Н.А., Маракушев С.А. Проблема происхождения ураново-золоторудного месторождения Витватерсранд // Вестник Московского университета. - 2012. - №3. - С. 3-16.

3. Маракушев А.А., Глазовская Л.И., Панеях Н.А., Маракушев С.А. Генезис крупнейшего в мире уран-золотого месторождения Витватерсранд (Ю. Африка) // Пространство и время. - 2012. - №2 (8). - С. 131-138.

4. Fuchs, S.H.J., Schumann, D., Williams--Jones, A.E., Murray, A.J., Couillard, M., Lagarec, K., Phaneuf, Vali M.W. H. Gold and uranium concentration by interaction of immiscible fluids (hydrothermal and hydrocarbon) in the Carbon Leader Reef, Witwatersrand Supergroup, South Africa // Precambrian Research. 2017. V. 293, Pp. 39--55.

5. Бойцов В.Е., Пилипенко Г.Н. Геологическое строение новых золоторудных и золото-урановых объектов Алданского рудного района (Якутия) // VI междун.конф. «Новые идеи в науках о Земле». Т. 2. М., 2003. С. 184.

6. Бойцов В.Е., Верчеба А.А., Пилипенко Г.Н., Жданов А.В. Условия образования месторождений с совместной локализацией золота и урана Востока России // Разведка и охрана недр. - 2010. - №3. - С. 9-11.

7. Моисеенко В.Г., Кузнецова И.В. Геохимическое родство Au, U и Th // Доклады Академии наук. - 2013. - Т. 450. №3. - С. 335-338.

8. Кузнецова И.В., Моисеенко Н.В., Сафронов П.П., Синякова Н.И. Сродство радиоактивных элементов и золота в минералах месторождений Приамурья // Естественные и технические науки. - 2017. - №11 (113). - С. 79-85.

9. Гольдшмидт В.М., Петерс К. Nachr. Ges. d. Wiss, Gutlingen. Nat. - Phis. Kl. 377, 1932.

10. Моисеенко В.Г. Кларки элементов земной коры. - Благовещенск: Изд-во Амурского отделения РМО, 2015. - 98 с.

11. Моисеенко В.Г. От атомов золота через кластеры, нано и микроскопические частицы до самородков благородного металла. - Благовещенск: Амурское отделение РМО, 2007. - 187 с.

12. Шумаков Н.С., Дмитриев А.Н., Гараева О.Г. Сырые материалы и топливо для доменной плавки (характеристика и методы подготовки). - Екатеринбург: УрО РАН, 2007. 392 с.

13. Шер С.Д. Металлогения золота (Евразия, Африка, Южная Америка). - М., 1974. - 256 с.

14. Шер С.Д. Металлогения золота (Евразия, Африка, Южная Америка). - М., 1974. - 256 с.

15. Молотков С.П., Резникова О.Г., Чернышов Н.М. Золото - платиноносность главнейших типов железорудных формаций мира (информационно-аналитический обзор) // Вестник Воронежского университета. - 2003. - №2. - С. 144-168.

16. Маракушев А.А., Безмен Н.И. Химическое сродство металлов к кислороду и сере // Геология рудных месторождений. - 1969. - №4. - С. 8-23.

Размещено на Allbest.ru