CC BY
12
УДК. 553.411.071(234.83) Б01: 10.19110/2221-1381-2017-11-22-27
НАХОДКА САМОРОДНОГО АУТИГЕННОГО ЗОЛОТА НА НОВОБОБРОВСКОМ РЕДКОМЕТАЛЛЬНО-РЕДКОЗЕМЕЛЬНОМ РУДНОМ ПОЛЕ (ЧЕТЛАССКИЙ КАМЕНЬ, СРЕДНИЙ ТИМАН]
Ю. В. Глухов, О. В. Удоратина, В. Н. Филиппов, С. И. Исаенко
Институт геологии Коми НЦ УрО РАН; Glukhov@geo.komisc.ru
Впервые приводится минералогическая характеристика мелкого самородного золота из руд редкометалльно-ред-коземельного Новобобровского месторождения. Изучение золота проводилось при использовании микрозондовой техники и спектроскопии комбинационного рассеяния. Обнаруженное в руде золото (угловатая уплощённая частица с размерами 0.3 х 0.2 х 0.1 мм) характеризовалось повышенными содержаниями серебра (16—31 мас. % Ад), плавно увеличивающимися к периферии. На поверхности и на срезах золота обнаружены минералы рудной ассоциации — гё-тит, монацит и кварц. Данные минералы являются типичными для руд Новобобровского месторождения. Установленные уровни концентрирования содержания примесных элементов в монаците — церия, неодима, лантана, празеодима, самария (доминируют: церий — около двух десятков мас. % Се203 и неодим — первый десяток мас. % Ш203), тория (6—8 мас. % ТИ02), стронция (2—3 мас. % БгО) — идентичны химическим составам монацитов данного месторождения.
Ключевые слова: самородное золото, торийсодержащий Се-монацит, гидротермальные рудные жилы, редко-металльно-редкоземельное Новобобровское месторождение, Средний Тиман.
FINDING OF AUTHIGENOUS NATIVE GOLD IN NOVOBOBROVSKOE RARE-METAL AND RARE-EARTH DEPOSIT (CHETLASSKY KAMEN, MIDDLE TIMAN)
Yu. V. Glukhov, O. V. Udotatina, V. N. Filippov, S. I. Isaenko
Institute of Geology Komi SC UB RAS, Syktyvkar
For the first time the mineralogical characteristics of fine native gold from ores of Novobobrovskoe rare-metal and rare earth deposit are presented. We studied the gold using microprobe technique and Raman spectroscopy. The gold finding in the ore (angular particle with dimensions 0.3 x 0.2 x 0.1 mm) is characterized by increased concentrations of silver (16—31 wt. % Ag), gradually increased to the periphery. Minerals of ore associations, gothite, monazite and quartz, were found on the surface of gold cuts by means of electron microprobe analysis and Raman spectroscopy. These minerals are typical for the ores of Novobobrovskoe deposit. Determined levels of concentration of impurity elements in monazite — cerium, neodymium, lanthanum, praseodymium, samarium (dominants: cerium — close to two tens wt. % Ce2O3 and neodymium — first ten wt. % Nd2O3), thorium (6—8 wt. % ThO2) h strontium (2—3 wt. % SrO) are identical for chemical contents of monazites of this deposit.
Keywords: Native gold, thorium-bearing Ce-monazite, hydrothermal ore veins, Novobobrovskoe rare-metal and rare earth deposit, Middle Timan.
Введение
Самородное золото широко отмечается в древних и молодых фанерозойских отложениях Тимана [3, 5, 6]. Крупное золото встречается только на выступах докемб-рийского метаморфизованного фундамента (например, на Кыввожской площади), мелкое и тонкое аллотигенное золото характерно для его обрамления, где оно локализовано в аллювиальных и пролювиальных кварцевых псе-фитах осадочного чехла. Сведений о коренных источниках золота на Тимане на сегодня крайне мало. Их обнаружение представляет собой задачу, решение которой важно для понимания металлогенических процессов Тима-на. Перспективность на коренное золото большого числа объектов в этом регионе основывалась, как правило, на данных валового химического опробования и при повторной заверке нередко не подтверждалась [6]. Находки самородных выделений золота непосредственно в рудах ввиду необычайной редкости представляют особый интерес. В данной работе мы приводим результаты изучения золота, обнаруженного в рудах из кварц-гематит-гётитовой
жилы Новобобровского редкометалльно-редкоземельно-го месторождения.
Объект исследования
Руды Новобобровского рудного поля вскрыты горными выработками на правобережье долины р. Бобровой (Четласский Камень, Средний Тиман). Рудные зоны пространственно приурочены к тектоническим нарушениям северо-восточного простирания, развитым в риф ейских слабометаморф изованных осадочных отложениях четлас -ской серии, прорванных породами ультраосновного дай-кового комплекса, входящего в состав четласской серии.
В рудном поле распространены измененные щелочные пикриты четласского комплекса, метасоматически измененные породы — фенитизированные (альбитизиро-ванные, калишпатизированные и эгиринизированные) метапесчаники позднерифейских светлинской и новобоб-ровской свит четласской серии, а также породы жильного комплекса, представленные гидротермально-метасома-тическими жилами и прожилками кварц-гётит-полево-
шпатового и кварц-гётит-гематитового состава, в зальбан-довых частях которых и в фенитизированных метапесча-никах сконцентрированы рудные минералы.
В состав рудных минералов фенитов и жильного комплекса входят колумбит, пирохлор, Th-монациты, Ce-, Nd-монациты и ксенотимы, REE-карбонаты, фтор- и гидрокарбонаты, алланиты; циркон, торит, торианит, фосфосилика-ты тория, Mn-ильменит, рутил, лейкоксен и другие [7].
Типичными минералами гидротермальных жил являются кварц, альбит, калиевый полевой шпат, мусковит, карбонат, турмалин, эгирин, К-амфибол, апатит, оксиды и гидроксиды железа. Кварц характеризуется различной степенью зернистости, прозрачности и насыщенности включений минералов. Исходный флюид газово-жидких включений был гетерогенный. В большинстве случаев их состав водно-углекислотный, реже водно-солевой и уг-лекислотный.
Единственная частица золота была обнаружена в протолочке пробы (Оба/15; масса ~ 3—5 кг), отобранной в магистральной канаве на Новобобровском месторождении, вскрывающей по простиранию главную протяжённую и мощную (до 2 м) гидротермальную жилу, сложенную кварцем различной окраски с гётит-гематитом в центральной части и полевошпат-карбонатной оторочкой.
Методы
Исследования проводились в ЦКП «Геонаука» Института геологии Коми НЦ УрО РАН. Микрозондовые — на растровом электронном микроскопе Tescan VEGA 3 LMN с энергодисперсионнным спектрометром INCA Energy 450
и приставкой ЕБ8Б (напряжение — 20 кУ, углеродное напыление препаратов). В процессе препарирования бышо изготовлено два полированныгх среза золотины. Спектроскопия комбинационного рассеяния (КР) проводилась на спектрометре ЕаЪЯаш НЯ800 (НопЪа, ЛоЪш Ууоп). Условия регистрации спектров: внешний Аг+ лазер (1возб = 514.5 нм), решётка спектрометра — 600 ш/мм, щель спектрометра — 100 мкм, конфокальное отверстие 100—200 мкм (размер анализируемой области образца ~ 1—1.5 мкм), время накопления сигнала 3 сек (3—20 итераций), мощность лазера — 1.2 мВт (гётит) и 60 мВт (монацит). Спектры КР гётита получены на свежеспиленныш препаратах, спектры КР монацита — на препаратах, напышённыгх углеродом.
Результаты исследования
Золото. Размер золотины 0.3 х 0.2 х 0.1 мм. Грануло-метрически частица относится к классу мелкого золота. Морфологически золотина представляет собой уплощённую неокатанную угловатую (ангедральную) частицу характерного «свежего» рудного облика с сохранившимися ростовыми поверхностями (рис. 1, а).
При больших увеличениях под электронным микроскопом видны ступенчатые участки индукционной поверхности и отпечатки граней минералов (рис. 1, с). Поверхность золотины имеет следы растворения и местами неровная. При этом в целом она монолитная, не пористая. Визуально поверхность золотины примерно на треть покрыта коркоподобными пятнами коричневого цвета. По данным микрозондового анализа и спектроскопии комбинационного рассеяния, эти налёты представлены главным образом гётитом (рис. 1, Ъ).
Рис. 1. Угловатое уплощённое самородное золото из руд редкометалльно-редкоземельного Новобобровского месторождения: a — общий вид; b, d — выделения минералов рудной ассоциации (Ght — гётит, Mnz — монацит, Qz — кварц); c — отпечатки поверхностей рудных минералов. Tescan VEGA 3 LMN: a, c — вторичные электроны; b, d — обратнорассеянные электроны
Fig. 1. Angular flattened native gold from ores of rare- and rare earth metallic Novobobrovskoe deposit: a — general view; b, d — depositions minerals of ore associations (Ght — goethite, Mnz — monazite, Qz — quartz); c — surface imprints of ore minerals. Tescan VEGA 3 LMN
mode: a, c — secondary electrons; b, d — back-scattered electrons
В режиме контраста атомной плотности сканирующего электронного микроскопа на поверхности золоти-ны помимо гётита хорошо различимы ещё два минерала рудной ассоциации, которые находятся в срастании с гё-титом и друг с другом (рис. 1, ё). Фаза с наименьшей плотностью (на снимке — чёрное) — кварц. На поверхности золотины видно несколько угловатых выделений этого минерала размером в несколько микрон. Вторая фаза с атомной плотностью меньшей, чем у золота, но большей, чем у гётита (на снимке — серое), — монацит.
Строение частицы золота в целом однородное. Серебро — основная примесь в золоте. Распределение серебра неравномерное (рис. 2, с, ё). Общий диапазон варьирования содержаний золота простирается от 17 до 31 мас. % (табл. 1).
Наименьшие содержания серебра характерны для центральной части (ядра), где локализовано номенклатур-но умеренно высокопробное золото, или золото средней пробы (согласно классификации ЦНИГРИ это диапазон 899—800 %с) [4]. В направлении к краям золотины концентрации серебра плавно увеличиваются, достигая максимума в её периферии, что примерно в 2 раза больше по уровню концентрирования серебра, чем в ядре золотины. Металлический сплав в этом случае можно охарактеризовать как относительно низкопробное золото (диапазон пробности — 799—700 %%). Ещё один состав оказался даже в группе низкопробного золота (диапазон пробности — 699—600 %%). Средняя пробность золота находится на границе между умеренно высокопробным и относительно низкопробным золотом.
Рис. 2. Точки микрозо вдового анализа на пришлифованной поверхности золота: a — срез-2, b — срез-1. Распределение
элементов по профилю: c — золото, d — серебро
Fig. 2. Points of microprobe analyses on polished surface of gold: a — cut-2, b — cut-1. Distribution of elements on profile: c — gold, d — silver
Таблица 1. Состав золота Новобобровского месторождения (данные микрозондового анализа), мас. %
Table 1. Contents of gold of Novobobrovskoe deposit (data of microprobe analyses), wt. %
Примечание. Точки пробоанализа показаны на рис. 2, a, b. Note. Microprobe points are displayed on Fig. 2, a, b.
При микрозондовом анализе в золоте нередко фиксировались следовые количества палладия и меди. Значения концентраций во всех примерах находились за пределами доверительного интервала (±2а) и нуждаются в заверке с применением микрозондового анализа на волновом спектрометре.
Минералы рудной ассоциации (монацит, кварц, гётит). Монацит представлен локальными бесформенными обильно-трещиноватыми выделениями на поверхности золота, обрамляющими его ровные участки и заполняющие имеющиеся отрицательные формы микрорельефа — впадины, каверны, микротрещины и т. п. (рис. 1, ё). Размеры выделений монацита изменяются в диапазоне от нескольких единиц до нескольких десятков микрометров.
Для монацита характерны несколько меньшие в среднем по размеру агрегатные вростки угловатых ангедраль-ных частиц кварца, варьирующие по размеру от единиц до первых десятков микрометров. У монацита и кварца наблюдаются тесные парагенные структурные взаимоотношения. На рис. 1, Ь, ё в центре справа расположено крупное агрегатное пятно, где коркообразный гётит частично перекрывает выделения монацита с вростками кварца. На полированных препаратах взаимоотношения между золотом и минералами рудной ассоциации видны ещё более отчётливо (рис. 3). Судя по изображениям электронного микроскопа, золото, монацит и кварц — минералы единого рудного парагенезиса, кристаллизовавшиеся субсинхронно и впоследствии обраставшие гётитом.
В химическом составе монацита церий является преобладающим элементом-катионом (около двух десятков мас. % Се203) (табл. 2). Следующими по уровню содержаний среди элементов-лантаноидов являются неодим, лантан и празеодим (первый десяток мас. % №203, а также единицы мас. %
Рис. 3. Рудные включения и распределения элементов-примесей в золоте. Tescan VEGA 3 LMN: обратнорассеянные электроны (a); характеристическое излучение — золото (b), серебро (с), церий (d), железо (e), кремний (f)
Fig. 3. Inclusions of ore minerals and distributions of impurity elements in the gold. Modes of Tescan VEGA 3 LMN: back-scattered electrons (a); characteristic radiation — gold (b), silver (c), cerium (d), ferrum (e), silicium (f)
Таблица 2. Состав монацитов Новобобровского месторождения (данные микрозондового анализа), мае. % Table 2. Contents of monazites of Novobobrovskoe deposit (data of microprobe analyses), wt. %
Проба Probe La203 Се2Оэ Рг203 Nd203 Sm203 Th02 CaO SrO Fe203 Au203 Ag20 p2o5 Si02 Сумма Sum
1 6.64 21.93 3.36 11.00 6.03 0.29 2.34 0.23* 4.25** 1.22** 19.6 3.58* 80.47
2 7.46 23.35 3.21 11.36 1.22 7.54 0.44 2.66 — 5 9** 0.21** 20.3 2.16* 85.81
Примечание. « — » — отсутствие данных; « * » — содержание элемента предположительно связано с присутствием посторонних минеральных фаз в зоне анализа, « ** » — содержание элемента, относящееся к золотосеребряному сплаву. Жирным выделены значения, выходящие за пределы доверительного интервала (±2а).
Note. « — » — absence of data, « * » — concentrations of element presumably relate with presence of extrinsic mineral phases in the zone of the analyses, « ** » — concentrations of element, having relation to the gold-silver alloy. Bold font — off-analysis values that fall outside confidential interval (±2g).
Ьа203 и Рг203 соответственно). На границе микрозондовой чувствительности зафиксировано присутствие самария (около 1 мас. % Бш203). Для монацита оказалось характерным повышенное содержание тория (6—8 мас. % ТЪ02). Специфической особенностью состава является присутствие небольшого количества стронция (2—3 мас. % Бг0). Отмеча-
ются следовые содержания кальция (десятые доли мас. % Са0). Практически у всех составов монацитов наблюдался дефицит суммы анализов, который воспроизводился также и при использовании другой микрозондовой аппаратуры. В спектре комбинационного рассеяния монацита (рис. 4) помимо пиков, принадлежащих минералу (412, 462, 967, 1059
100 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Raman shift, cm"1
Рис. 4. Спектры комбинационного рассеяния монацита: a — сросток с золотом (Новобобровское месторождение), b — спектр из базы данных
Fig. 4. Raman spectra of monazite: a — aggregation with gold (Novobobrovskoe deposit), b — étalon spectrum from data-base
см-1), присутствуют колебательные моды, обусловленные присутствием углеродсодержащего вещества. К сожалению, препараты к моменту регистрации спектров КР монацита поступили уже после микрозондового анализа, где применялось напыление углеродом.
Монациты идентичны по своему химическому составу монацитам, изученным в этой пробе (Оба/15) и на этом месторождении, особенностью является резкое преобладание в составе церия, высокое содержание неодима и постоянное присутствие тория [7, 8].
Гётит (a-FeOOH) диагностирован при помощи спектроскопии комбинационного рассеяния (рис. 5). Характерные для минерала зарегистрированные относительно интенсивные линии спектров КР — 301, 386, 552, 684 см-1. В общем спектре гётита в высокочастотной области выделяется уширенный относительно интенсивный компонент (1306 см-1), которого нет в спектрах эталонов. Схожий пик (1303 см-1), по данным работы [9], имеется в другом структурном полиморфе — лепидокроките (y-FeOOH). В этой же работе появление данной полосы объясняется возможным образованием гематита (как результат дегидратации гётита) под воздействием высокоэнергетичного пучка лазера.
Обсуждение результатов
Полученные результаты указывают на то, что изученное самородное золото, извлечённое из руд кварцевой жилы редкометалльно-редкоземельного Новобобровского месторождения, является аутигенным золотом, сформировавшимся in situ, не имеющим признаков пребывания в механических потоках. Для золота оказались характерными повышенные содержания серебра (низкая пробность), обычное для рудного золота неоднородное распределение серебра с увеличением концентраций к периферии. Обнаруженные на поверхности и на срезах золота минералы — монацит, кварц, гётит — являются типичными минералами жильного комплекса, развитого на Новобобровском рудном поле. Цериевый максимум в спектре лантаноидов в составе монацита, его повышенная ториевость и присутствие стронция также весьма характерны для этого минерала из
CD 00 00
100 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 Raman shift, cm"1
Рис. 5. Спектры комбинационного рассеяния гётита: a — сросток с золотом (Новобобровское месторождение); спектры из базы данных: b — гётит, c — гематит
Fig. 5. Raman spectra ofgothite: a — aggregation with gold (Novobobrovskoe deposit); etalon spectra from data-base: b — gothite, c — hematite
руд Новобобровского рудного поля. Одна из возможных причин обнаруженного дефицита суммы в составах монацита при микрозондовом анализе — естественная региональная импрегнация минералов углеводородами, которую мы ранее обнаруживали в монацитах (в том числе в кула-ритах), в золоте и эпигенных каймах хромшпинелей из золото-алмаз-редкометалльно го Ичетьюского россыпного поля Среднего Тимана [1], в скопления которого поступали акцессорные минералы из рудных месторождений того же самого формационного ряда. Обнаруженный нами в рудах Новобобровского месторождения тип серебросодер-жащего золота, генетически связанного с щелочными ме-тасоматитами, богатыми редкоземельными и редкими металлами (в особенности ниобием и торием), согласуется со сведениями об общей повышенной золотоносности этих руд [5, 6]. В отношении объектов сравнения для данного типа золотоносного оруденения уместно упомянуть результаты работы Г. П. Дворника [2], которые показали, что золотоносность характерна для калиевых щелочных метасо-матитов. Последние приурочены обычно к зонам тектоно-магматической активизации (рифтогенеза) земной коры с различными типами её строения (платформы, щиты и консолидированные складчатые области).
Выводы
Кварцевые жилы с гематитом и гётитом редкометал-льно-редкоземельного Новобобровского месторождения содержат самородное серебросодержащее золото мелких классов крупности. Для данного типа оруденения целе-собразно проведение детального минералогического изучения минерального золоторудного парагенезиса. Золото из подобных редкометалльно-редкоземельных объектов, имеющих достаточно широкое распространение на Среднем Тимане, очевидно, попадает в механические потоки и может встречаться в россыпях.
Исследования выполнены при частичной финансовой поддержке проекта УрО РАН № 15-18-5-46 «Минерагения севера Урала и Тимана в связи с закономерностями их геологического развития, основные эпохирудообразования».
Литература
1. Глухое Ю. В., Макеев Б. А., Варламов Д. А., Шевчук С. С., Исаенко С. И. Хромшпинелиды с цинксодержащи-ми эпигенетическими каймами из девонских конглобрек-чиевых горизонтов россыпепроявления Ичетью (Средний Тиман) // Литосфера. 2015. № 2. С. 103-120.
2. Дворник Г. П. Метасоматизм и золотопорфировое оруденение калиевых щелочных массивов: Автореф. дис. ... докт. геол.-мин. наук. Томск, 2016. 45 с.
3. Майорова Т. П. Минералогия и типоморфизм золота кайнозойских россыпей севера Урала и Тимана // Руды и металлы. 1996. № 4. С. 45-55.
4. Методика разведки россыпей золота и платиноидов // Под ред. И. Б. Флерова и В. И. Куторгина. М.: ЦНИГРИ, 1992. 288 с.
5. Плякин А. М., Ершова О. В. Золото Тимана. История открытия и изучения // Вестник Института геологии Коми НЦ УрО РАН, 2012. № 12. С. 20-22.
6. Тиманский кряж. В 2 т. / Ред.-сост.: Л. П. Шилов, А. М. Плякин, В. И. Алексеев. Т. 1. История, география, жизнь: монография. Ухта: УГТУ, 2010. 339 с.
7. Удоратина О. В., Варламов Д. А., Капитанова В. А. Рудная минерализация кварцевых жил Новобобровского месторождения, Средний Тиман: новые данные // Современные проблемы теоретической, экспериментальной и прикладной минералогии (Юшкинские чтения — 2016): Мат-лы мин. семинара с межд. участием. Сыктывкар. ИГ Коми НЦ УрО РАН, 2016. С. 257—258.
8. Удоратина О. В., Вирюс А. А., Козырева И. В, Швецова И. В., Капитанова В. А. Возраст монацитов жильной серии четласского комплекса (Средний Тиман): Th-U-Pb-данные / Вестник Института геологии Коми НЦ УрО РАН. 2015. № 3. С. 23—29.
9. De Faria D. L. A., Vemncio Silva S, de Oliveira M. T. Raman microspectroscopy of some iron oxides and oxyhydroxides // Journal of Raman Spectroscopy, 1997. Vol. 28, № 11. P. 873—878.
References
1. Glukhov Yu. V., Makeev B. A., Varlamov D. A., Shev-chuk S. S., Isaenko S. I. Hromshpinelidy s tsinksoderzhashchimi ehpigeneticheskimi kajmami iz devonskih konglobrekchievyh gor-
izontovrossypeproyavleniya Ichet"yu (Srednij Timan) (Chrome-spinelides with zinc-bearing epigene rims from Devonian con-globreccia horizons of Ichetyu placer-like occurrence (Middle Timan)). Litosfera, 2015, No. 2, pp. 103-120.
2. Dvornik G. P. Metasomatizm izolotoporfirovoe orudenenie kalievyh shchelochnyh massivov (Metasomatizm of gold-porphy-ric ore mineralization of potassic alkaline massifs. Extended abstracts of dissertation of Doctor of Geological and Minera-logical Sciences. Tomsk, 2016, 45 p.
3. Mayorova T. P. Mineralogiya i tipomorfizm zolota kajno-zojskih rossypej Severa Urala i Timana (Mineralogy and Typo-morphism of Gold in Cenozoic Placers of the Northern Urals and Timan). Rudy i metally (Ores and Metals), 1996, No. 4, pp. 45-55.
4. Metodika razvedkirossypey zolota i platinoidov (Exploration technique of placers with gold and platinum-group metals). Ed. I. B. Flyorov, V. I. Kutorgina. Moscow: TsNIGRI, 1992,288 p.
5. Plyakin A. M., Ershova O.V. Zoloto Timana. Istoriyaotkry-tiya i izucheniya (Timan Gold. The history of the discovery and study). Vestnik IG Komi SC UB RAS, No. 12, pp. 20-22.
6. Timanskiy kryazh (Timan ridge). Two-volume book. Compiling editors: L. P. Shilov, A. M. Plyakin, V. I. Alekseev. V. 1. Istoriya geografiya, zhizn monografiya (History, geography, practice: monography). Ukhta: UGTU, 2010, 339 p.
7.Udoratina O. V., Varlamov D. A., Kapitanova V. A. Rudnaya mineralizatsiya kvartsevyh zhil Novobobrovskogo mestorozhdeniya, Srednij Timan: novye dannye (Ore mineralization of quartz veins of the Novobobrovsky deposit, Middle Timan: new data). Current problems of theoretical, experimental and applied mineralogy (Yushkin Readings— 2016). Syktyvkar. Institute of geology Komi SC UB RAS, 2016, pp. 257—258.
8. Udoratina O. V., Viryus A. A., Kozyreva I. V, Shvetsova I. V., Kapitanova V. A. Vozrast monatsitov zhil'noj serii chetlasskogo kompleksa (Srednij Timan): Th-U-Pb dannye (Th-U-Pb-age of monazite vein series of Chetlassky complex (Middle Timan). Vestnik IG Komi SC UB RAS, 2015, No. 3, pp. 23—29.
9. De Faria D. L. A., VenBncio Silva S., de Oliveira M. T. Raman microspectroscopy of some iron oxides and oxyhydroxides. Journal of Raman Spectroscopy, 1997, V. 28, No. 11, pp. 873—878.
