CC BY
81
SгсмНшс, октябрь, 2012 г., № 10
УДК 549.283:551.3
HAH0PA3MEPHDE ЗОЛОТО В ЗОНЕ ГИПЕРГЕНЕЗА
Т. П. Майорова1, К. С. Устюгова2, К. Г. Курылева2, С. С. Шевчук1, В. Н. Филиппов1, И. В. Козырева1, Г. В. Нестеренко3
1Институт геологии Коми НЦ УрО РАН, 2Сыктывкарский государственный университет, Сыктывкар;
3Институт геологии и минералогии СО РАН, Новосибирск mayorova@geo.komisc.ru, kozyreva@geo.komisc.ru, nesterenko@igm.nsc.ru
Рассматриваются микро- и наноразмерные выделения золота, обнаруженные в тонкодисперсной массе, заполняющей углубления на поверхности золотин из россыпей на севере Урала и Тимане. Эти выделения локализуются в чешуйках слюд (гидрослюд) и скоплениях гидроксидов железа. Состав микро- и наночастиц золота, высокопробный с незначительной примесью серебра или чистый, беспримесный, соответствует составу поверхностного слоя золотин. Образование микро- и наноразмерных выделений золота связано с частичным растворением поверхности кластоген-ных золотин в корах выветривания и россыпях, его переотложением и концентрированием в высокодисперсных минералах зоны гипергенеза (слюдах, гидрослюдах, гидроксидах железа).
Ключевые слова: нанозолото, микрозолото, пробность, тонкодисперсные минералы, кора выветривания, россыпи.
NANOPARTICLES OF GOLD IN HYPERGENESIS ZONE
T. P. Mayorova1, K. S. Ustjugova2, K. G. Kurylyova2, S. S. Shevchuk1, V. N. Filippov1,
I. V. Kozyreva1, G. V. Nesterenko3 institute of Geology Komi SC UB RAS, 2Syktyvkar State University, Syktyvkar;
Institute of Geology and Mineralogy of SB RAS, Novosibirsk
In the North Urals and the Timan Ridge at fine masses filling hollows on the surface of placer gold were found numerous micro- and nanoparticles of gold, their size varies from 1 mkm to 100—400 nm. They are located in mica's (hydromica's) flakes and in iron hydroxides aggregates. Micro- and nanoparticles of gold have high fineness, their compound either include insignificant impurity of silver or is pure and it is in line with surface compound of the gold grains. Genesis of micro- and nanoparticles of gold is aligned with local surface dissolving of clastic gold in residual soils and placers, with it's reprecipitation and concentration in fine minerals of hypergenesis zones (micas, hydromicas, iron hydroxides).
Keywords: nanogold, microgold, fineness, fine minerals, residual soils, placers.
Высокодисперсные глинистые образования, в том числе и золотосодержащие , наблюдаются как в экзогенных месторождениях в корах выветривания, так и в низкотемпературных эндогенных рудах, представленных преимущественно гидротермальными аргиллизитами. Минеральный состав этих образований очень близок, имеет конвергентные признаки, поэтому выявление диагностических признаков рудоносных систем эндогенной и экзогенной природы весьма актуально, имеет не только научное, но и практическое значение [1]. Для решения этой проблемы необходимо исследование процессов миграции золота в экзогенных условиях как в корах выветривания
и зонах окисления, так и в россыпях, а также диагностика гидрогенных продуктов его переотложения. На севере Урала и Тимане древние и современные золотоносные коры выветривания с высокодисперсными рудами, а также зоны окисления золоторудных проявлений и россыпи имеют достаточно широкое развитие, однако многие минералого-геохи-мические факторы их образования и поведение в них золота остаются слабо изученными.
Авторами статьи были проведены систематические исследования минералогии и типоморфизма коренного золота [4, 5], золота россыпей [6, 9—12], кор выветривания [8], а также конвергент-
ных пород, обогащенных глиноземом, в зоне МФК [2] на Приполярном и Полярном Урале, Среднем Тимане и юге Западной Сибири. В результате электронно-микроскопических и микрозон-довых исследований тонкодисперсных глинистых минералов и гидроксидов железа, заполняющих углубления на поверхности кластогенных золотин, установлено широкое развитие микро- и наноразмерных выделений золота.
В россыпи р. Кыввож на Среднем Тимане преобладает слабо окатанное золото, но в незначительном количестве (около 1 %) присутствуют и неокатан-ные золотины. Для них характерно наличие многочисленных выступов, ответ-
влений, глубоких заливов, отмечается слабая сглаженность контуров частиц, сильный блеск отдельных участков по -верхности, наличие сростков с кварцем. При электронно-микроскопических исследованиях, особенно в упругоотраженных электронах, видно, что практически вся поверхность неокатанных золотин покрыта присыпками нерудных минералов. При большом увеличении присыпки на золотинах представляют собой неоднородную массу тонкодисперсных минералов. Диагностика этих минералов основывалась на морфологии выделений и/или на определении их химического состава с приближенной оценкой значений формульных единиц в кристаллохимических ф ормулах.
По элементному составу и рассчитанному соотношению формульных единиц (полный расчет кристаллохимических формул не проводился) в тонкодисперсной массе можно предполагать присутствие следующих минералов — гидрослюды и серицита (К, Бе, А1, Б1), каолинита (А1, Б1, Бе), хлорита (Бе, А1, / Бе,
М^, А1, Б1), гидроксидов железа. В нескольких анализах в виде индивидуальных зерен диагностирован апатит (Са, Р) и минерал состава ТЮ2. Слюдистые минералы хорошо выражены морфологически, их субмикронные выделения имеют чешуйчатую форму (рис. 1, а). Они
ш и
1 И 1
к я
1
$ЕМ НК го 0 кУ «О: 15.01 пип | 1 | УТОАЗ Т*5САН
\Пмг П*И: 3*1 |*Л 0*1 В5Е 10|*п
ММ МАО: 6 00 кх ОМ*<тчуу): 07ЛММ2 Институт Геологии Коми МЦ
встречаются как в тонкодисперсной массе на поверхности золотин, так и в сростках с самим золотом. По данным микрозон-дового анализа серицит и гидрослюды, наряду с А1 и всегда в переменных количествах содержат К (от 0.55 до 7.03 мас.%) и Бе (от 1.53 до 11.08 мас.%). В хлорите, кроме Бе (6.74—25 мас.%), практически всегда присутствуют Mg (0.81 — 5.68 мас.%) и К (0.42— 3.38 мас.%). Предполагаемый каоли-нит(?) отличается от слюдистых минералов таблитчатой формой выделений, некоторые из них образуют агрегаты типа «гармошки». Соотношение атомных количеств А1 и в нем примерно 1:1, как в каолините, но всегда присутствует небольшая примесь К (0.08—0.3 мас.%). В настоящий момент принадлежность данного минерала к каолиниту остается под вопросом. Тонкодисперсная масса содержит большое количество гидроксидов железа. В результатах микрозондо-вого анализа слюдистых минералов и гидроксидов железа постоянно ф иксиру-ется примесь фосфора, кальция, титана (менее 1.0 мас.%), обусловленная присутствием в ассоциации с ними апатита и титановых минералов.
В тонкодисперсной массе, покрывающей значительную часть поверхности золотин, обнаружены многочисленные выделения золота размером от 3 мкм до
— 1Мв П101 ^01. 20к и х6 / вв0 КВВ
100—150 нм. Чаще всего они приурочены к агрегатам слюдистых минералов (рис. 1, б), реже встречаются в основной слабо дифференцированной тонкодисперсной массе и в скоплениях гидроксидов железа (рис. 1, в). Судя по яркости видимых на электронных фотографиях микро - и нановыделений золота (рис. 1,
б, в), одни из них находятся на поверхности вмещающих минералов и выглядят как яркие белые точки, другие — внутри минералов в виде белых, менее ярких, слегка размытых точек. Микронные и наноразмерные выделения золота обнаружены на поверхности грани кристаллика кварца и внутри на небольшой глубине от нее, что указывает на одновременный рост этих минералов.
Микрозондовый анализ внутренней части золотин и их поверхности, микро-и нановыделений показывает, что основной примесью в составе золота является серебро, других элементов не обнаружено. По составу золото всех классов крупности высокопробное и весьма высокопробное* (рис. 2, а). Таким образом, состав микро- и нановыделений золота соответствует составу золотин, на поверхности которых в тонкодисперсной минеральной массе они обнаружены.
В россыпи Естошор, расположенной в северной части хребта Манитанырд на Полярном Урале, часть золотин разной
--- I Н■ £11.0 1
иЕО!_ 2 0 К и Х7 / 500 НЕШ
щ ' 1
§ • ф.
1 * 1 1 'У
•А «X * , -
л . ■ 1 на № 1-01
2 0 К и Х7 » 000 Ш
Рис. 1. Тонкодисперсные минералы на поверхности золотин: а, б — слюды и гидрослюды; в — гидроксиды железа; г—е — тонкодисперсная оксидно-алюмосиликат-ная масса (темное); б—е — микро- и наночастицы золота (белое). Золотины их россыпей р. Кыввож (а—в), Естошор (г), руч. Ветвистый (д), руч. Кыяншор (е). РЭМ-изображения во вторичных (а, г) и упругоотраженных (б, в, д, е) электронах
* Пробность нановыделений золота рассчитывалась по соотношению Аи и Ag в результатах микрозондовых анализов, без дополнительных пересчетов, так как низкие суммы (~50%) этих элементов обусловлены влиянием силикатной матрицы.
9009У> 950-1000
а : і ""і-, ні'.
¡00
« 90
р 86
? 70
н 60
V 40
і 46
: І0
Е гп
!Ґ :о
0
в
100
м
= ао
5 те
і 6«
■ 1 і 50
■ 2 5
■ 3 Е 3«
О
>4 ї
Г 10
0
О
■ ї \ 20
0
900-950 955-1000
|||1>ьОЦ||<< ТЬ. "V.
І
¿00-5 » 6»-:» 700 .ИИ ВОО-ЗОО <«-550 ?5Е-1М0 Ирьонпгть. %«
100
і ; і ЇО
I 60 С 50
С 40
е2. '
г зо
1)
К&ЭОО ЯН-ЭК1 !5»ДОС
ПциГшщ'Т!..
Рис. 2. Гистограммы распределения пробности золота: 1 — золотины (центр), 2 — золотины (поверхность), 3 — микрочастицы (а, в) и нановыделения (б, г), 4 — нановыделения (а). Россыпи р. Кыввож (а), Естошор (б), руч. Ветвистый (в), руч. Кыяншор (г)
степени окатанности также покрыта тонкодисперсной силикатной массой, содержащей густую вкрапленность нановыделений золота (100—400 нм) типа «звездного неба» (рис. 1, г). Золото в основной массе умеренно высокопробное (рис. 2, б), основной примесью является серебро. Золотины, как правило, имеют высокопробную оболочку, в которой серебро не обнаружено (рис. 2, б). Состав наноразмерных выделений золота более разнообразен. Обнаружены наночастицы двух типов — высокопробные без примесей (преобладают) и низкопробные, содержащие до 50 % примеси ртути, изредка вместе с серебром (рис. 2, б). Любопытно, что основная масса золотины, на поверхности которой в тонкодисперсной силикатной матрице локализуется нанозолото, не содержит примеси ртути. Однако большая часть нановыделений золота имеет высокопробный состав, корреспондирующий с высокой пробно-стью поверхности золотин. Общий химический состав тонкодисперсной массы определяется наличием ряда элементов: Бе, Б1, А1, Mg, К, Са, Т1, реже Р. Можно предположить присутствие в ней гидроксидов железа, слюд и гидрослюд, хлорита, апатита, минералов титана, как и в тонкодисперсной массе на золотинах из россыпи на р. Кыввож. Особенностью ее химического состава является на-
личие примесей А и Б, что, по-видимому, обусловлено присутствием продуктов разложения арсенопирита, обнаруженного ранее в виде микровключений в золотинах [12].
Микро- и нановыделения золота в агрегатах высокодисперсных минералов, покрывающих поверхность кластоген-ных золотин, установлены и в аллювии руч. Ветвистый и Кыяншор на Приполярном Урале. На золотине из аллювия руч. Ветвистый микронные выделения золота (рис. 1, д) приурочены к тонкодисперсной массе алюмосиликатов, общий химический состав которой определяется наличием элементов Б1, А1, К, Бе, Mg, Т1 В ней обнаружено зерно ильменита размером 2x5 мкм. Состав микрочастиц золота весьма высопробный, без примеси серебра (рис. 2, в), при этом в поверхностном слое самой золотины содержание серебра достигает 1.75 мас.%, а средняя пробность россыпного золота на руч. Ветвистый составляет 952 % [4].
Субмикронные (1—2 мкм) и нано-размерные (до 500 нм) частицы золота обнаружены также в тонкодисперсной оксидно-алюмосиликатной массе, заполняющей углубления в золотинах из аллювия руч. Кыяншор (рис. 2, г). Общий химический состав вмещающей микро-и нанозолото матрицы определяется присутствием следующих элементов: Б1, А1,
Бе, К, Mg, реже Са, Мп. По результатам микрозондового анализа можно предположить наличие частиц двух типов — с примесью серебра (до 2.79 мас. %) и беспримесного чистого золота. Оба типа относятся к весьма высокопробному клас -су и сопоставляются с составом поверхности золотин (рис. 2, г), тогда как в целом в россыпном золоте руч. Кыяншор содержание серебра колеблется от 4.27 до 16.40 мас. %, а средняя пробность составляет 910 % [4].
Таким образом, и на Приполярном Урале состав микро- и нановыделений золота, выявленных в агрегатах высокодисперсных минералов, которые заполняют углубления на поверхности золотин, соответствует составу поверхностного слоя (высокопробных оболочек) россыпных золотин. Очень высокая пробность, зачастую близкая к 1000 % [3], — это важнейшая особенность состава самородного золота, образовавшегося в поверхностных условиях.
Процесс сорбции новообразованного наноразмерного золота дефектными кристаллами гидрослюды и скоплениями гидроксидов железа в продуктах интенсивного гипергенного преобразования пород описан на ряде месторождений и в россыпях [7, 13, 3]. Наши иссле -дования показали, что на севере Урала и Тимане в зоне гипергенеза на золоторуд-
ных проявлениях происходит преобразование золота, его частичное растворение в результате электрохимических процессов и, по-видимому, с участием бактерий, переотложение и сорбция нановыделений золота тонкодисперсными минералами. Другие признаки гиперген-ной коррозии на золотинах проявляются также достаточно сильно. При этом состав золота нановыделений соответствует составу золота поверхностной части зо-лотин.
Работа выполнена при поддержке программы фундаментальных исследований УрО РАН, проект № 12-С-5-1020.
Литература
1. Волостных Г. Г., Михайлова И. С. Прогнозные свойства аргиллизи-рованных пород // Записки РМО, 2011.
Ч. СХХХХ, № 4. С. 27—37.
2. Козырева И. В., Швецова И. В., Юдович Я. Э, Кетрис М. П. Золото в глиноземистых и железистых стяжениях Озерного разлома, Приполярный Урал // Доклады АН, 2001. Т. 377, №6. С. 817—820.
3. Колпаков В. В., Нестеренко Г. В., Жмодик С. М., Осинцев С. П. Новое золото в аллювиальных россыпях Сибири // Самородное золото: типо-морфизм минеральных ассоциаций, условия образования месторождений, задачи прикладных исследований: Ма-
териалы Всерос. конф. М.: ИГЕМ РАН, 2010. С 261—263.
4. Кузнецов С. К, Тарбаев М. Б., Майорова Т. П. и др. Благородные металлы западного склона севера Урала и Тимана. Сыктывкар: Геопринт, 2004. 48 с.
5. Кузнецов С. К., Майорова Т. П., Сокерина Н. В., Филиппов В. Н. Золоторудная минерализация Верхненияюс-кого месторождения на Полярном Урале // Записки РМО, 2011. Ч. СХХХХ. № 4. С. 58 — 71.
6. Курылева К. С., Майорова Т. П. Морфология россыпного золота Пуй-винской площади Приполярного Урала // Кристаллическое и твердое некристаллическое состояние минерального вещества: проблемы структурирования, упорядочения и эволюции структуры: Материалы минералогического сем. с меж-дунар. участием. Сыктывкар: Геопринт, 2012. С. 270—271.
7. Ли Л. В. Олимпиаднинское месторождение вкрапленных золотосульфидных руд. Красноярск: КНИИГиМС, 2003. 120 с.
8. Майорова Т. П., Артеева Т. А., Филиппов В. Н. Уникальный минералогический объект — золотоносные коры выветривания хребта Манитанырд (Полярный Урал) // Минералогические перспективы: Материалы Междунар. минералог. семинара. Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 2011. С. 232-234.
9. Майорова Т. П., Курылева К. С., Кузнецов С. К. Золото из аллювиальных отложений Пуйвинского района Приполярного Урала // Г еодинамика, рудные месторождения и глубинное строение литосферы: ХУ Чтения памяти А. Н. За-варицкого: Всерос.конф. с междунар. участием. Екатеринбург, 2012. С. 163—165.
10. Нестеренко Г. В., Колпаков В. В. Мелкое и тонкое золото в аллювиальных автохтонных россыпях юга Западной Сибири // Геология и геофизика,
2007. № 10. С. 1009—1027.
11. Нестеренко Г. В., Колпаков
B. В. Сепарация мелкого золота реками областей денудации // Доклады АН,
2008. Т. 423. № 5. С. 656—658.
12. Печерин В. Н, Устюгова К. С. Типоморфные особенности золота россыпи Естошор (хр. Манитанырд, Полярный Урал) // Минералы: строение, свойства, методы исследования: Материалы IV Всерос. молодежной конф. Екатеринбург, УрО РАН, 2012.
C. 207—209.
13. Широких И. Н, Акимцев В. А., Васьков А. С. и др. Месторождение Юзик — новый тип золоторудной минерализации в Кузнецком Алатау // Золото Сибири: геология, геохимия, технология, экономика. Красноярск: КНИИГиМС, 2001. С. 44—46.
Рецензент д. г.-м. н. С. К. Кузнецов
БОЛЬШОЙ ЧЕЛОВЕК
19 сентября исполнилось 75лет Евгению Павловичу Калинину — ведущему научному сотруднику Института геологии Коми НЦ УрО РАН, кандидату геолого-минералогических наук, действительному члену Уральской академии геологических наук, члену Российского минералогического общества. С 1971 по 1985 гг. Е. П. Калинин работал в должности ученого секретаря Президиума Коми филиала АН СССР, вел большую научно-организационную деятельность по координации исследований всех академических институтов филиала, был председателем Коми республиканского совета молодых ученых, активно участвовал в подготовке и проведении научных конференций и совещаний. Евгений Павлович — известный специалист в области петрографии, минералогии и геохимии магматических пород, высококвалифицированный геолог, работавший в сложнейших экспедиционных условиях Приполярного Урала. На протяжении нескольких десятилетий занимался изучением петрологии кислых магматитов региона и их потенциальной рудоносности. Е. П. Калинин внес крупный вклад в разработку региональных проблем выявления и рационального освоения перспективных видов минерального сырья на Европейском Северо-Востоке России. Результаты его исследований отражены в многочисленных публикациях и монографических изданиях (более трехсот). Работы ученого последних лет посвящены главным образом проблемам геолого-экономической оценки минерально-сырьевых ресурсов Тимано-Североуральского региона по комплексу рудных и нерудных полезных ископаемых. Многие его публикации связаны с историей геологических исследований и персоналиями крупных ученых, внесших значительный вклад в познание геологии региона и страны. За выдающиеся заслуги в научной, научно-организационной и общественной деятельности Е. П. Калинину присуждена премия Коми комсомола в области науки и техники (1972), присвоено почетное звание «Заслуженного деятеля науки Республики Коми (1994), он награжден медалью ордена «За заслуги перед Отечеством» II степени (1998), медалью ордена «За заслуги перед Отечеством» I степени (2006), знаком отличия «За безупречную службу Республике Коми» в связи с 90-летием республики (2011).
С большой семьей Евгения Павловича я познакомилась в 70-е годы прошлого века. Дом их всегда быт хлебосольным, приветливым, и каждому, кто попадал сюда впервые, быио интересно познакомиться и пообщаться с дружным «калининским коллективом». В облике семьи Калининых первое, что поражало — это некая степенность и фундаментальность всех членов семейства. Павел Дмитриевич (отец семейства Калининых) — не только известный геолог в республике, за плечами которого быии Великая Отечественная война, тяжелое ранение на фронте и вследствие этого инвалидность, но и добрый рассказчик с великолепным чувством юмора. Не важно, сколько бышо лет собеседнику, он всегда мог найти нужную нотку в разговоре. Евгения Петровна, мама двух сыновей и дочери (Эрик, Евгений и Эльвира), при первом же взгляде вызывала благоговейное чувство. Ее лицо было удивительно приветливым, красивым и светлым. Можно быио сразу догадаться, что профессия ее непременно «учительская». И это действительно так. Евгения Петровна удостоена звания «Отличник народного просвещения». Она всегда быта в курсе последних новинок в литературном мире и с удовольствием де -лилась этой инф ормацией с другими.
Как известно, множество любителей «тихой охоты» объединяет страсть к собиранию грибов. Семейство Калининых не исключение. В 80-е годы в Белый бор ходил катер, и он всегда быш полон одержимых этой страстью. Евгений Павлович собирал разношерстную компанию из многочисленных родственников и друзей родственников, и уже по намеченному заранее маршруту вся эта ватага прочесывала Белый бор. Координаты да-
валисы каждому участнику этого увле-кателыного похода, и он имел представление, в каком направлении двигатыся, чтобы не потерятыся в таком “легком”, но опасном в отношении «блукания» лесу. Причем бышо чисто «калининской» традицией при обнаружении первого гриба, кричаты, что это за гриб («б-е-е-е-лый!», «мохови-и-и-к!»), чтобы по-даты другим знак, что здесы грибы есты. Вот вам и «тихая охота»! И удивителы-ное дело: ни один из грибников не выходил из леса без полного лукошка. Здесы проявляласы очены характерная черта Евгения Павловича — надежносты. Он никогда не продолжал следующий откорректированный по маршруту «бросок» в бор, не убедившисы, что все собралисы вместе. Мы-то уж точно быии уверены, что нас непременно дождутся.
Как вспоминают ветераны нашего института, после окончания геологического факультета МГУ и поступления на работу в родной филиал Коми АССР Евгений Павлович привлекал внимание многих девушек своим ростом, статностью и представительностью. Но он выбрал Альбину Александровну, и вот уже пятьдесят лет они живут вместе и в горе и в радости. Мы от всей души поздравляем эту удивительную пару с золотой свадьбой!
Существует восточное поверье: если встретишь большого человека, надо непременно дотронуться до него и тогда в жизни у тебя будет удача. Так примерно случилось и в моей жизни.
Начинать работать вместе с Евгением Павловичем мне довелось в сложные перестроечные годы: предприятия
За рабочим столом
