Изменение химического состава золотоносных фосфоритов при механической активации

Автор: Базарова Ж.Г., Доржиева С.Г., Амгалан Ж., Татаринов А.В., Энхтуяа Д., Яловик Л.И., Карманов Н.С.

Журнал: Вестник Бурятского государственного университета. Философия @vestnik-bsu

Статья в выпуске: 3, 2009 года.

Бесплатный доступ

Методом электронной микроскопии были изучены образцы монофосфатов, полученных из кремнистых фосфоритов Буренханского месторождения. Показано, что в результате механохимических реакций в зернах фторапатита реликтовые агрегаты аморфного бактериально-фосфатно-кремнистого вещества, вероятно, замещаются тонкими золотосодержащими агрегатами. Определены размеры золотоносных образований.

Фосфориты, электронная микроскопия, химический состав, минералы

Короткий адрес: https://sciup.org/148178803

IDR: 148178803

Текст научной статьи Изменение химического состава золотоносных фосфоритов при механической активации

Повышенные концентрации золота, иногда совместно с платиноидами, не являются редкостью в фосфоритах. Характерная генетическая особенность золотоносных фосфоритов – происхождение их в результате фосфатизации бактериально-водорослевых комплексов. При этом, как показало изучение фосфатизированных диатомей в илах Байкала [1], диагенетическое золото в аутогенных фосфоритах, вероятнее всего, концентрируется в виде металлоорганических кластеров и тонкодисперсных выделений в сульфидах органо-минеральных агрегатов. В процессах последующих катагенетических, динамометаморфических и гипергенных преобразований, часть такого золота выделяется в самород- ную форму, образуя частицы, размеры которых позволяют фиксировать их в аншлифах, в минералогических пробах-протолочках.

Металлоорганическая кластерная форма золота при пробирном и атомно-абсорбционном методах анализа, как правило, не обнаруживается. В последнее время установлено, что фосфориты Хубсу-гульского и его южного продолжения Буренханского месторождений в целом состоят из фосфатизи-рованных и окремненных бактериальных сообществ, преимущественно представленных фрагментами цианобактериальных матов [2]. Эти фрагменты сохранились в фосфоритах в виде микростроматолитов и микрожелвачков, размерами от десятков до сотен микрон. Микрожелвачки сложены фосфа-тизированными переплетенными нитчатыми бактериями или их чехлами с разным диаметром нитей и форм округлого, веерообразного и гантелевидного габитуса.

Отмеченные особенности хубсугульских фосфоритов, в части хорошей сохранности реликтов фосфатизирующих бактериальных сообществ, позволяют в процессе их механической активации смоделировать динамометаморфические (механохимические) изменения в условиях тектогенеза состава первичных органо-минеральных агрегатов, в той или иной степени обогащенных различными рудными компонентами и в первую очередь золотом.

В качестве объекта экспериментальных исследований были выбраны кремнистые фосфориты из Буренханского месторождения, в которых было обнаружено тонкое золото. Из пробы таких фосфоритов был отобран монофосфат, который затем подвергался механическому активированию в шаровой вибромельнице в течение 30 мин. Зерна исходной пробы монофосфата и продукты ее помола изучались на сканирующем электронном микроскопе LEO-1430 VP с энергодисперсионным спектрометром INCA Energy.

Фосфориты исходной пробы обладают брекчиевой текстурой, мозаично-криптозернистыми структурами. Обломки брекчии представлены: 1) тонкозернистой кремнистой (халцедон, кварц) породой с включениями (0,01-0,03 мм) тонко рассеянного органо-рудного вещества (остатки бактериального мата) и реликтовыми обособлениями (0,05-0,1 мм) нераскристаллизованного аморфного серо-бурого субстрата, иногда образующими агрегаты типа онколитов, размерами 0,8-5 мм; 2) обломки буро-серой, темно-серой окрасок, сложенные нераскристаллизованным или частично раскристалли-зованным фосфатным веществом с пылевидной примесью бактериально-рудного вещества с характерными коккоидными формами; 3) обломки фосфатов радиально-лучистого строения с поперечными тонкими полосками органо-рудного вещества, формирующих концентрически слоистую текстуру.

Цементирующий субстрат брекчиевых фосфоритов слабо раскристаллизован в апатит-кварцевый агрегат, содержит примеси реликтовых тонких бактериально-рудных выделений. Образования монофосфата часто образуют слойки в микроонколитах. Из рудных минералов в изученных образцах брекчиевого фосфорита диагностированы пирит, халькопирит, гематит, лимонит (гетит) и самородное золото. Размеры частиц золота 1-3 мкм. Они приурочены к участкам окисленного пирита. Тончайшая рудная “пыль” с преобладанием сульфидов сконцентрирована в бактериально-минеральных агрегатах. В отдельных образцах можно наблюдать трехслойное строение первичных фосфоритов, несмотря на воздействие на них тектонических деформаций. Примерная зональность фосфоритов представляется в следующем виде:

1) концентрически-слоистые агрегаты, состоящие из белых мелкозернистых слойков (мощность 0,1-0,7 мм) кварца (халцедона), возможно с примесью мелкокристаллического апатита и кремнистых слойков (мощность 0,05-0,2 мм), обогащенных органикой в виде тонко рассеянной “пыли”;
2) буровато-серый слой аморфного (до криптозернистого) бактериально-фосфатного агрегата с коккоидными микроформами;
3) условно выделенный слой, состоящий из микроонколитов аморфного фосфата, заключенных в обломки серо-черного цвета аморфного кремнезема, интенсивно насыщенного фрагментами бактериального мата с коккоидными микроструктурами.

Эти первичные (диагенетические) слойки в процессе катагенеза, а возможно и конседиментацион-ной тектоники, были нарушены, разбиты на отдельные фрагменты (формирование брекчиевых фосфоритов). Цементирующий субстрат при этом возник с участием позднего бактериального сообщества. Параллельно раннее аморфное органо-кремнисто-фосфатное вещество обломков брекчиевых фосфоритов раскристаллизовывалось с образованием криптомелкозернистых хлорит-серицит-кварц-апатитовых агрегатов.

Изучение состава отдельного зерна монофосфата на сканирующем электронном микроскопе (табл. 1, рис. 1, 2) показало, что основная его масса сложена фторапатитом с примесью SrO (до 1,21 мас.%), иногда SiO2 и Al2O3. Из данных силикатного анализа соответствующей навески монофосфата (табл. 1) можно предполагать и наличие фаз фторкарбонатапатита (франколита). По сравнению с тео- ретическим составом в рассматриваемом фторапатите наблюдается некоторый избыток F. На рис. 2 и 3 хорошо видны реликтовые агрегаты разметом от 0,5х0,5 до 25-45х75-100 мкм, представленные аморфным, слабораскристаллизованным бактериально-сульфидно-фосфатно-кремнистым веществом, вероятно, содержащих некоторое количество гидрослюд. Содержания SiO2 в таких агрегатах широко варьирует (54,87-94,52 мас.%). Как видно, по тонкодисперсному пириту, входящему в состав указанных агрегатов, развивается гетит (лимонит), содержащий примеси V, Ni, Zn (табл. 1). На рис. 3 зафиксирован сферический агрегат, диаметром 6 мкм, состоящий из внешней оболочки гетита толщиной 1 мкм и ядра, сложенного фосфатно-кремнистым веществом. Таким образом, микроонколитовые структуры первичных фосфоритов сохраняются и при окислении сульфидов.

9OOpm

Рис. 1. Зерно фосфорита исходной пробы. Серый фон (анализы 1, 2, 3) – фтор-апатит. Рассеянная тонкая вкрапленность (черное) – бактериально-кремнистого агрегата

Рис. 2. Зерно фосфорита исходной пробы (участок зерна на рис.1, обогащенный реликтовыми обособлениями сульфидно-бактериально-кремнистого агрегата). Серое-фтор-апатит; черное – реликтовые бактериально-фосфат-кремнистые агрегаты с сульфамидами (фосфат по составу отвечает гидроксилапатиту)

Таблица 1

Химический состав (мас.%) монофосфата исходной пробы фосфоритов Буренханского месторождения (рис. 1, 2)

№	SiO 2	Al 2 O 3	Fe 2 O 3	V 2 O 4	CaO	SrO	NiO	ZnO	K 2 O	Na 2 O	P 2 O 5	F	CO 2	H 2 O	SO 3	Сумма
0					50,96						45,75	2,41	0,88			100,00
Рис.
1
1					54,10	0,93					41,55	3,42				100,00
2					53,45	1,21					42,04	3,30				100,00
3	3,79	0,29	0,75		51,17	1,14					40,00	2,86				100,00
Рис. 2
1					53,81	0,82					42,08	3,29				100,00
2	1,25	1,17	4,65		48,90	0,98					38,51	3,64			0,90	100,00
3	73,10	2,69			8,95				0,68		8,59			5,98		100,00
4	54,87				24,16						19,54	1,43				100,00
5	2,93	2,23	60,96	2,50	3,23		1,0	1,34		0,60	3,74			21,47		100,00
6	1,62	0,56	49,97	0,87	20,45						18,92			7,62		100,00
7	94,52		3,57		0,54									1,38		100,00

Анализ “0” – силикатная монофракция апатита, содержания F определены расчетным путем.

Химический состав (мас.%) зерна активированного монофосфата (рис. 3)

№	SiO 2	Fe 2 O 3	CaO	SrO	P 2 O 5	F	Ag	Au	Pb	Сумма
1	2,74		51,41	1,25	40,88	3,72				100,00
2	1,72		52,37	1,26	41,16	3,49				100,00
3	42,26		31,25		26,42					100,00
4	31,01	1,83	15,33		11,84		5,22	34,77		100,00
4а	51,69	3,04	25,54		19,73					100,00
4б							13,07	86,93		100,00
5	0,71		34,51		25,00	2,39	7,55	24,75	5,09	100,00
5а	1,13		55,13		39,93	3,81				100,00
5б							20,18	66,20	13,62	100,00
6	5,62		50,20	1,05	39,37	3,76				100,00
7	2,14		51,90	1,06	40,56	4,34				100,00
8	9,39		43,68		33,30	2,45	1,70	9,48		100,00
8а	10,58		49,16		37,50	2,76				100,00
8б							15,20	84,80		100,00
9	3,80	0,56	51,56	1,17	40,24	2,62				99,96

Номера с индексами а и б – рассчитанные микрофазы по соответствующим анализам.

Таблица 3

Химический состав (мас.%) фрагмента (рис. 4) крупного зерна фторапатита (рис. 5) из пробы активированного монофосфата

Химический состав (мас.%) золотоносных агрегатов (рис. 6) из фрагмента зерна (рис. 3) активированного монофосфата

№	SiO 2	Fe 2 O 3	CaO	SrO	P 2 O 5	F	H 2 O	Ag	Au	Hg	Pb	Сумма
1	1,28		52,08	1,11	40,33	4,08						98,88
2	1,31		52,31	1,15	40,80	4,43						100,00
3	2,21		49,37	1,20	38,94	4,27		0,50	3,51			100,00
3а	2,29		51,27	1,25	40,43	4,43						99,66
3б								12,5	87,50			100,00
4	27,03	1,10	38,49		32,23	1,15						100,00
5	1,04		39,75	0,87	29,74	3,24		4,66	15,51		5,19	100,00
5а	1,39		53,25	1,17	39,85	4,34						100,00
5б								18,38	61,15		20,47	100,00
6	2,36		42,46		31,72	3,46	3,11	2,13	14,76			100,00
6а	2,84		51,09		38,17	4,16	3,74					100,00
6б								12,61	87,39			100,00
7	2,29		36,88		26,7	2,17	6,22	0,82	22,22	2,7		100,00
7а	3,08		49,67		35,95	2,92	8,38					100,00
7б								3,19	86,32	10,49		100,00
8	2,70		46,59	1,05	35,47	3,15		1,28	9,19			99,43
8а	3,04		52,37	1,18	39,87	3,34						100,00
8б								12,23	87,77			100,00
9	1,52		52,92	0,91	41,20	3,82						100,37
10	0,91		53,28	0,97	41,26	3,57						99,99
11	19,89		44,20		35,43	1,82						101,35

Таблица 4

№	SiO 2	Al 2 O 3	Fe 2 O 3	CaO	SrO	P 2 O 5	F	Cl	H 2 O	Ag	Au	Hg	Сумма
1	0,94		2,13	9,30		6,49		0,36		11,12	69,66		100,00
1а	4,94		11,10	48,36		33,74		1,86					100,00
1б										13,77	86,23		100,00
2	8,08	0,86	0,94	7,26		5,47	1,03			10,74	65,62		100,00
2а	34,17	3,63	3,99	30,71		23,13	4,37						100,00
2б										14,07	85,93		100,00
3	1,46			53,25	1,01	41,31	3,43						100,46
4	1,62			29,59		21,04	1,64		6,32	1,96	34,19	3,64	100,00
4а	2,69			49,15		34,94	2,72		10,50				100,00
4б										4,93	85,93	9,14	100,00

Химический состав (мас.%) железа и самородного золота из зерна пробы активированных монофосфатов (рис.

№	SiO 2	Al 2 O 3	Fe 2 O 3	CaO	SrO	P 2 O 5	F	Si	G	Cr	Mn	Fe	Ni	W	Ag	Au	Сум-
																	ма
1								0,65	0,75	1,26	0,50	94,41	1,46	0,97			100,00
1								0,43	0,70	1,11	0,50	94,63	1,53	1,10			100,00
2	1,28	0,40	0,83	52,22	1,13	41,25	3,32										100,43
3	3,02		4,08	18,94		14,02									8,59	51,84	100,48
3а	7,54		10,18	47,28		35,00											100,00
3б															14,20	85,80	100,00

Примечание. 3а – кремнисто-железистый витлокит

В результате механической активации пробы монофосфата в течение 30 мин в вибромельнице исходный материал подвергался измельчению и механохимическим преобразованиям. Преобладающий размер полученных при измельчении зерен от 0,5 до 5-10 мкм. Единичные зерна (рис. 3) достигают 63х45 мкм. Состав фторапатита при активации практически не меняется (табл. 1, 2). За счет механо-химических реакций в зернах фторапатита и франколита реликтовые агрегаты аморфного бактериально-фосфатно-кремнистого с сульфидами вещества, вероятно, замещаются тонкими золотосодержащими агрегатами кварц-оксиапатитового фторапатитового, кварц-фтор-апатитового, хлорапатито-вого, фторгидроксил-апатитового и кремнисто-железистого витлокита (рис. 3, 4), о чем свидетельствуют одинаковые размеры и характер распределения тех и других на поверхности среза зерна. Примерно около 50% реликтовых агрегатов (черные пятна на рис. 3) замещены золотоносными новообразованиями (белые обособления на рис. 3). Размеры золотоносных новообразований варьируют от 0,1х0,1 мкм до полос длиной 20 мкм и шириной 1,5-2 мкм. Вокруг белых агрегатов, богатых золотом (25-80%), иногда наблюдаются светло-серые каймы фторапатита с низкой золотоносностью (табл. 3, анализ 3).

Рис. 3. Активированная проба монофосфата. Серый фон зерен (анализы 1, 2, 6, 7, 9) – фтор-апатит с примесью SiO 2 и SrO; черные мелкие включения в зернах фтор-апатита (анализ 3) – кварц-оксиапатитовые агрегаты; белые включения (анализы 4, 5, 8) – золотосодержащие кварц-витлокитовые (4), фторапатитовые (5), кварцсо-держащие фторапатитовые (8) агрегаты

Рис. 4. Фрагмент самого крупного зерна монофосфата, показанного на рис. 3. Серый фон (анализы 1, 2, 9, 10) – фтор-апатит с примесью SiO 2 , SrO; светло-серые включения (анализ 3) – фтор-апатит с тонкодисперсными частицами золота (не более 4% объема); черные включения (анализы 4, 11) – реликтовые и бактериально-кремнисто-фосфатные агрегаты; белые включения (анализы 5, 6, 7, 8) – гидроксил-апатит и фтор-апатит с тонкодисперсными частицами золота

Рис. 5. Распределение золота в зерне активированного монофосфата (фрагмент рис. 3, точка 4). Белые агрегаты – золото с хлорапатитом (анализ 1), золото с кварц-фторапатитом (анализ 2), 4 – фторгидроксилапатит с золотом; темно-серый фон (анализ 3) – фторапатит

Рис. 6. Техногенное железо (1) и золото (3) в железистом витлоките (3) активированного монофосфата

Рис. 7. Распределение частиц Au по площади препарата с активированными зернами монофосфата (рис. 3)

Самородное золото большей частью выделяется в виде тонких микропластинок длиной от 1 мкм до нескольких микрон. Наиболее крупные из них достигают размеров 1х7 мкм и 2,5х5 мкм (рис. 6, 7). Из элементов-примесей в самородном золоте установлены Ag (4.93-20.18 мас.%), Hg (3,64-10,49 мас.%) и Pb (до 20,47 мас.%). Самородное низкопробное золото (табл. 3, 5 ^б ) обнаружено в новообразованном механохимическим путем фторапатите (рис. 3, табл. 5), а высокопробное (табл. 2, 4 ^б ) – в кварц-витлокитовом (табл. 2. 4 ^б ) агрегате. В низкопробном золоте отмечена максимальная концентрация Pb. Микрочастицы Au, содержащие примесь Hg локализованы в выделениях фторгидроксила-патита.

Статья научная