Минеральный состав руд месторождения Бесапантау

Узбекистан является одним из основных производителей золота и по разведанным запасам металла входит в первую десятку стран мира с 1 800 т запасов. В 2021 году он вошел в топ-10 стран мира и по производству золота (Minerals, 2022). К настоящему времени в Узбекистане открыты около сотни золоторудных месторождений — от мелких до гиганта мирового уровня Мурунтау.

Золоторудные месторождения Узбекистана приурочены к единому Кызылкумо-Кураминскому метал-логеническому поясу, включающему Южно-Тяньшан-ский орогенический пояс и Бельтау-Кураминскую вулкано-плутоническую дугу (рис. 1), образованные в результате субдукции коры Туркестанского палеоокеана под Казахстано-Киргизский континент и коллизии последнего его с Каракумо-Таримским континентом (Далимов и др., 2004; Yakubchuk et al., 2005; Goldfarb et al., 2013) .

Большое количество золоторудных объектов, включая крупные месторождения республики, такие как

Мурунтау, Мютенбай, Кокпатас, Даугызтау, сосредоточены в Центральных Кызылкумах и локализованы в черносланцевых толщах (Мурунтау, Мютенбай), карбонатных, терригенных и вулканогенных породах (Кокпатас, Балпантау), в интрузивных образованиях в Зармитане (Конеев и др., 2019). Рудные тела в этих месторождениях представлены кварцево-жильными образованиями и метасоматически измененными зонами вмещающих пород (Цой и др., 2015). В Чаткало-Кураминских горах расположены известные месторождения Кызылалмасай и Кочбулак. В соответствии с зональностью, глубиной формирования на золоторудных месторождениях установлен единый последовательный ряд геохимических парагенезисов: Au-W / Au-As / Au-Te / Au-Ag / Au-Sb / Au-Hg (Koneev et al., 2005; Конеев и др., 2009). Запланировано масштабное увеличение добычи золота в ближайшие годы с привлечением новых собственно золоторудных объектов для отработки в известных горнорудных районах, а также увеличение объема перерабатываемых золотосодержащих медно-порфировых руд. В последние годы был построен гидрометаллургический завод № 5

Рис. 1 . Геологическая схема размещения золоторудных месторождений в геодинамических структурах Централь ной Азии (Goldfarb et al., 2013)

Fig. 1 . Geological scheme of distribution of gold deposits in geodynamic structures of Central Asia (Goldfarb et al., 2013)

(ГМЗ-5) для переработки руд месторождения Амантай, продолжаются строительные работы ГМЗ-6 на базе месторождения Пистали в горах Нуратау, медно-обогатительной фабрики № 3 на базе месторождения Ёшлик, на которой будут извлекать золото попутно с медью.

Увеличение разведанных запасов золота за счет изучения флангов и глубоких горизонтов известных месторождений в регионах с развитой горнорудной промышленностью является приоритетным направлением экономического развития Узбекистана. В этой связи изучение месторождения Бесапантау, которое расположено в пределах Мурунтауского рудного поля, является актуальным.

Месторождение Бесапантау расположено в южной части гор Тамдытау, в пределах Мурунтауского рудного поля, в 5 км к северо-западу от месторождения Мурунтау (рис. 2). Административно входит в состав Тамдынского района Навоийской области. Рудные залежи месторождения локализованы в отложениях кос-маначинской толщи, которая является основной рудовмещающей для рудного поля (Рудные месторож-

дения Узбекистана, 2001).

Многие исследователи связывают формирование золоторудных месторождений Узбекистана с гранито-идным магматизмом, возраст которого карбон—пермь.

По данным Ю. А. Костицына граниты Мурунтауского рудного поля имеют возраст (287.2 ± 3.9) млн лет, сиенодиоритовые порфириты — (285.4 ± 5.1) и (284.4 ± 1.9) млн лет, адамеллиты — (286.2 ± 1.8) млн лет (Костицын, 1991). Результаты Re-Os-He изотопии арсенопирита показывают возраст 285.5 ± 1.7 млн лет (Morelli et al., 2007). Так как арсенопирит является минералом-спутником самородного золота в золоторудных месторождениях Центральных Кызылкумов, можно сделать заключение о взаимосвязи золотого оруденения именно с гранитоидным магматизмом. Данные U-Pb геохронологии также свидетельствуют о том, что золотоконтролирующий гранитоидный магматизм

имеет преимущественно постколлизионный возраст в 270—290 млн лет (Koneev, Seltman, 2014). Золотое оруденение накладывалось здесь в течение 60—70 млн лет на осадочновулканогенные и магматические породы различного состава возрастом от докембрия до верхнего карбона —

Рис. 2 . Схема геологического строения и геологический разрез Мурунтауского рудного поля. Использованы материалы А. Д. Швецова, С. Ю. Петрова, А. Т. Бендика, А. И. Образцова, Ю. С. Савчука и др.

Fig. 2 . Scheme of the geological structure and geological section of the Muruntau ore field. The materials of A. D. Shvetsov, S. Yu. Petrov, A. T. Bendik, A. I. Obraztsov, Yu. S. Savchuk and others were used

нижней перми (Конеев и др., 2009). Близкие результаты изотопных анализов сульфидов и гранитоидов также указывают на их генетическую связь и подтверждают выводы о синхронности золотого оруденения и гранитоидного магматизма (Хам рабаев, 1969).

Изучение минерального состава руд и определение форм нахождения ценных компонентов, выявление продуктивных парагенетических минеральных ассоциаций, расшифровка стадийности гипогенного минералообразования — все это помогает оценить рудный потенциал объекта, разработать технологические схемы обогащения руд и способы комплексного извлечения из них продуктивных компонентов. Примером таких исследований может служить наш опыт изучения месторождения Бесапантау.

Методы исследования

В процессе исследований были изучены рудные и минерализованные зоны, вскрытые скважинами и канавами. При полевых геологических работах были отобраны различные пробы для дальнейших минералого-петрографических и химико-аналитических исследований. Химический состав руд и рудовмещающих пород определялся классическим методом силикатного анализа. Для оценки содержаний элементов-примесей использовались спектральный полуколичест-венный, ИСП-МС и атомно-абсорбционный методы. Петро- и минераграфические исследования осуществлялись с использованием микроскопа Nikon Eclipse LV100 Pol. Фазовая диагностика проводилась рентгенодифрактометрическим методом на приборе ДРОН-3. Состав анализировался на сканирующем электронном микроскопе EVO MA 10 (Zeiss), оснащенном рентгеновским детектором Oxford Instrument NanoAnalysys, и на рентгеноспектральном микрозонде JXА -8800R Superprobe (JEOL).

Обсуждение результатов

Рудовмещающие терригенные породы представлены алевропесчаниками, псаммоалевролитами (с реликтами и хорошо сохранившейся обломочной структурой), алевросланцами, филлитовидными сланцами однотипного углисто-серицит-полевошпат-кварцево-го и углисто-хлорит-серицит-полевошпат-кварцевого состава. По степени вторичного изменения эти породы не превышают стадию глубинного метагенеза. На месторождении Бесапантау также установлены дай-ковые и жильные образования. Жилы по составу подразделяются на кварц-полевошпатовые, кварцевые, кварц-карбонатные, часто с сульфидами. Редко отмечаются дайки лампрофиров. Внедрение даек произошло после формирования главного оруденения на месторождении.

Примерно 30—40 % месторождения составляют катаклазированные породы, насыщенные вторичными минералами. Генеральное направление простирания катаклазированных зон — западное и северо-западное, падение в северных румбах — под углом 10— 60 градусов. Именно в них локализованы основные рудные тела, представленные кварцевыми жилами, прокварцованными катаклазитами и метасоматита-ми. Основным нерудным минералом выступает кварц.

Содержание SiO₂ и Al₂O₃ в рудах и рудовмещающих породах месторождения Бесапантау варьируется в пределах соответственно 52.2—88.24 и 5.01—17.29 мас. %. Общее содержание оксидов железа достигает 12 мас. %. Сера представлена в основном сульфидной формой с содержанием до 12.26 мас. %. Средний химический состав проанализированной 21 пробы оценивается следующим образом (мас. %): SiO₂ — 66.93; TiO₂ — 0.69; Al₂O₃ — 11.72; Fe₂O₃ — 2.26; FeO — 2.93; MnO — 0.04; MgO — 1.68; CaO — 2.09; Na₂O — 2.18; K₂O — 2.78; P₂O₅ — 0.22; S обш 1.75; SO 3 — 0.17; S сульфидная — 1.68; ППП — 4.35; CO₂ — 1.63; H₂O_гигр — 0.13.

В результате рентгенофазового анализа содержание кварца в рудах Бесапантау составило 68.7—88.6 %. В подчиненном количестве отмечаются слоистые минералы — гидрослюды (4.9—11.4 %) и хлориты. Установлены также плагиоклазы и калиевые полевые шпаты. Суммарное содержание карбонатов, представленных в основном кальцитом и сидеритом, составляет до 4.2 %. Из рудных минералов установлены пирит, арсенопирит, анатаз, ильменит (табл. 1).

Текстура руд в основном вкрапленная, прожилко-вая, гнездовая, спорадически массивная. Структура — гипиди- и аллотриоморфная тонко-мелкозернистая. Рудные минералы развиваются по трещинам пород или в межзерновых промежутках нерудных минералов, образуя вкрапленность и гнездообразные скопления.

Самородное золото является основным продуктивным минералом в составе руд. Отмечается в виде единичных свободных зерен в кварце, в сростках с сульфидами, чаще всего с арсенопиритом, в котором развивается по трещинам и интерстициям. Установлены также включения самородного золота в пирите (рис. 3—7). Изредка золото наблюдается в сростках с галенитом и блеклой рудой, которые развиваются по краям золотин, что указывает на более раннее образование золота. Форма золотин изометричная, ксеноморфная, вытянутая, проволоковидная. Часто эти формы повторяют межзерновые пространства сульфидов. Размеры золотин составляют <0.01–0.6 мм. Включения золота в пирите и арсенопирите более мелкие по размеру.

Состав самородного золота установлен рентгеноспектральным локальным анализом на сканирующем электронном микроскопе. По результатам 67 замеров состав этого минерала соответствует интервалам (мас. %): Au = 60.87—100; Ag = 0—39.13 (электрум – весьма высокопробное золото). В среднем по данным 67 замеров средний состав самородного золота составляет Au — 83.60, Ag — 22.28 мас. % (среднепробное золото). В единичных зернах самородного золота установлены примеси железа, мышьяка, тантала, кобальта. Это может быть за счет вмещающих минералов.

Наиболее ранняя пирит-арсенопиритовая с золотом парагенетическая минеральная ассоциация (ПМА) является наиболее продуктивной. Более поздние — халькопирит-пирротиновая и сфалерит-халькопирит-галенитовая ПМА — проявились в меньшей степени. Кюстелит, золотосодержащее самородное серебро, серебряные сульфиды, сульфоантимониды и теллуриды (табл. 2; рис. 8) являются продуктом наиболее поздней золотосеребряной стадии минерализации. Все это указывает на многостадийную историю образования месторождения Бесапантау, что обычно характерно для 23

Таблица 1. Минералогический состав (%) золотосодержащих руд на месторождении Бесапантау по данным рентгенофазового анализа

Table 1. Mineralogical composition (%) of gold-bearing ores at the Besapantau deposit according to X-ray phase analysis

Минералы / minerals	№ проб / Sample number
	Бес-7	Бес-14	Бес-17	Бес-32	Бес-35
Кварц / Quartz	88.6	70.6	71.9	79.7	68.7
Плагиоклазы / Plagioclase	2.1	9.1	4.8	5.1	9.4
Ортоклаз / Ortoclase	1.5	1.5	2.2	0.4	2.2
Слюды / Mica	4.9	11.4	9.3	5.5	5.8
Хлориты / Chlorites	1.7	7.0	4.6	4.4	7.3
Кальцит / Calcite	0.5	0	2.5	1.8	3.7
Сидерит / Siderite	0	0.4	1.7	0.3	0.2
Пирит / Pyrite	0	0	3.1	1.1	0.9
Арсенопирит / Arsenopyrite	0	0	0	0	0.9
Анатаз / Anatase	0	0	0	0	0.8
Ильменит / Ilmenite	0.9	0	0	0	0
Слоистые минералы	6.6	18.4	13.9	9.9	13.1
Layered minerals
Карбонаты / Carbonates	0.5	0.4	4.2	3.8	3.9
Кварц и рудные минералы	93.1	81.2	82.0	86.3	82.9
Quarts and Ore minerals
Виды слюдистых			Гидрослюда >		Биотит >
минералов	Гидрослюда /	Гидрослюда /	мусковит	Гидрослюда	гидрослюда /
Types of micaceous	Hydromica	Hydromica	Hydromica >	Hydromica	Biotite >
minerals			muskovite		Hydromica

Рис. 3 . Онтогенические взаимоотношения основных рудных минералов. Фотографии в отраженном свете. Минералы: Au — самородное золото, Apr — арсенопирит, Pr — пирит, Q — кварц, Gn — галенит, Pyr — пирротин

Fig. 3. The relationship of the main ore minerals. Photography in reflected light. Minerals: Au — native gold, Apr — arsenopyrite, Pr — pyrite, Q — quartz, Gn — galena, Pyr — pyrrhotite

Рис. 4 . Самородное золото свободное и в срастаниях с кварцем и арсенопиритом

Fig. 4 . Native gold free and intergrown with quartz and arsenopyrite

Рис. 5 . Самородное золото в интерстициях пирита и арсенопирита. Изображения в режиме энергодисперсионных спектров

Fig. 5 . Native gold in pyrite and arsenopyrite interstices. EDS images

BSE

20 мкм

Рис. 6 . Самородное золото в интерстициях кварца и плагиоклаза. Изображения в режиме энергодисперсионных спектров

Fig. 6. Native gold in quartz and plagioclase interstices. EDS images

с № спектра Spectrum No	Минералы Minerals	Au	Аg	Fe	As	S	Формулы / Formulas (тип по пробе) / (type by sample)
5445	Золото Gold	83.29	16.71	не обн. n/d	не обн. n/d	не обн. n/d	Au 0.73 Ag 0.27 (низкопробное) / (low-grade)
5447	Золото Gold	83.42	16.58	«	«	«	Au 0.73 Ag 0.27 (низкопробное) / (low-grade)
5448	Золото Gold	91.83	8.17	«	«	«	Au 0.86 Ag 0.14 (среднепробное) / (medium-grade)
5449	Арсенопирит Arsenopyrite	не обн. n/d	не обн. n/d	32.09	47.27	20.63	Fe 0.92 As 0.97 S 1.03

Рис. 7 . Сросток самородного золота с арсенопиритом (a), типичный энергодисперсионный спектр, полученный от самородного золота (b), и данные рентгеноспектрального микрозондового анализа (c)

Fig. 7 . Intergrowth of native gold with arsenopyrite (a), typical energy-dispersive spectrum obtained from native gold (b) and X-ray spectral data microprobe analysis (c)

Рис. 8 . Срастания самородного серебра с сульфоантимонидами и теллуридами серебра, СЭМ-изображение в режиме упругоотраженных электронов (а) и схема микрозондового анализа минералов (б). Результаты приведены в табл. 2. Минералы: Ag — самородное серебро, Pir — пираргирит, St — cтефанит, Hes — гёссит

Fig. 8. Intergrowth of native silver with silver sulfoantimonides and silver tellurides, SEM image in the elastically reflected electron mode (a) and scheme of microprobe analysis of minerals (b), the results are given in Table. 2. Minerals: Ag — native silver, Pir — pyrargyrite, St — stephanite, Hes — hessite

Таблица 2. Химический состав серебряных минералов, мас. % Table 2. Chemical composition of silver minerals, wt %

№ п/п Минералы / Minerals Ag Au Cu S Sb Te Формулы / Formulas 1 Самородное серебро Nugget silver 87.38 не обн. n/d не обн. n/d не обн. n/d 12.62 не обн. n/d Ag0.89Sb0.11 2 « 100 « « « не обн. n/d « Ag 3 Электрум / Electrum 54.83 45.17 « « « « Ag0.69Au0.31 4 Гёссит + аргентит + серебро Hessitу + argentite + silver 66.95 не обн. n/d не обн. n/d 6.97 5.12 20.26 0.36Ag2(Te0.69Sb0.31) + 0.35Ag2S + 0.29 Ag 5 Гёссит / Hessite 66.3 « « не обн. n/d не обн. n/d 33.7 0.9Ag2Te + 0.1Ag 6 « 66.26 « « 1.23 « 32.51 Ag2(Te0.93S0.12)1.05 7 « 67.96 « « не обн. n/d « 32.04 0.85Ag2Te + 0.15 Ag 8 « 62.19 « « « « 37.81 Ag2Te1.02 9 « 62.11 « « « « 37.89 Ag2Te1.03 10 Стефанит / Stephanite 61.99 « « 18.38 19.63 не обн. n/d Ag5Sb1.4S5 11 Пираргирит / Pyrargyrite 49.92 « 3.43 22.99 23.55 « (Ag2.69Cu0.31)3Sb1.12S4.17 наиболее масштабных по запасам рудных объектов (Цой и др., 2020).

Валовое содержание золота в рудах колеблется от 0.08 до 20 г/т, составляя в среднем 2.7 г/т. Полученные результаты ИСП-МС показали, что кларки концентраций (КК) для Ag, Ni, W, Sb, V составляют десятки единиц, для Au, U, Bi, Re, Se, REE — сотни единиц, для Te и Мо — тысячи единиц. Геохимический ряд степени обогащения основными рудогенными элементами месторождения Бесапантау и других золоторудных объектов малосульфидно-золотокварцевого типа в Центральных Кызылкумах имеет вид: W < Ag < Re < < Au < Mo. Корреляционный анализ выявил особенно сильную прямую связь между золотом и мышьяком (рис. 9), что подтверждает вывод о наибольшей продуктивности золото-пирит-арсенопиритовой ПМА. Также установлена прямая корреляция между золотом, серебром и вольфрамом, указывающая на некоторую продуктивность и дорудной альбит-шеелитовой ПМА.

Рис. 9 . Корреляция содержаний золота и мышьяка в рудах месторождения Бесапантау

Fig. 9. Correlation of gold and arsenic content in the ores of the Bespantau deposit

Заключение

Результаты проведенных исследований дают основания отнести месторождение Бесапантау к убого-сульфидному золотокварцевому геолого-промышлен- ному типу, весьма характерному именно для Мурунтауского рудного поля. К основным сульфидам относятся пирит и арсенопирит. Примесью выступают пирротин, халькопирит, сфалерит, галенит, ковеллин, блеклые руды, висмутин, ильменит, рутил, шеелит, антимонит, молибденит, оксигидроксиды железа, магнетит, гематит и др. Золото и серебро представлены собственными минералами. Самородное золото варьируется по составу в диапазоне от электрума до весьма высокопробного. Серебро присутствует в самородной золотосодержащей форме, а также в виде сульфидов, сульфоантимонидов, теллуридов.

На основе изучения минерального состава руд можно заключить, что пирит-арсенопиритовая с золотом парагенетическая минеральная ассоциация, отвечающая раннесульфидной стадии минерализации, является наиболее продуктивной в части золотого оруденения. Это подтверждается сильной прямой корреляцией (r = 0.74) между валовым содержанием золота и содержанием мышьяка. Таким образом, присутствие арсенопирита может служить в Центральных Кызылкумах поисковым признаком золотого оруденения.

Минералы более ранних (оксидная, вольфраматовая) и более поздних (полиметаллическая, золотосеребряная, сурьмяная) стадий минерализации отмечаются редко или в единичных зернах. Тем не менее выявляющийся широкий диапазон стадий — от оксидной до сурьмяной — свидетельствует о длительности рудного процесса и значительных перспективах месторождения Бесапантау на благородно-металльное оруденение.

Самородное золото является основным продуктивным минералом. Наблюдается в виде единичных свободных зерен в кварце, в сростках с арсенопиритом, пиритом. Развивается по трещинам и межзерновым интерстициям в пирит-арсенопиритовых агрегатах, обрастает галенитом и блеклыми рудами, что указывает на более позднее образование последних. Форма золотин изометричная, ксеноморфная, проволоковидная. Размеры золотин варьируются в диапазоне от 10 до 600 мкм. Особой формой золотоносности является тонкодисперсное насыщение зерен пирита и арсенопирита частицами нанометровой размерности.