Наноразмерное золото в зоне гипергенеза

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 высоко дисперсными рудами, а также зоны окисления золоторудных проявлений и россыпи имеют достаточно широкое развитие, однако многие минералого-геохимические 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 поверхности, 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 формулах.

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 (K, Fe, Al, Si), каолинита (Al, Si, Fe), хлорита (Fe, Al, Si/ Fe, Mg, Al, Si), гидроксидов железа. В нескольких анализах в виде индивидуальных зерен диагностирован апатит (Ca, P) и минерал состава TiO2. Слюдистые минералы хорошо выражены морфологически, их субмикронные выделения имеют чешуйчатую форму (рис. 1, а). Они 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 Al и Si всегда в переменных количествах содержат K (от 0.55 до 7.03 мас.%) и Fe (от 1.53 до 11.08 мас.%). В хлорите, кроме Fe (6.74—25 мас.%), практически всегда присутствуют Mg (0.81—5.68 мас.%) и K (0.42— 3.38 мас.%). Предполагаемыйкаоли-нит(?) отличается от слюдистых минералов таблитчатой формой выделений, некоторые из них образуют агрегаты типа «гармошки». Соотношение атомных количеств Al и Si в нем примерно 1:1, как в каолините, но всегда присутствует небольшая примесь K (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 фиксируется 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

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

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

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: Fe, Si, Al, Mg, K, Ca, Ti, реже P. 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 As и S, что, по-видимо-му, обусловлено присутствием продуктов разложения арсенопирита, обнаруженного ранее в виде микровключений в золотинах [12].

Микро- и нановыделения золота в агрегатах высокодисперсных минералов, покрывающих поверхность кластогенных 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 Si, Al, K, Fe, Mg, Ti. В ней обнаружено зерно ильменита размером 2 x 5 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 %с [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: Si, Al,

Fe, K, Mg, реже Ca, Mn. 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 классу 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 %с [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 %с [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 исследования 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 гипергенной коррозии на золотинах проявляются также достаточно сильно. При этом состав золота нановыделений соответствует составу золота поверхностной части золотин.

Работа выполнена при поддержке программы фундаментальных исследований УрО РАН, проект № 12-С-5-1020.