Новые данные о минеральных платино-редкоземельных ассоциациях в золотоносной руде коры выветривания месторождения «Самсон»

В последние годы в литературе появляется все больше работ по обнаружению платиновой минерализации и проявлений редкоземельных элементов (РЗЭ) в нетипичных для них рудных комплексах [1-6]. О повышенных содержаниях редкоземельных элементов La, Ce, Nd, Gd в золотоносных корах выветривания Салаира, в частности Егорьевского месторождения, сообщалось в работах [7-9]. В зависимости от состава и типа глинистых пород коры выветривания суммарное содержание РЗЭ в них варьируется от 14 до 604 г/т, значительно превышая содержание РЗЭ в исходных породах, что может служить свидетельством их активного перераспределения в зоне гипергенеза [9]. В золотоносной коре выветривания Приполярного Урала обнаружены минералы лантана и неодима [10]. Авторы [11-14] отмечают наличие платиновых и редкоземельных элементов в природных золотоносных россыпях Сибири, Приполярного Урала, техногенных объектах россыпной золотодобычи Дальнего Востока [15]. Как правило, основная масса таких минералов во вмещающих породах имеет микро- или наноразмерную крупность [16, 17]. В настоящее время в связи с широким внедрением методов сканирующей электронной микроскопии в минералогических исследованиях появилась возможность под

робно рассмотреть минеральные частицы размером меньше 1 мкм, а также детально изучить тонкие взаимопрорастания минералов, что позволяет по-новому взглянуть на уже знакомые объекты, глубже исследовать новые рудные объекты.

Методы исследования

Микроскопическое изучение проводили на сканирующих электронных микроскопах Hitachi ТМ-1000, ТМ-3000 (Hitachi, Япония) с системами микроанализа SwiftED (Oxford Electronics, Англия) и Quantаx 70 (Bruker, Германия) соответственно. Образцы перед микроскопическим изучением пропитывали эпоксидной смолой EpoFix и после затвердевания нарезали шашки диаметром 6 мм, толщиной 2 мм алмазным диском на прецизионном отрезном станке Microtom. Поверхность сначала выравнивали наждачной SiC бумагой P200-P2000, а затем доводили на шлифовально-полировальном станке TegraPol-15 с использованием алмазных полировальных суспензий (от 9 до 1 мкм) с последующей финишной полировкой суспензиями коллоидного кремнезема крупностью от 0,5 до 0,25 мкм.

Рентгенофазовый анализ исходной руды был проведен на рентгеновском дифрактометре ДРОН-3 с излучение Cu-Kα, шаг сканирования 0,02 град, время накопления в точке 1 с.

Экспериментальная часть

Объектом исследований послужили пробы золотосодержащей руды коры выветривания участка Вернеталовского и пробы техногенного материала илонакопителей участка Центрального месторождения «Самсон». Рентгенофазовый анализ золотоносной руды коры выветривания участка Верхнеталовского показал, что основные нерудные минералы представлены каолинитом, кварцем, гидрогетитом и мусковитом. Каолинит в максимальной степени представлен в шламе -0,044 мм и в крупных классах, где он слагает плотные агрегаты с кварцем. Мусковит в руде присутствует в незначительных количествах, содержание его повышается в крупных классах (более 5 мм), где он находится в составе реликтов сланцев. В классах крупнее 5 мм несколько снижается содержание каолинита и растет содержание кварца. Содержание гетита существенно возрастает в классах -0,315+0,074 мм, в этих же классах отмечен максимум плотности распределения золота, что указывает на возможную ассоциацию золота и окислов железа в сростках.

Рудные минералы представлены золотом, пиритом, арсенопиритом и их сростками с кварцем и гетитом.

В материале техногенной пробы илов участка Центрального основные минеральные фазы представлены кварцем, каолинитом, слюдами (мусковит, серицит), оксидами и гидроксидами железа.

Золотоносные руды, приуроченные к корам выветривания на территории Енисейского кряжа, в силу сложившихся традиций рассматриваются только как источник добычи золота. Поисковыми работами, проведенными в 70–80- х гг. ХХ в. установлены проявления различного масштаба, принадлежащих к смешанным линейно-площадным корам выветривания [18]; основным ценным компонентом является золото, содержание которого в среднем до 5 г/т. Авторы в работе [19] отмечают, что в корах выветривания Южно-Енисейского рудного района золото присутствует как в свободной форме, так и в связи с сульфидами, гидроокис-– 675 – лами железа и имеет преимущественно мелкую и микроскопическую размерность. Форма свободных золотин разнообразная, некоторые частицы несут следы многократного нарастания золота, размеры частиц от 0,1 до 0,8 мм. Сведения о наличии металлов платиновой группы и редкоземельных элементов в корах выветривания Енисейского кряжа в литературе отсутствуют.

Для выявления возможных минеральных ассоциаций редкоземельных и платиновых элементов в объектах исследования было проведено электронно-микроскопическое изучение шлифов золотосодержащей руды коры выветривания участка Верхнеталовского и техногенных илов участка Центрального месторождения «Самсон». Полученные результаты представлены на рис. 1–5.

Результаты и обсуждение

В результате микроскопического изучения шлифов различных фракций крупности золотосодержащей руды участка Верхнеталовского были обнаружены элементы платиновой группы Pt, Ir, Os (рис. 1–3).

На шлифах образцов исходной руды Верхнеталовского участка в сростках кварца с титансодержащими минералами (точка 2, рис. 1 а ) обнаружены включения платины (точка 1, рис. 1 а ). Размеры платины в исследованных образцах колеблются от 50-100 нм до 3-5 мкм. Зерна титансодержащих минералов с заключенными в них платиноидами имеют в основном искаженную гексагональную форму с хорошо сохранившимися углами и гранями. Гипергенное преобразование первичного ильменита связано с окислением и выщелачиванием железа. Среди продуктов такого изменения ранее описаны рутил, анатаз, брукит, гематит [20]. В зернах титансодержащих минералов, по данным микрорентгеноспектрального анализа, содержится значительное количество – от 10 до 30 % железа (рис. 1 а ), что характерно для лейкоксеновых агрегатов, с основной фазой псевдорутила [21].

Кроме того, в шлифах образцов, рассеянных по классам крупности в сростках титановых минералов с кварцем, обнаружены Ir-Os включения с преобладанием Ir, который, возможно, является невьянскитом, с характерной кубической формой зерна (рис. 1 б, точка 1, рис. 2 а ). Соотношение Ir:Os, по данным рентгеновского микроанализа, колеблется от 40,1:16,4 (рис. 1 б )

а

б

Рис. 1. Микрофотографии образцов исходной руды участка Верхнеталовского: а – класс крупности -0,16+0,1 мм; б – класс крупности -0,315+0,16 мм

а

б

Рис. 2. Микрофотографии образцов исходной руды участка Верхнеталовский: а – класс крупности -0,315+0,16 мм; б – класс крупности -3+1 ( точка 1: Al – 4,6 %; Si – 3,4 %; Ca – 1,9 %; Fe – 53,0 %; Ce – 23,9 %; Nd – 13,1 %; точка 2: Al – 2,0 %; Si – 2,0 %; Ti – 37,2 %; Fe – 58,8 %; точка 3: Al – 7,3 %; Si – 8,0 %; Fe – 64,5 %; Ce – 20,3%)

Рис. 3. Микрофотографии образцов исходной руды участка Верхнеталовского (класс крупности -0,16+0,1 мм)

до 34,1:13,3 % (рис. 2 а ). В качестве примесей в незначительных количествах в зерне (рис. 1 б ) присутствует Si – 3,3 %, Al – 2,5 %, в зерне (рис. 2 а ) Ti – 5,7 %, Si – 3,7 %.

В шлифах образцов классов крупности руды участка Верхнеталовского обнаружены ред-кометалльные включения (Ce, Nd, La) в двух разновидностях: тонкими корочками по внутренней поверхности пористой структуры вторичных железосодержащих минералов, смешанных с первичными зернами ильменита (рис. 2 б ); и компактные включения (размером до 10-12 мкм) в плотных зернах сложной формы с неровными краями титансодержащих минералов.

На рис. 3 представлено SEM-изображение в обратноотраженных электронах компактного редкометалльного зерна, содержащего, по данным микрорентгеноспектрального анализа, Ce – 19,2 %, Nd – 15,5 %, La – 11,1 %, P – 16,9 % в частице лимонита.

В исследуемых образцах шлифов материала техногенных илов участка Центрального помимо золота также обнаружены металлы платиновой группы – Pt, Ir (рис. 4, 5). В техногенном материале зерно Ir крупностью 3 мкм находится в ассоциации с алюмосиликатами (рис. 4 а ). В отличие от зерен Ir-Os минералов, обнаруженных в шлифах образцов участка Верхнеталов- – 677 –

а

б

Рис. 4. Микрофотографии образцов техногенных илов участка Центральный: а - зерно иридия ( точка 1: Si – 2,5 %; Fe – 10,9 %; Ir – 86,7 %. точка 2 : Al – 8,4 %; Si – 13,4 %; Cl – 3,9 %; Fe – 74,2 %); б – зерна платины ( точки 1, 2, 3 : Si - 15,4 %; Fe - 61,2 %; Pt - 23,4 %; точка 4: Al - 16,9 %; Si -24,8%; Fe -58,3 %)

Рис. 5. Микрофотографии образцов техногенных илов участка Центрального ского (рис. 1 б, 2 а), где доля Ir в минерале составляет не более 40 %, частица, обнаруженная в техногенном материале, содержит до 90 % Ir.

Обнаруженные в техногенных илах зерна платины крупностью 1-2 мкм (точки 1, 2, 3, рис. 4 а ) заключены в частицах лимонита (точка 4, рис. 4 а ).

На рис. 5 представлена частица (3×10 мкм), содержащая 75,4 %, – Pt, 5,6 % – Fe, 19,1 % – Si (точка 1), с зерном практически чистой самородной платины в центре (Pt – 91,5 %, точка 2).

Выводы

В результате проведенных исследований впервые в исходной руде участка Верхнеталов-ского и в техногенных илах участка Центрального месторождения «Самсон» обнаружены микро- и наночастицы РЗЭ и МПГ в ассоциации с гипергенными минералами, характерными для россыпей кор выветривания. Во-первых, платино- и Ir-Os-зерна в псевдорутиле. Во-вторых, РЗМ и МПГ-включения в акцессорных алюмосиликатах и лимонитах различного состава.