The inclusion of gold in accessory zircon of the Kozhim granitic massif

При изучении типоморфических и типохимических особенностей акцессорных минералов крайне важно уделять внимание имеющимся в минерале включениям, исследование которых позволяет получить информацию о фазовом составе, химизме, температуре и давлении минералообразующей среды [1, 5—9, 14, 15 и др.]. Особенно интересен в этом отношении циркон, характеризующийся исключительной стойкостью к различным химическим и физическим воздействиям, происходящим в среде минералообразования. Кристаллы акцессорного циркона из грани-тоидов Приполярного Урала часто переполнены газово-жидкими и твердыми минеральными включениями. Синпетрогенные включения представлены биотитом, хлоритом, роговой обманкой, плагиоклазом, кварцем, апатитом и другими минеральными образованиями [16]. Впервые при исследовании циркона гранитоидов Приполярного Урала было установлено включение золота, результаты изучения которого представлены в данной работе.

Объект изучения

Кожимский массив представляет собой группу вытянутых изолированных тел, находящихся на левом и правом берегах Кожима в бассейнах рек Осею и Понью (рис. 1). Граниты Кожимского массива представляют собой среднезернистые лейкократовые породы розового цвета с зеленовато-серым оттенком, обладающие массивной грубоплитчатой текстурой с хорошо выраженной тектонической гнейсоватостью [13].

Акцессорные цирконы в гранитах представлены тремя морфологическими типами. В первый морфологический тип выделены бесцветные прозрачные короткопризматические цирконы. Размер кристаллов 0.05—0.15 мм. Коэффициент удлинения 1.0—1.8. Развиты грани (100), (110). Присутствует дипирамида (111). Поверхность граней гладкая, блестящая. В отдельных кристаллах наблюдаются включения кварца, эпидота, апатита. В цирконе этого морфотипа отмечаются самые высокие средние содержания Nb, U, Th, TR. Кроме того, наблюдаются наибольшие значения таких элементов, как Y, Hf, что свидетельствует о выделении минерала на поздних стадиях образования гранитов. Содержание описываемых цирконов оставляет 80—90 % от общего объема этого минерала в породе. Ко второму морфологическому типу отнесены коричневые полупрозрачные и матовые короткопризматические цирконы. Размер таких кристаллов 0.03—0.10 мм. Коэффициент удлинения 1.0— 2.0. Облик кристалла обусловлен развитием граней (100), (110). Поверхность граней гладкая, блестящая. Наблюдаются включения кварца, эпидота, апатита, золота (в одном зерне). Содержание цирконов этого типа 5—10 % от общего состава содержания минерала в породе. Третий морфологический тип составляют прозрачные длиннопризматические кристаллы циркона светло-желтого цвета. Размер кристаллов 0.4—0.8 мм, коэффициент удлинения 2.0—4.0 (до 6.0). Под бинокуляром видна гладкая блестящая поверхность. Среди включений распространены образования кварца, апатита, эпидота. Содержание цирконов этого типа в среднем 5—10 % от общего объема минерала в породе.

Рис. 1. Геологическая карта Кожимского гранитного массива (по: Пыстин, Пыстина, 2011):

1 — слюдяно-кварцевые сланцы, зеленые ортосланцы, кварциты; 2 — слюдяно-кварцевые сланцы, порфиры, порфириты, прослои мраморов и кварцитов; 3 — граниты; 4 — габбро; 5 — геологические границы: а — стратиграфические и магматические, б — тектонические; 6 — элементы залегания плоскостных структур. Массивы (цифры в кружочках): 1 — Кузьпуаюский;

2 — Кожимский (название массивов по [12])

Fig. 1. The Kozhim granite massif (by Pystin, Pystina, 2011):

• 1    — mica-quartz shales, green ortoshales, quartzite; 2 — mica-quartz shales, porphyries, porphyrites, interlayers of marbles and quartzites; 3 — granites; 4 — gabbro; 5 — the geological boundaries: stratigraphic and igneous, b — tectonic; 6 — the occurrence of planar structures. The massifs (numerals in circles): 1 — the Kuzpuayu massif; 2 — the Kozhim massif (the names of the massifs by [12])

Результаты исследованияи их обсуждение

В настоящей работе мы остановимся на характеристике циркона второго морфотипа, среди включений которого при микрозондовом исследовании было обнаружено золото. Акцессорный циркон представляет собой темно-коричневый полупрозрачный короткопризматический кристалл (рис. 2, а) размером 0.04 мм и с коэффициентом удлинения 1.65. Растровые изображения получены в ЦКП «Геонаука» Института геологии Коми НЦ УрО РАН (комплекс Vega3 Tescan, аналитик С. С. Шевчук). Облик кристалла обусловлен развитием граней (110), (111), (100). Кристаллизация этого морфотипа происходила на начальной стадии формирования гранитного массива при температуре 700—900 °С и повышенной щелочности среды [2].

Включение золота (рис. 2, б) образовалось, судя по всему, во время роста циркона. Подобное выпадение золота из расплава могло произойти за счет повышения вязкости кремнистых расплавов и медленного падения растворимости с температурой. Также необходимо учитывать, что при восстановлении золота из расплавов оно не выпадает в осадок, а образует гидрозоли [5], которые, свою очередь, могли быть частью сложных силикатных термофлюидных сред с температурой около 800 °С, обогащенных кремнеземом, из которых формировались массивные включения кварца в гранитах [11]. Подобное предположение подтверж-

Рис 2. Акцессорный циркон из гранита Кожимского массива:

• а) циркон с выделениями кварца (Кв) и включением золота (Au); б) включение золота. 1—4 — точки определения химического состава минерала

Fig. 2. Accessory zircon from granite of the Kozhim massif.

• a) zircon with secretions of quartz (Кв) and inclusions of gold (Au); b) the inclusion of gold. 1—4 — the point determination of the chemical composition of the mineral.

The bitmap images obtained in the research Geosciences Institute of Geology, Komi science centre, Urals branch of RAS (complex Vega3 Tescan, analyst S. S. Shevchuk).

Химический состав циркона и золота, мае. %

Chemical compositions of zircon and the inclusion of gold, weight. %

Элемент Element	Циркон / Zircon			Золото / Gold	σ
	1	2	3	4
Zr	46.49	46.44	46.01	21.62	0.12
Si	16.55	16.74	16.93	8.05	0.17
O	32.02	31.55	31.47	18.15	0.08
Na	0.11	0.02	0.01	0.15	0.11
Al	0	0.02	0.08	0.06	0.09
K	0.01	0.02	0.01	0.06	0.08
Fe	0.14	0.08	0.01	0.02	0.14
Se	0.06	0.05	0.04	0.25	0.18
Y	0.46	0.48	0.47	0.26	0.25
Ce	0.13	0.51	0.31	0.33	0.21
Gd	0.18	0.19	0.34	0.06	0.25
Dy	0.01	0.09	0.15	0.11	0.25
Er	0.05	0.04	0.06	0.41	0.48
Yb	0.01	0.05	0.06	0.11	0.25
Hf	1.18	1.24	1.36	0.27	0.25
Th	0.22	0.28	0.26	0.26	0.25
U	0.58	0.52	0.54	0.05	0.25
Au	0	0	0	48.22	1.75
Сумма / Total	98.2	98.32	98.11	98.44	-

Примечание. 1—4 — точки определения химического состава минерала, а — приборная характеристика систематической погрешности методики анализа.

Designation. 1—4 — the point determination of the chemical composition of the mineral. а — the instrument characteristic systematic errors of the analysis techniques.

Note. Sampling site: on the left bank of the river Kozhim in 30 meters from the watershed and 1,200 meters below the mouth (massive gray-green granite). Microprobe analysis is performed at the Institute of Geology KSC UB RAS (Vega3 Tescan, analyst S. S. Shevchuk).

дается наличием выделений кварца в исследованном цирконе. Таким образом, присутствие в цирконе золота говорит о высоких температурах (800 °C и выше) минералообразующей среды и подтверждает предполагаемый температурный диапазон кристаллизации акцессорного циркона на раннемагматической стадии формирования гранитов Кожимского массива [2, 3].

Как правило, в составе золота в заметных количествах всегда отмечается серебро, содержание которого увеличивается от ранних генераций золота к более поздним [10]. В изученном включении (место отбора пробы — левый берег р. Кожим, в 30 м от водораздела и в 1200 м ниже устья; массивные серо-зеленые граниты) отсутствуют даже незначительные примеси Ag (см. таблицу, микрозондовый анализ выполнен в ЦКП «Геонаука» Института геологии Коми НЦ УрО РАН — комплекс Vega 3 Tescan, аналитик C. C. Шевчук). Это позволяет предположить, что небольшое количество золота присутствовало уже в высокотемпературном материнском расплаве. В цирконе и в золоте (с дополнительным составом циркона) отмечаются следы редких элементов иттриевой группы. К сожалению, включение золота в акцессорном цирконе настолько мало, что при микрозондовом анализе получилось определить химический состав только в одной точке золотины (составы в остальных точках характеризовались очень плохими суммами), что не позволило выявить особенности распределения редких земель.

Исследуемая золотина при полировке пробы не была вскрыта полностью, в результате чего представленный в таблице химический состав золота содержит и «наложившийся» состав циркона. При пересчете формулы циркона было выявлено наличие избыточного 14

кислорода, что позволяет предположить, что изученное включение представляет собой золото, покрытое тонкой пленкой оксида золота. Несмотря на то, что кислород инертен по отношению к золоту, образование такого оксида возможно при 500—700 °C в результате взаимодействия кислорода с атомами золота на его поверхности [4]. Это дает основание предположить, что в течение роста циркона температура минералообразующей среды могла снижаться до 700 °C и ниже.

Заключение

Таким образом, обнаруженное включение золота и его химический состав позволяют сделать вывод о кристаллизации изученного акцессорного циркона при температуре 800 °C и выше на раннемагматическом этапе формирования гранитов Кожимского массива и далее при снижении температуры до 700 °C и ниже на постмагматическом этапе.

Работа выполнена при финансовой поддержке Программы фундаментальных исследований РАН № 1518-5-17.