Уран и торий во вмещающих комплексах золоторудного месторождения пионер

Автор: Моисеенко Н.В.

Журнал: Международный журнал гуманитарных и естественных наук @intjournal

Статья в выпуске: 12-3 (63), 2021 года.

Бесплатный доступ

Установлены концентрации радиоактивных, редких и рудных элементов в осадочно-терригенных разностях пород и магматических породах среднего и кислого состава золоторудного месторождения Пионер. Все вмещающие комплексы обогащены рудными компонентами и обеднены Sr, Y, Zr и тяжелыми лантаноидами. Магматические породы кислого состава характеризуются низкими содержаниями Th и U. Показано что в пелитовых осадках с повышенным содержанием углерода существует стойкая положительная корреляция между золотом и радиоактивными элементами.

Уран, торий, корреляция, осадочные породы, магматические породы, золоторудное месторождение

Короткий адрес: https://sciup.org/170192850

IDR: 170192850

Текст научной статьи Уран и торий во вмещающих комплексах золоторудного месторождения пионер

Вмещающие комплексы золоторудных месторождений представляют интерес как с точки зрения влияния метасоматических и рудных процессов на окружающие породы, так и с точки зрения источников рудного вещества при образовании золоторудной минерализации.

С целью исследования радиоактивных и редких элементов во вмещающих комплексах золоторудных месторождений были исследованы образцы и пробы с золоторудного месторождения Пионер (Приамурье).

Пробы и образцы были изучены аналитическими методами. С помощью минералогического анализа (ИГиП ДВО РАН) была получена информация о процентном содержании разных минералов в пробах. Рентгенофлуоресцентным методом (АЦ МГИ ИГиП ДВО РАН) было установлено содержание основных породообразующих элементов. Для определения содержания радиоактивных, редкоземельных, редких и рудных элементов использовался метод масс-спектрометрии с индуктивносвязанной плазмой (ICP-MS). Содержания золота и серебра получены с помощью атомно-абсорбционного анализа (АЦ МГИ

ИГиП ДВО РАН). С помощью программы STATISTICA-6 были выявлены корреляционные связи урана и тория с другими элементами.

Основными объектами исследований послужили вмещающие комплексы Пионерского золоторудного месторождения, которые состоят из осадочно-терригенных образований верхней юры, и средних и кислых магматических комплексов верхнеюрского и мелового возраста. Первые сложены песчаниками, алевролитами и аргиллитами аякской свиты. Вторые представлены позднеюрскими субщелочными гранит-порфирами, раннемеловыми диоритами и гранодиоритами Ольгинского массива Верхнеамурского комплекса и диорит-порфиритами и андезитами Бурин-динского комплекса [1].

С целью изучения концентраций элементов во вмещающих комплексах их содержания были пересчитаны к среднему содержанию в идентичных породах верхней континентальной коры [2]. Для всех вмещающих пород намечается тенденция к концентрированию или рассеиванию различных элементов (табл. 1).

Таблица 1. Коэффициенты концентраций редких и радиоактивных элементов во вме- щающих комплексах золоторудного месторождения Пионер

Элемент	1	2	3	4	Элемент	1	2	3	4
	(КК)	(КК)	(КК)	(КК)		(КК)	(КК)	(КК)	(КК)
Li	1.5	0.9	1.5	2.3	La	1.49	0.72	0.46	0.88
Sc	1.2	0.7	1.2	0.9	Ce	1.67	0.97	0.54	1.06
V	0.8	0.8	0.8	1.5	Pr	1.53	0.79	0.35	1.39
Cr	0.6	0.5	3.8	4.8	Nd	1.64	0.87	0.51	1.10
Co	0.7	0.7	1.2	1.0	Sm	1.36	0.78	0.51	0.98
Ni	0.6	0.6	1.3	0.6	Eu	1.03	0.84	0.42	0.83
Cu	0.7	1.1	0.9	0.8	Gd	1.37	0.88	0.37	0.78
Zn	1.1	1.3	2.6	2.8	Tb	0.78	0.85	0.28	0.71
As	7.9	14.4	18.3	43.9	Dy	1.06	0.90	0.20	0.95
Se	10.4	3.3	11.1	16.7	Ho	0.39	0.89	0.11	0.75
Rb	2.8	1.8	1.5	2.2	Er	0.73	1.29	0.15	0.74
Sr	0.5	0.6	0.9	0.8	Tm	0.80	0.70	0.15	0.57
Y	0.5	0.7	0.2	0.8	Yb	0.99	0.99	0.21	0.81
Zr	0.4	0.7	0.4	0.5	Lu	0.89	0.96	0.13	0.68
Nb	1.5	1.2	0.2	0.4	Hf	0.6	0.7	0.3	0.5
Mo	1.1	1.3	0.4	1.4	Ta	0.8	0.7	0.2	0.5
Ag	14.1	2.4	6.3	4.7	W	2.3	1.6	2.0	2.6
Cd	0.2	0.2	0.7	0.9	Hg	1.0	0.3	0.5	0.8
Sn	1.0	1.1	0.6	0.8	Pb	2.6	2.5	2.1	2.1
Sb	31.3	10.6	29.8	24.8	Bi	3.9	1.2	1.6	6.8
Cs	0.9	1.4	0.5	0.8	Th	1.7	1.0	0.4	1.8
Ba	1.4	0.9	1.2	1.4	U	1.3	1.0	0.3	2.1

Примечание: 1 – песчаники, 2 – алевролиты, 3 –интрузии кислого состава, 4 – интрузии среднего состава; (КК) – среднее содержание элементов (по медиане) во вмещающих породах к среднему содержанию элементов в породах верхней континентальной коры

Из транзитных элементов происходит концентрация лития. Из крупноионных литофилов во всех породах проявляет тенденцию к накоплению рубидий, а к рассеиванию стронций. Барий концентрируется во всех комплексах кроме пелитовых осадков, а цезий только в них. Из высокозарядных элементов иттрий, циркон, гафний и тантал имеют коэффициенты концентраций значительно ниже единицы, что касается ниобия, то он накапливается в осадочно-терригенных толщах и рассеивается в магматических породах. Концентрации редкоземельных элементов уменьшаются от легких лантаноидов к тяжелым лантаноидам. В песчаниках и магматических породах среднего состава содержания легких лантаноидов близки к среднему содержанию в идентичных породах верхней континентальной коры, в породах кислого состава содержания значительно ниже единицы. Уран и торий имеют повышенные концентрации в песчаниках и магматических комплексах среднего состава и низкие концентрации в гранит - порфирах.

Рудные элементы концентрируются во вмещающих комплексах по-разному. Самые высокие концентрации были установлены для мышьяка, сурьмы, селена, серебра, золота и теллура. Более низкие содержания, но тоже повышенные для всех пород, у висмута, вольфрама, свинца и цинка. Наиболее низкие концентрации у кадмия, а в магматических породах еще и у олова. Ванадий, хром, кобальт и никель не имеют тенденцию к накоплению в осадочных комплексах месторождения, в свою очередь, эти элементы в гранит - порфирах, гранодиоритах, диоритах и диорит – порфиритах характеризуются повышенными содержаниями, особенно это касается хрома. В основном породы обогащены элементами, которые являются сопутствующими для золотой минерализации месторождения.

С применением программы STATISTI-CA-6 были установлены корреляционные связи Th и U с редкими и редкоземельными элементами. Результаты пересчетов представлены в таблице 2.

Таблица 2. Коэффициенты корреляций Th и U с редкими и редкоземельными элемен- тами в породах месторождения Пионер

Элемент	песчаники		аргиллиты		интрузивы кислого состава		интрузивы среднего состава
	(r-0.61)		(r-0.71)		(r-0.66)		(r-0.5)
	Th	U	Th	U	Th	U	Th	U
Li	-0.11	0.11	0.33	0.57	-0.08	0.05	0.21	0.30
Be	0.33	0.25	0.26	0.71	0.05	-0.02	0.30	0.47
Sc	0.35	0.16	0.79	0.60	0.68	0.42	0.33	0.36
V	0.28	0.25	0.45	0.79	0.38	0.28	0.14	0.34
Cr	-0.45	-0.13	0.12	-0.17	0.18	0.45	0.58	0.63
Co	0.21	0.18	0.62	0.14	0.08	0.40	0.39	0.46
Ni	0.05	0.50	0.26	-0.12	0.23	0.43	0.50	0.53
Cu	0.21	0.49	0.31	0.29	-0.15	-0.17	0.33	0.47
Zn	-0.05	0.19	0.50	0.50	-0.08	-0.17	0.62	0.75
Ga	0.24	0.01	0.60	0.60	0.02	-0.17	0.43	0.51
As	0.27	0.13	0.02	-0.31	-0.23	-0.03	0.04	0.20
Se	0.35	-0.04	0.90	0.79	-0.40	-0.26	0.19	0.47
Rb	0.12	-0.03	0.36	0.55	0.23	0.43	-0.04	0.01
Sr	0.03	0.40	0.17	-0.48	-0.08	0.35	0.12	0.11
Y	0.38	0.66	0.31	-0.21	0.03	0.65	0.30	0.46
Zr	0.49	0.72	0.33	0.38	-0.08	0.53	0.08	0.07
Nb	0.74	0.67	0.29	0.74	0.40	0.68	0.74	0.82
Mo	-0.21	-0.11	0.36	0.00	-0.05	0.13	0.47	0.45
Ag	-0.42	-0.20	0.24	0.02	-0.42	-0.55	0.20	0.33
Cd	-0.25	0.16	0.50	0.43	-0.68	-0.62	0.51	0.64
Sn	0.40	0.38	-0.05	0.50	-0.05	-0.12	0.67	0.81
Sb	0.09	-0.26	-0.12	0.55	0.22	-0.10	-0.02	0.24
Te	-0.20	-0.29	0.40	-0.10	-0.17	0.42	-0.08	0.10
Cs	0.36	0.16	0.57	0.69	0.43	0.10	-0.01	-0.12
Ba	0.20	0.70	0.40	0.02	0.38	0.23	0.43	0.43
La	0.45	0.16	0.67	0.38	0.67	0.52	0.59	0.74
Ce	0.50	0.25	0.76	0.48	0.77	0.37	0.56	0.70
Pr	0.49	0.34	0.79	0.43	0.70	0.53	0.61	0.72
Nd	0.57	0.49	0.57	0.26	0.70	0.42	0.51	0.64
Sm	0.54	0.62	0.79	0.24	0.73	0.45	0.51	0.66
Eu	0.33	0.31	0.48	0.24	0.57	0.65	0.42	0.53
Gd	0.42	0.60	0.67	0.21	0.57	0.82	0.40	0.52
Tb	0.51	0.59	0.48	0.00	0.22	0.85	0.34	0.46
Dy	0.49	0.67	0.48	-0.05	0.15	0.65	0.30	0.44
Ho	0.58	0.70	0.62	0.07	0.02	0.68	0.34	0.44
Er	0.56	0.74	0.62	0.07	0.07	0.67	0.28	0.41
Tm	0.59	0.75	0.69	0.40	-0.03	0.65	0.29	0.46
Yb	0.66	0.76	0.55	0.29	0.12	0.53	0.29	0.44
Lu	0.72	0.77	0.79	0.74	0.15	0.63	0.27	0.45
Hf	0.53	0.73	0.07	0.26	-0.08	0.53	0.31	0.25
Ta	0.74	0.79	0.21	0.69	0.38	0.45	0.81	0.77
W	0.00	-0.04	-0.19	-0.05	0.23	0.33	0.68	0.83
Au	0.06	0.11	0.71	0.81	0.17	0.05	0.22	0.24
Hg	0.16	0.10	0.00	0.29	-0.17	-0.78	0.06	0.32
Tl	-0.11	-0.10	-0.43	-0.07	-0.40	-0.15	-0.09	-0.05
Pb	-0.31	0.15	0.50	0.29	0.20	0.03	0.56	0.64
Bi	-0.23	-0.15	0.79	0.45	-0.28	-0.87	0.18	0.32
Th	1.00	0.61	1.00	0.71	1.00	0.35	1.00	0.88
U	0.61	1.00	0.71	1.00	0.35	1.00	0.88	1.00

Примечание: r – коэффициент корреляции;

В песчаниках установлена положительная корреляция у урана с иттрием, цирконием, ниобием, барием, гафнием и танталом, у тория только с ниобием и танталом. Слабоположительная корреляция отмечена у урана с литием, бериллием, стронцием и цезием. Похожая корреляция прослежива- ется у тория с бериллием, рубидием, стронцием, иттрием, цирконием, цезием, барием и гафнием. Слабоотрицательная корреляция у тория с литием, у урана с рубидием. В целом у элементов корреляция с ураном выше, чем с торием.

В алевролитах есть четкая корреляции между ураном и такими элементами как бериллий, ниобий, цезий и тантал. Существует слабоположительная связь у урана и тория с литием, рубидием, цирконием, гафнием, барием. У тория дополнительно к предыдущему ряду элементов с бериллием, стронцием, иттрием, ниобием, цезием и танталом. Слабоотрицательная корреляция характерна только для урана со стронцием и иттрием. В целом у урана – просматривается положительная, у тория – слабоположительная корреляция.

В кислых магматических породах у тория нет четкой положительной связи с элементами, у урана установлена положительная связь с иттрием и ниобием. Близко к положительной корреляции с ураном лежат значения тантала, циркония и гафния, с торием – тантала. Рубидий, цезий, барий, литий и бериллий с ураном, и иттрий с торием, характеризуются слабоположительной корреляцией. Слабоотрицательная корреляция с торием отмечена для лития, стронция, циркония и гафния. В кислых магматических породах вышеперечисленные элементы имеют корреляцию с ураном выше, чем с торием. Важно отметить низкую корреляцию между ураном и торием (r – 0.35).

В магматических породах среднего состава обнаружена положительная корреляция радиоактивных элементов с ниобием и танталом. Слабоположительная связь с литием, бериллием, иттрием, барием, гафнием, стронцием и цирконием. Торий с рубидием, а уран с цезием имеют слабоотрицательную корреляцию. Можно отметить близкие корреляции для тория и урана с элементами.

В песчаниках отсутствует положительная корреляция радиоактивных и магмато-генных элементов. Слабоположительная корреляция урана и тория наблюдается с такими элементами как скандий, ванадий, кобальт и никель, слабоотрицательная с хромом. В целом для песчаников прослеживаются слабые корреляционные связи с ураном и торием.

В аргиллитах присутствуют положительные корреляционные связи тория со скандием и слабоположительные с кобаль- том ванадием, хромом и никелем. Отрицательных значений корреляции у тория нет. Уран имеет положительную корреляцию с ванадием. У урана отмечена слабоположительная корреляция с теми же элементами что и у тория и слабоотрицательная с хромом и никелем. В основном у алевролитов и аргиллитов с торием корреляция выше, чем с ураном.

В гранитах наблюдается положительная корреляция тория со скандием, кроме этого отмечена слабоположительная совместная корреляция урана и тория с ванадием, хромом, кобальтом и никелем, а урана дополнительно со скандием. В среднем, в гранитах корреляционные значения урана выше, чем у тория.

Наиболее высокая корреляция тория и урана с магматогенными элементами отмечена у магматических пород среднего состава (диоритов, диорит-порфиритов) положительная с хромом и никелем, средняя – с кобальтом, скандием и ванадием.

В песчаниках у радиоактивных элементов происходит увеличение корреляции от легких лантаноидов к тяжелым лантаноидам. Торий имеет положительную корреляцию только с иттербием и лютецием, у урана она начинается с гадолиния и продолжается до лютеция. Самые низкие значения корреляции у радиоактивных элементов с европием. У тория выше корреляция с легкими лантаноидами у урана наоборот.

В алевролитах и аргиллитах для тория и урана наблюдается уменьшение корреляции от легких лантаноидов к промежуточным лантаноидам. У тория от положительных значений с церием и празеодимом корреляция понижается до минимальных значений у тербия и диспрозия. Далее происходит повышение корреляции с положительным значением у лютеция. У урана наблюдается похожая картина, но в отличие от тория тербий и диспрозий имеют слабую отрицательную корреляцию. В алевролитах у всех редкоземельных элементов корреляция с торием выше, чем с ураном.

В кислых магматических породах у тория происходит падение корреляции от легких редкоземельных элементов к тяже- лым элементам. Положительная корреляция фиксируется от лантана до самария. Далее спад корреляции до тулия (-0.03) и слабоположительная корреляция с иттербием и лютецием. У урана отмечается рост корреляции от лантана до тербия, а начиная с европия, все редкие земли имеют положительную корреляцию с ураном. У легких лантаноидов корреляция выше с торием, а у тяжелых с ураном.

В магматических породах среднего состава у тория с ураном корреляционная картина очень похожа. Происходит постепенное понижение значений корреляции от легких редких земель к тяжелым лантаноидам. У тория положительная корреляция от лантана до самария. У урана от лантана до гадолиния. У всех редкоземельных элементов корреляция выше с ураном, чем с торием.

В песчаниках месторождения нет рудных элементов, имеющих положительную корреляцию с торием и ураном (рис. 1). Слабоположительная корреляция у обоих радиоактивных элементов с медью, оловом, мышьяком, золотом и ртутью. Дополнительно у урана с цинком, кадмием и свинцом, у тория – сурьмой и селеном. Молибден, серебро, теллур, висмут, цинк, кадмий и свинец имеют слабоотрицательную корреляцию с торием. У урана в эту группу вместо цинка, кадмия и свинца попадают селен и вольфрам. В песчаниках нет элементов, имеющих отрицательную корреляцию с торием и ураном. Песчаники характеризуются слабыми корреляциями рудных и радиоактивных элементов.

Из рудных элементов в алевролитах (рис. 2) имеют стойкую положительную связь с ураном и торием – селен и золото, висмут дополнительно с торием. Торий имеет также слабоположительную корреляцию с медью, цинком, кадмием, свинцом, молибденом, серебром и теллуром. Уран с медью, цинком, кадмием, свинцом оловом, сурьмой, ртутью и висмутом. Слабоотрицательная связь у тория с вольфрам, оловом, сурьмой, урана с вольфрамом, мышьяком и теллуром.

В кислых магматических комплексах месторождения отсутствует положительная связь тория и урана с рудными элементами (рис.3). Вольфрам, сурьма, золото и свинец имеют слабоположительную связь с торием. Вольфрам, молибден и теллур с ураном. Медь, цинк, мышьяк, селен, олово, молибден, теллур, ртуть и висмут характеризуются слабоотрицательной связью с торием. Медь, цинк, мышьяк, селен, олово и сурьма с ураном. Отрицательная корреляция у тория с кадмием, у урана кроме кадмия с ртутью и висмутом и близко к отрицательной с серебром. Большая часть элементов в кислых магматических породах склонна к отрицательной корреляции с ураном и торием.

Рис. 1. Диаграмма корреляций Th и U с рудными элементами в песчаниках. Примечание: r – коэффициент корреляции; песчаники (r-0.61).

■ Th еи

Г

Рис. 2 Диаграмма корреляций Th и U с рудными элементами в углеродистых алевролитах и аргиллитах. Примечание: r – коэффициент корреляции; алевролиты (r-0.71).
■ Th еи

Г

Рис. 3. Диаграмма корреляций Th и U с рудными элементами в магматических породах кислого состава. Примечание: r – коэффициент корреляции; гранит-порфиры (r-0.66)

В диоритах и диорит-порфиритах месторождения положительную и близкую к положительной корреляцию с торием и ураном имеет целый ряд элементов: цинк, кадмий, олово, вольфрам, свинец, медь, молибден и селен (рис. 4). Слабоположи- тельную – серебро, золото, висмут, ртуть. Для урана – сурьму и теллур. Слабоотрицательная корреляция у тория с сурьмой и теллуром. Большая часть элементов имеет положительную корреляцию с ураном и торием.

Рис. 4. Диаграмма корреляций Th и U с рудными элементами в магматических породах среднего состава. Примечание: r – коэффициент корреляции; диорит-порфириты (r-0.5).

Вмещающие комплексы золоторудного месторождения Пионер обогащены рудными компонентами и обеднены Sr, Y, Zr и тяжелыми лантаноидами. Магматиче- низким коэффициентом корреляции (r0.35). В углеродистых алевролитах и аргиллитах с повышенным содержанием углерода (Сорг = 1.07%) существует стойкая ские породы кислого состава характери- положительная корреляция между золотом зуются низкими содержаниями Th и U и и радиоактивными элементами.

Список литературы Уран и торий во вмещающих комплексах золоторудного месторождения пионер

Золоторудные месторождения России / под ред. М.М. Константинова. - М.: Акварель, 2010. - 349 с.
Григорьев Н.А. Распределение химических элементов в верхней части континентальной коры. - Екатеринбург: УрО РАН, 2009. - 382 с.
EDN: QKJCYX

Статья научная