Взаимосвязь урана, золота и углерода в рудообразовании

Совместное нахождение урана и благородных металлов, в породах и рудах различных месторождений известно давно, самым ярким примером является крупнейшее в мире ураново-золоторудное месторождение Витватерсранд, где содержание U в руде в 2 раза больше чем Au. Визитная карточка Витватерсранда - это тонкие срастания золота с уранинитом [1].

Гигантские размеры месторождения бассейна Витватерсранд связаны с длительной историей его формирования (более трех миллиардов лет). Накопление отложений в пределах кратона началось еще в позднем архее и продолжилось в протерозое.

Месторождение представлено множеством протяженных мощных слоев (рифов) линзовидного переслаивания уран-золотоносных конгломератов, гравелитов кварцито-песчаников [2]. Важную роль в рудообразовании играют и углеродистые образования, с ними связано приблизительно 40% золота в рифах [3] , большая часть урана также встречается в углеродистых пластах. Генетическая связь U-Au-C прослеживается, прежде всего, на микро и наноуровне [4].

Основные ресурсы урана в России находятся на Дальнем Востоке. Этот же регион стоит на первом месте в России по разведанным запасам золота. Примером крупных, комплексных U-Au месторождений является группа месторождений Эль-конского горста (Центрально-Алданский район), разведанные здесь запасы урана составляют 342 тыс. т, с содержанием 0,147%, а геологические запасы золота -

191 тонна. По сравнению с кларком Au в земной коре концентрация благородного металла в этой структуре необычайно высока. На этих месторождениях наиболее четко прослеживается связь радиоактивных и благородных элементов в совместной миграции и локализации в рудах [5]

Золото-урановое оруденение Центрального Алдана могло быть продуцировано мантийными глубинными очагами. Данные месторождения приурочены к Центрально-Алданскому узлу наиболее интенсивного проявления мезозойской тектоно-магматической активизации щита. Это важнейшая особенность района, формирующая его металлогеническую позицию, определяется широким проявлением дифференцированного мезозойского субщелочного магматизма этапа активизации. В пределах этого узла, выделено два основных типа комплексного золото-уранового оруденения (эльконский и куранахский) [6], относящихся к позднемезозойской золото-урановорудной эпохе (190-100 млн. лет).

Отличительными чертами проявления крупнейшего золото-уранового оруденения Эльконского района являются:

Приуроченность комплексного оруденения к крупнейшим, омоложенным в мезозое региональным тектоническим зонам протерозойского заложения, и связанным с ними мезозойским тектоническим зонам, образующими на территории Эльконского горста гигантскую штокверковую рудоносную структуру.

Постоянное совместное присутствие в рудоносных зонах золотой минерализации, связанной с мощным непрерывным проявлением в них характерных щелочно-карбонатных пирит-карбонат-калишпатовых метасоматитов (элькони-тов) и наложенных на них урановорудных швов первоначально браннеритового состава.

Практическое отсутствие на всей территории горста зонального изменения минерального состава золотоносных метасома-титов и уранового оруденения, прослеженных по простиранию на расстоянии до 20-30 км, и на вскрытую скважинами глубину более 2 км [6].

Другим регионом России, известным совместным распространением крупных урановых и золоторудных месторождений, является область мезозойской ТМА Южного Забайкалья. В рудах, ныне основных по добыче урана в России, месторождений Стрельцовского рудного района, присутствуют проявления золотой минерализации, связанной с развитием урановоруд- ных прожилков с высоко золотоносным пирит-мельниковитовым агрегатом. Возраст оруденения этого района 140+10 млн. лет

Несмотря на многие спорные вопросы, одно является несомненным - генетическая связь U-Au-C прослеживается территориально на макроуровне (в масштабах планеты Земля), а в рудах на микро и наноуровне [7, 8].

На Дальнем Востоке в бассейне реки Амур неоднократно встречаются минералы, которые одновременно концентрируют и радиоактивные и благородные элементы (рис. 1 и 2). Так в ториевых монацитах фиксируются включения не только, лантаноидов и сульфидов (рис. 1 сп. 56-57), но и наноразмерное золото (рис. 2 сп. 3). Следует отметить, что все минералы-включения неразрывно связаны с углеродом, который также наблюдается во всех приведенных образцах (рис. 1 сп. 1-3, табл. 1, рис. 2 сп.2, табл. 2).

Рис. 1. В ториевом монаците (спектр 1) включения углерода, лантаноидов и галенита (спектр 2 и 3), с примесью Fe, Mn, Си, Zn и Sb.

Таблица 1.

Элемент	Спектр 1		Спектр 2		Спектр 3
	Вес. %	Атом. %	Вес. %	Атом. %	Вес. %	Атом. %
C	9.23	18.96	14.79	27.94	15.90	28.07
O	43.07	66.43	46.04	65.30	49.65	65.80
Al	0.34	0.31	0.33	0.28	0.34	0.27
Si	0.87	0.77	0.60	0.48	0.52	0.39
P	8.30	6.62	0.59	0.44	1.07	0.74
Ca	0.22	0.13
S			0.94	0.66	1.21	0.80
Mn			1.07	0.44	0.60	0.23
Fe	1.82	0.80	0.77	0.31	0.60	0.23
Cu			0.57	0.20	0.52	0.17
Zn			0.57	0.20	0.34	0.11
Sb			0.70	0.13	0.42	0.07
La	11.70	2.08			1.39	0.21
Ce	15.66	2.76			2.08	0.31
Nd	2.83	0.48
Pb	2.11	0.25	33.03	3.62	25.36	2.60
Th	3.85	0.41

Рис. 2. В монаците (спектр1) включения углерода (спектр 2) содержат кристаллы самородного нанозолота, с примесью Сu и Ag (спектр 3)

Таблица 2.

Спект р	Элементы, содержание атома									рные, %
	C	O	Al	Si	P	Ni	La	Ce	Nd	Fe	Cu	Ag	Au	Th
Сп. 1		48.3 2		0.2 4	12.0 8	0.0 3	11. 1	10. 3	8.0 7					9.8 6
Сп. 2	95.3 6	1.3	0. 6	0.6 5				0.4 2		1.6 7
Сп. 3											53.4 3	11.4 5	35.1 2

Рис. 3. В самородном золоте включения углерода и урана (спектр 1)

В свою очередь не однократно в самородном золоте фиксируются включения углерода и урана (рис. 3, сп. 1) [8].

Приведенные данные также подтверждают генетическую связь радиоактивных элементов с благородной минерализацией и углеродом.

Еще один элемент неразрывно связанный с цепочкой U-Au-C это Fe. При высоких температурах, близких к плавлению, растворимость золота в железе доходит до 28%, а железо растворяется в золоте более чем на 30%.

Первым отметил сидерофильные свойства золота Виктор Морис Гольдшмидт. В. Гольдшмидт, К. Петерс, Ида и Вальтер Ноддаки провели обширные исследования не только по определению валового содержания золота и платиноидов в железных метеоритах, но и фазах разного состава, По их данным, в железо-никелевой фазе среднее содержание Au в г/т, а в троилите – 1,25 г/т, в шрейберзите метеоритов – 0,1 г/т [9]. Вышеназванные исследователи не только установили необычно высокое содержание благородных металлов в железных метеоритах, но и последовательное уменьшение содержания золота и платиноидов от фазы железной, к железосульфидной до силикатной фазы.

В настоящее время имеется большое количество точных определений содержания золота в метеоритах разного состава, которые в общем виде однозначно свидетельствуют, что в среднем золота в них, примерно, в 100 раз больше, чем в породах земной коры.

Кларк золота в земной коре 4,2-10,7% [10]. За многие годы накоплено огромнейшее количество определений кларковых содержаний золота в главных типах магматических пород из которых можно сделать следующие выводы:

• 1)    кларк золота пород земной коры примерно на два порядка беднее кларков этого металла метеоритов и ниже атмосферы Солнца;

• 2)    содержание золота в магматических породах закономерно уменьшается от ультраосновных пород, через основные и средние, с минимумом держания в кислых породах;

• 3)    падение содержания золота в породах четко коррелируется с уменьшением содержания в них железа и ростом кислорода [11].

Таким образом, даже при столь низком кларке золота в горных породах земной коры четко просматривается сродство золота и железа.

Наиболее ярким примером этого сродства – являются архейско-нижнепротерозойские месторождения железистых кварцитов (в России – месторождения КМА, Балтийского и Алданского щитов, на Украине – Криворожья, Приазовья; за рубежом – железорудные месторождения Бразилии, Индии, ЗападноАвстралийского и Канадского щитов). Кроме того, что железистые кварциты содержат подавляющее число (до 78%) мировых запасов железных руд [12], они включают около 5% от общего числа промышленных золоторудных объектов [13; 14]. За рубежом около 25% годовой добы- чи золота обеспечивают стратиформные месторождения полосчатых железистых кварцитов.

Широкое присутствие в железорудных месторождениях мира попутного золото- и золото- платинометального оруденения, закономерности геохимических связей благородных металлов и железа в рудообразующих процессах достаточно полно освещены в литературе [15].

По данным А.А. Маракушева [16], магмы, обогащённые закисным железом, достаточно легко окисляются, образуя разно- образные типы магнетитовых руд, в которых магнетит и другие рудные минералы становятся концентраторами золота. Количество золота в магнетитах может составлять 0,07 г/т и более.

Благородные металлы и уран концентрируются не только в минералах железа но и в самородном железе. Так в самородных железных шариках из руды Кировского месторождения имеются включения сфероидов разного размера самородного золота (типа «звездное небо») и урана (рис. 4, табл. 3).

Рис. 4. В самородном железе (сп. 1): а) сфероидальное нанозолото внутри многослойного углеродного фуллерита (сп. 2); б) многочисленные сфероиды золота (типа «звездное небо») (сп. 3) и наночастицы урана (сп. 4). Увеличение х 7000.

Таблица 3.

Спектр	Элементы, содержание в масс, %
	C	O	Na	Si	S	Cr	Mn	Fe	Cu	Sr	Y	Ag	Sb	W	Au	Hg	Pb	U
Сп, 1	4,64	20,38	1,85		0,41	1,85	2,04	42,867	0,87	2,29			4,34	18,40
Сп, 2	2,0	0,11						6,17	1,42			5,94			71,56	13,4
Сп, 3	3,57	1,22		0,08				6,83				3,73		1,90	73,67	9,0
Сп, 4	9,99	15,84						4,85			1,09			2,16	0,92		1,24	63,9

Таким образом, взаимосвязь урана, зо- рассмотренных нами месторождениях од-лота и углерода в образовании минералов нозначно подтверждается.

и руд на нано- микро- и макроуровне на