Взаимосвязь урана, золота, серебра, ртути и углерода

Уран является наиболее распространенным химическим элементом, радиоактивные свойства которого получили широкое практическое применение. Открыт в 1789 г. в урановой смолке Рудных гор немецким химиком М. Клапротом, назвавшим его в честь планеты Уран (“небесный металл” – пер. с греч.). Месторождения Рудных гор (Яхимов, Фрайберг) находятся в пределах Чешского массива и представлены уранинитовой и Ag-As-Co-Ni ассоциациями. Несколько столетий на месторождении добывалось серебро, и только позднее стал интенсивно добываться уран. Главные минералы руд: уранинит, пирит, самородное серебро, сульфосоли Ag, кварц, флюорит, карбонаты [1].

На Российском Дальнем Востоке выделяется ряд золоторудных месторождений, в которых просматривается взаимосвязь благородных и радиоактивных элементов. Большую роль при концентрировании полезных компонентов играют высокоуглеродистые вмещающие породы, что очень наглядно прослеживается на таких уникальных месторождениях как Сухой лог [2].

Установлено, что в Восточном Забайкалье большинство месторождений золота и серебра пространственно тяготеют к Монголо-Охотской сутуре [3]. В большинстве месторождений запасы серебра выше, чем запасы золота. Из месторождений данного типа наиболее крупным по запасам является Балейское золото-серебряное месторождение. Главный жильный минерал – кварц (50-99%), карбонаты (1-20%), гли- нистые минералы (1-20%); в промышленных участках жил присутствует адуляр (0,1-20%). Рудные минералы наряду с золотом представлены пиритом, марказитом, арсенопиритом, халькопиритом, пираргиритом, миаргиритом, фрейбергитом, антимонитом, тетраэдритом, галенитом, сфалеритом, гесситом, калаверитом, Количество сульфидов в балейских рудах в среднем равно 0,5-1,5%, лишь изредка оно достигает 3-5% [4].

С докембрийским магматизмом связаны достаточно распространенные месторождения железа. В железорудных месторождениях Амурской плиты часто встречаются месторождения Fe с Ti, в которых наряду с титаномагнетитом широко проявлен ильменит. Так, на докембрийском месторождении Куранах (р. Олекма, бассейн р. Лены) из 100 тысяч тонн перерабатываемой на фабрике руды получается около 60 тонн титаномагнетитового и до 6,5 тонн ильменитового концентрата. Для Куранах-ского месторождения характерно преобладание кристаллов мелкого вплоть до нано-размерного ильменита.

По данным нейтронно-активационного анализа (Ташкент, реактор), наряду с высоким содержанием в ильменитах Курана-ха Sc (54.1 г/т), Cr (28.2 г/т), Hf (23.9 г/т), Zr (2 г/т) и Sm (14.5 г/т) особое внимание заслуживает высокая по отношению к кларку земной коры концентрация в ильменитах Au (в 25 раз), U и Th в 2 раза [5].

В структурах Монголо-Охотского и Се-ленгино-Станового орогенных поясов находятся соответственно Кировское и Бере- зитовое золоторудные месторождения. Все повышенные концентрации золота, серебра и полиметаллов на Березитовом месторождении связаны с эксплозивными телами мезозойского возраста. Средние содержания благородных элементов в руде Au – 3 г/т, Ag – 14.3 г/т. Соотношение Au:Ag – 1:3-1:9. Руды Кировского месторождения отрабатывались с содержанием Au – 8.5 г/т и связаны с монцонит-гранодиоритовой интрузией, которая располагается в терригенных угеродистых толщах юры-нижнего мела, обогащенной радиоактивными элементами. Содержания радиоактивных элементов в метасоматитах

Березитового месторождения U до 6 г/т и Th до 22 г/т соответственно [6].

На Кировском месторождении ртуть постоянно присутствует в самородном золоте. Из этого месторождения были изучены шарики самородного железа в углеродистой матрице. Образцы состоят из природного материала земного происхождения, так как содержание Cr в них в 2 раза выше, чем Ni. Изученные образцы относятся хоть и к ранней, но достаточно низ-котмпературной стадии минерализации (300-200 0С начальная температура). На поверхности самородного железо были обнаружены фазы ртутистого золота.

1 Электронное изображение 1

20мкт

Рис. 1. Ртутистое золото в самородном железе с углеродистой матрицей

Таблица 1. Состав ртутистого золота и самородного железа

Спектр	C	O	Si	Cr	Mn	Fe	Ni	Ag	Au	Hg
Спектр 1	44.8	10.6		1.97		5.46	0.69	3.09	30.14	3.26
Спектр 2	42.38	9.88		1.77		4.58		3.1	33.9	4.39
Спектр 3	19.48	2.87	0.75	16.38	1.39	51.62	7.51

Ртутистое золото является более поздним и, по всей видимости, отлагалось в еще более низкотемпературных условиях. Руды месторождения также находятся в углеродистых черносланцевых толщах, с повышенным содержанием урана.

Если Забайкальские золото-серебряные месторождения как было сказано выше пространственно располагаются вдоль Моноголо-Охотского пояса, то месторождения Приамурья - Покровка, Пионер, Маломыр, Токур, Албын пространственно ближе к субмеридиональному направлению. В месторождениях Приамурья (Покровка, Пионер, Маломыр, Токур) по запасам серебра больше, чем золота и минералы золота в основном соответствуют электруму.

Восточнее есть ряд месторождений, в которых золотое оруденение также относится к золото-серебряной формации (Многовершинное, Белая гора, Майское). Месторождения локализуются в локальных интрузивно-вулканических структурах и малых интрузиях диорит-гранодиоритовой формации (Многовершинное). Иногда оруденение сосредоточено в околожерловых фациях кислых эффу-зивов (Белая гора). Рудные минералы – пирит, арсенопирит, пирротин, сфалерит, галенит, халькопирит, блеклые руды, реже аргентит, фрейбергит, пираргирит, петцит, гессит, висмутин и бурнонит. Отношение золота к серебру в рудах месторождений от 1:1 до 1:4 [7].

Для Охотско-Чукотского вулканогенного пояса особенно характерны месторождения золото-серебряной формации. К ним относятся: Дукат, Кубака, Джульетта и т.д.

Au-Ag-месторождение Дукат с запасами серебра около 16 тыс. тонн располагается в средней, наиболее широкой части Балы-гычан-Сугойского прогиба, который разделяет краевые блоки Азиатского континента с различным строением фундамента и примыкает с севера к окраинноконтинентальному Охотско-Чукотскому вулканическому поясу. Важнейшие рудные компоненты - серебро и олово. Месторождения серебра относятся к золотосеребряной, серебро-полиметаллической и олово-серебряной формациям. Дукатское рудное поле приурочено к раннемеловым породам, представленным калиевыми риолитами и угленосными осадочнометаморфическими толщами. Минерализация представлена самородным серебром, акантитом, пиритом, пирротином, из редкометальной группы присутствуют также Th, U, Zr, Nb, Ta РЗЭ. Содержания U и Th превышают средние значения для грани-тоидов и Земной коры в целом - в 2-5 раз [8].

Самое крупное на востоке России - На-талкинское месторождение относится к золото-кварцевым месторождениям терригенно-сланцевых поясов. Образование месторождения связано с осадочнодиагенетическими, флюидно-метаморфогенными и гидротермальными факторами. Сочетание этих факторов и наличие углеродистых комплексов и привело к концентрированию золота и образованию месторождения [9].

В Приамурье в рудах месторождений Нижнеселемджинского золоторудного узла были изучены цирконы с радиоактивными элементами. В составе цирконов, практически всегда фиксируется уран (рис. 2).

Рис. 2. Циркон с ураном в кварце

Таблица 2. Состав циркона

Спектр 1	O	Al	Si	Ca	Fe	Zr	Tc	Hf	Th	U	Сумма
Вес.%	33.4	0.96	13.69	0.84	0.93	40.53	1.24	5.58	1.46	1.33	100
Атом. %	66.3	1.13	15.47	0.67	0.53	14.10	0.40	0.99	0.20	0.18	100

Из руд Покровского месторождения ранее было изучено зерно самородного золота из более низкотемпературных минеральных ассоциаций. Для золотины характерен послойный механизм образования: наноразмерный слой золота покрывается слоем урана с углеродом, свинцом и золотом. В процессе роста золота происходило неоднократное чередование таких слоев [10].

Вмещающими толщами для всех месторождений Приамурья являются комплексы обогащенные углеродом. Месторождения находятся либо непосредственно в черносланцевых толщах (Маломыр, Албын, То-кур), либо в углеродистых песчаниках и алевролитах (Покровка, Пионер). Два последних месторождения расположены на западе Буреинской провинции МонголоОхотского золотоносного пояса [11]. И то су двух крупных интрузивных плит раннемеловых гранитоидов: Ольгинского и Сергеевского массивов, которые внедрились в верхнеюрские терригенные отложения наложенного Осежинского прогиба [12]. На рудную минерализацию Покровского месторождения так же повлияла купольная вулканическая структура кислого состава. Руды месторождений относятся к золото-серебряной формации. Если рассмотреть содержание элементов (табл. 3) из руд ряда месторождений Приамурья, то видно, что в первую очередь происходит концентрация благородных металлов, U и Th. Повышенные содержания радиоактивных элементов характерны как для руд, так и для черносланцевых толщ в которых эти руды находятся. Вмещающие углеродистые толщи изначально были обогащены ураном.

и другое находятся на юго-восточном мы-

Таблица 3. Содержание элементов в рудах месторождений Приамурья

Элемент	Пионер						Маломыр		Покровка
	УПА-218-А		УПА-227-4		УПА-230		Ум-21		Ф-11588
	С (г/т)	К.К.	С (г/т)	К.К.	С (г/т)	К.К.	С (г/т)	К.К.	С (г/т)	К.К.
Ag	23.7	316	0.34	4.5	1.1	13.3	0.58	7.7	4.6	61.3
Au	1.5	357	3.31	788	0.070	16.6	1.76	419	4.0	952
Pb	110	7.9	34.0	2.4	32.0	2.3	18.4	1.3	46.4	3.3
Th	20.8	2	15.6	1.5	13.6	1.3	12.6	1.2	4.6	0.4
U	4.2	1.5	6.0	2.1	4.5	1.6	2.3	0.8	2.3	0.8

Примечание:*Hg не определялась. С г/т – содержание в пробе., К.К. – коэффициент концентрации, который показывает отноше- ние содержания в пробе к среднему содержанию в породах

Среднее содержание берется по [13]. При определении содержаний элементов в пробах методом ICP-MS ртуть не определялась. Сложность определения ртути связана с тем, что еще в процессе подготовки к анализам при истирании проб ртуть улетучивается.

Кроме взаимосвязи золота, серебра и радиоактивных элементов похожая тенденция характерна и для ртути. Пример подобной тенденции можно наблюдать на месторождениях Унья-Бомского золоторудного узла. В Унья-Бомском рудном узле Приамурской золотоносной провинции вмещающими породами для руд являются позднепалеозойские и мезозойские черносланцевые толщи. Интрузивные образования редки. Рудоконтролирующее значение имеет субширотный Уньинский надвиг. По нему палеозойские песчаники надвинуты на мезозойские флишоидные образования. Рудопроявления золота представлены кварцевыми жилами. Руды золотокварцевые, малосульфидные. Рудные минералы: арсенопирит, шеелит, ферберит, галенит, самородное Au. В рудопроявле-ниях и россыпях установлено высокорту-тистое самородное Au. Высокое содержание Hg в самородном Au объяснено присутствием в пределах узла фронтальной части золоторудной колонны, за счет разрушения которой образовались богатые россыпи. В Унья-Бомском узле Приамурской провинции было изучено самородное золото наиболее типичных рудопроявле-ний – Алексеевского и Счастливого. Рентгеноспектральное исследование состава рудного самородного золота показало, что в нем Au (84-91%), Ag (6.7-7.66 %), Hg (1.72-9.37%) (табл. 4). Ртуть равномерно распределена по плоскости среза зерен золота. По краю зерен наблюдаются каймы, обогащенные ртутью. Равномерное повышение содержания Hg в самородном Au свидетельствует о значительной ее концентрации в золоторудных гидротермаль- ных растворах и одновременном отложении из них Au, Ag и Hg. При изучении золота из россыпей Унья-Бомского узла было установлено, что в россыпном золоте ртуть концентрируется в центральной части золотин. В высокопробной оболочке, характерной для россыпного золота концентрация ртути уменьшается до нескольких десятых долей процента. Таким образом, в Унья-Бомском узле развито оруденение золотокварцевой формации с высокопробным Au, отличающимся значительной примесью ртути. В формировании оруденения принимали участие гидротермальные флюиды, обогащенные не только Au, Ag, но и Hg [14].

Таблица 4. Состав ртутистого рудного Аи по данным электронного микрозондирования

Номер зерна	Содержание, масс, %
	Au	Ag	Hg	Сумма
1	89.25	6.75	3.86	99.86
	84.75	6.75	8.95	100.45
2	91.25	6.75	1.72	99.72
	84.00	6.7	9.37	100.07
3	89.54	7.66	2.94	100.14
	87.91	6.97	5.4	100.28
4	88.71	7.66	4.05	100.42
	87.07	6.95	6.5	100.52

Примечание: Над чертой – центр, под чертой – край зерна

Для вмещающих черносланцевых толщ руд Унья-Бомского золоторудного узла также характерны повышенные содержания урана.

Ртуть не только повсеместно встречается на золоторудных месторождениях, но может образовывать и собственные месторождения. Таким примером является месторождение Ланское на границе Амурской области и Хабаровского края. Месторождение находится в междуречье рек Се-лемджи и Уды. В ртути месторождения

Ланского по данным атомноабсорбционного анализа (ДВГИ ДВО РАН) содержания золота 22.7 г/т. и серебра 220 г/т.

Для месторождений золото-серебряной формации Востока России наблюдается взаимосвязь, урана, тория, золота серебра и ртути. Концентрация этих элементов с образованием рудопроявлений и месторождений происходила в восстановительных условиях черносланцевых толщ.