CC BY
108
ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
2011 Геология Вып. 3 (12)
ГЕОЛОГИЯ, ПОИСКИ И РАЗВЕДКА ТВЁРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ, МИНЕРАГЕНИЯ
УДК. 553.087
Концепция направленного формирования россыпных месторождений на примере техногенных россыпей золота
В.А. Наумов3, О.Б. Наумоваь
^Естественнонаучный институт Пермского госуниверситета. 614990, Пермь, ул. Генкеля, 4. E-mail: [email protected] ^Пермский государственный университет. 614990, Пермь, ул. Букирева, 15 E-mail: [email protected]
(Статья поступила в редакцию 2 апреля 2011 г.)
Показаны техногенные процессы, происходящие под влиянием гипергенеза в отвалах россыпей золота. Рассмотрена возможность направленного формирования концентраций и месторождений полезных ископаемых в техногенных отвалах. Ключевые слова: техногенные отвалы, техногенные россыпи, техногенез, самородное золото.
При формировании техногенных месторождений происходят геологические процессы, связанные с водным и воздушным преобразованием пород отвалов, ги-пергенным изменением состава пород, выведенных на дневную поверхность, новыми параметрами давления и температур. Изменяются окислительновосстановительные и другие физикохимические условия среды (электрические, электромагнитные, гравитационные поля). На отвалы воздействуют поверхностные и подземные воды, атмосферные осадки и другие факторы.
Законы формирования техногенных объектов определяются: 1) природными закономерностями размещения первичных месторождений, особенностями распределения и формами нахождения в них полезных компонентов; 2) технологиями переработки минерального ресурса; 3) процессами преобразования обогащенного вещества в системе сформированных
Развитие горного производства исторически сопряжено с созданием техногенных отвалов - продуктов горного передела. Извлекается лишь незначительная часть полезной составляющей минеральных ресурсов. Технологии разработки месторождений не обеспечивают полное извлечение полезных продуктов. Большая их часть остается в недрах, не менее значительная часть полезных компонентов поступает в отвалы. Даже после открытия первых россыпей золота на Урале в XIX веке первоочередными объектами были «хвосты» переработки первичных россыпей. Таким образом, при разработке месторождений в недрах и хвостохранили-щах человечество сохраняет часть полезных продуктов основного производства. В процессе образования отвалов ведется неосознанное формирование техногенных месторождений.
© Наумов В.А., Наумова О.Б., 2011
техногенных образований, которые традиционно отождествляют с техногенными процессами.
Следует разделять процессы и понятия техногенеза и техногеогенеза. Техногенез - деятельность человека, вооруженного техникой [2]. Техногеогенез - процессы преобразования вещества, накопленного в результате технической деятельности человека [3]. Таким образом, взаимоотношения природных (геологических) и техногенных процессов следует четко разделять, оставляя за каждым из них свою функцию:
ТП = ТДЧ + ТГП, (1)
где ТП - техногенные процессы;
ТДЧ - техническая деятельность человека, вооруженного техникой, новый геологический агент (разрушение, перенос, аккумуляция);
ТГП - техногеогенные процессы, протекающие в теле отвалов.
При этом
ТГП = ПГП, (2)
где ПГП - природные геологические процессы.
Природные процессы, изменяющие породы и минералы в новых условиях и оказывающие негативное воздействие на окружающую среду, изучены на угольных отвалах и продуктах разработки рудных объектов многими исследователями. Процессы гипергенного изменения пород и минералов могут быть рассмотрены как позитивный элемент направленного формирования тех или иных концентраций и даже месторождений полезных ископаемых. На сегодняшний день мы имеем немало примеров того, как на месте техногенных отвалов формируются техногенные месторождения того или иного сырья, имеющие важное народно-хозяйственное значение.
Так, при разложении сульфидов (пирита) угольных месторождений в современном аллювии рек формируются залежи железных руд (Кизеловский угольный бассейн, долина р. Косьвы). Гравийногалечный и песчаный материал русловых отложений и глинистая часть пойменного
аллювия в долине р. Косьвы ниже г. Губа-хи практически до самого устья обогащены гидрооксидами железа.
Техногенные россыпи золота и платиноидов Урала рассматриваются нами как объекты, сформированные человеком при неосознанном управлении их концентрированием. В них золото подвергается механической дифференциации, на него влияют физико-химические и биологические процессы. Формируются и преобразуются концентрации новообразованных агрегатов золота [1, 2, 4, 8]. Все это служит практическими предпосылками для управления процессами распределения свободного золота в техногенных условиях.
Ведущая роль в направленном формировании россыпей принадлежит техногео-генным процессам. Техногеогенез здесь рассматривается как сжатый во времени и локализованный в пространстве гипергенез, проявляющийся в результате реакции поднятых из недр пород на новые условия среды и выражающийся в изменении их строения и состава, а также преобразовании полезных компонентов [7].
Процессы физико-химического преобразования вещественного состава россыпей (высвобождение зерен из глинистых агрегатов, сростков и др.) и золота (переход в коллоидное состояние, растворение и отложение, сорбция, замещение и др.), проявляющиеся при разработке золотосодержащих объектов, приводят к высвобождению и перераспределению концентраций тонкодисперсного золота на геохимических барьерах. Закономерности этих процессов детально не изучены. Вероятно положительное влияние органики и бактерий.
Изучение золотоносных фаз из техногенных россыпей и образований Урала показало, что повышение концентрации и новообразование золота происходят при разных условиях в течение короткого отрезка времени (1-5 лет).
Проведены наблюдения в одном из цехов шлихообогатительной установки (ШОУ) золотодобывающего прииска. Зо-
лото обрабатывалось кислотами в бетонном бункере. Происходило взаимодействие золотосодержащих растворов с карбонатной составляющей бетона. На карбонатном геохимическом барьере золото восстановилось до металлического. Стенки бункера интенсивно корродировались, за первый год работы при чистке бункера извлечено несколько сотен граммов золота. При дальнейшей работе ШОУ такого количества золота в бункере не наблюдалось.
Изучение минералогических особенностей техногенных частиц отвалов россыпей показало, что в них наблюдается массовое замещение золотом поверхности медной проволоки. Золото установлено на медных проволочках с диаметром от 0,5 до 2 мм. Доля золота на них составляла до 50 % массы. Следует отметить, что такой процесс замещения не является минералогической редкостью, а носит достаточно устойчивый массовый характер.
Повышенную золотоносность свинцовой дроби, попавшей в техногенные отвалы золотоносных россыпей, а также минералов, генетически связанных со свинцом, отмечали многие исследователи. Содержание золота в дроби достигает 20 кг/т. Нами установлены вторичные минералы свинца в ажурной золотой матрице, где весовая доля золота составляет не менее 20 % [2].
Процессы преобразования золота могут приводить как к укрупнению, так и к измельчению зерен. Основным механизмом укрупнения зерен является их цементация пленками амальгамы, где в единый агрегат «спаяны» зерна с разной пробностью. На поверхности зерен часто встречаются наросты и новообразования, фиксируемые под сканирующим микроскопом (рисунок). При этом видны участки послойных новообразований микронных размеров. На зернах платиноидов отмечены новообразования KCl в виде параллелепипедов и кубов, встречаются участки зонального травления.
Обратный процесс - диспергация зерен золота при техногенезе. Он происходит на разных стадиях формирования и разрушения амальгамных пленок вокруг зерен золота. Неоднородности агрегатов золота выражаются в появлении пористых агрегатов золота микронного размера, отличающихся по составу от более крупной матрицы, они выявлены в высокортути-стых амальгамах. Характерна зернистость низкортутистых амальгамных кайм с размерами зерен от более 10 до менее 1 мкм. Очевидно, что при минимальном механическом воздействии такие каймы будут разрушаться, увеличивая долю тонкого золота с размером частиц в основном менее 10 мкм. То же самое можно сказать и о каймах «ржавого золота». Изучение тонкой фракции золота размером 10 - 50 мкм показало, что его большая часть аналогична «ржавому золоту» кайм и «псевдоморфоз» по исходным зернам россыпного золота. Они представляют собой корочковидные, гроздьевидные агрегаты более мелких частиц, размер которых часто не превышает 1 мкм, что позволяет предполагать существование и более тонкой фракции свободного золота.
На других зернах золота и платиноидов констатированы следы выщелачивания. Из амальгамированных зерен и агрегатов после удаления ртути высвобождаются пористые ажурные агрегаты «нового» хрупкого золота (рисунок).
Процессы техногенного преобразования золота показывают их практическую значимость, возможность управления ими и создания на их основе новых технологий промышленного извлечения золота. Кроме того, эти процессы важно учитывать при известных способах разработки техногенных месторождений, поскольку в процессе преобразования частиц благородных металлов изменяются их физические и технологические свойства. Снижается обогатимость, возникают определенные трудности получения концентратов и выделения шлихового металла традиционными гравитационными способами.
Золото из техногенных отвалов р. Кытлым (Свердловская область): а,б — общий вид зерен, в, г — новообразования на поверхности золота. Увеличение (количество раз): а — 200; б — 1500; в - 12000; г - 1600
Изменяются крупность зерен, их средняя плотность и относительная площадь поверхности. При новообразовании и выщелачивании частиц металлов увеличивается их микропористость. Ажурный, губчатый характер новообразований, наличие многочисленных мелких полостей и трещин неизбежно снижают средний удельный вес зерен, а образующаяся зернистая, дендритовидная поверхность имеет значительно большую площадь по отношению к площади поверхности массивных зерен россыпного золота. В результате снижается смачиваемость зерен водой и уменьшается их гидравлическая крупность.
При естественном выделении ртути из амальгамированных частиц золота в кислой среде, какой обычно является вода техногенных отвалов, на их поверхности образуются темные пленки, корочки оксидов, гидрооксидов железа и другие со-
единения. Наличие в отвалах крупных тяжелых частиц с высокой гидравлической крупностью (магнетит, хромит, киноварь, свинцовая дробь и др.) способствует вытеснению зерен золота и платиноидов из концентрата при шлюзовой схеме обогащения песков и поступлению их в отвал.
Часть зерен из-за пленок оксидов и гидрооксидов железа приобретает магнитные свойства, что также способствует их поступлению в отвал. Определенная часть крупных частиц и микросамородков, находящихся в отвалах, представлена сростками с кварцем и другими минералами.
Таким образом, рассмотренные процессы формирования повышенных концентраций на примере техногенных россыпей золота служат методологической базой для обоснования принципиальной возможности управления концентрациями
и направленного формирования месторо- расширить перспективы и сферы развития
ждений. Разработка рассматриваемой геологической науки [4, 7, 8].
концепции применительно к другим ти- Работа выполняется при поддержке
пам объектов и месторождений позволит РФФИ (грант 10-05-96060).
Библиографический список
1. Генералов М.Е., Наумов В.А. Преобразование золота в техногенных россыпях и отвалах Урала // Урал. геол. журн. 1998. № 4. С. 19-56.
2. Емлин Э.Ф. Техногенез колчеданных месторождений Урала. Свердловск: Изд-во Урал. ун-та, 1991. 256 с.
3. Иванов О.К. Техногеогенез - новый
генетический тип современных геологических процессов //
Минералогия техногенеза. Миасс, 2002. С. 280-287.
4. Наумов В.А. Концепция управления формированием месторождений на примере техногенных россыпей золота // Естественные и технические науки. 2010. № 2. С. 262-265.
5. Наумов В. А. Особенности формирования и распределения благородных металлов в техногенных россыпях и от-
валах Урала // Горный журнал. 1994. № 8. С. 39-50.
6. Наумов В.А., Лунев Б.С., Наумова О.Б. Техногенные месторождения - резерв минеральной базы России // Вестн. Перм. ун-та. Геология. 2011. Вып. 1(10). С. 15-18.
7. Наумов В. А., Наумова О. Б. О направленном формировании россыпных месторождений золота (постановка проблемы) // Важнейшие промышленные типы россыпей и месторождений кор выветривания, технология оценки и освоения: матер. XI Междунар. совещ. М.: Дубна, 1997. С. 150.
8. Наумов В.А., Наумова О.Б. О направ-
ленном формировании месторождений на примере техногенных россыпей золота // Изв. Тул. гос. ун-та. Сер. Естественные науки. 2010. № 1. С. 283-
288.
The Concept of Directional Formation of Placer Deposits on the Example of Technogenic Gold Placers
V.A. Naumov a, O.B. Naumova b
a Institute of Natural Sciences of Perm State University, 614990, Perm, Gen-kelya st., 4. E-mail: [email protected] b Perm State University, 614990, Perm, Burirev st., 15. E-mail: [email protected]
Technogenic processes going under influence of hypergenesis in gold deposit dumps are shown. The possibility of directional forming of concentrations and mineral deposits in technogenic dumps is observed.
Key words: technogenic dumped deposit, technogenic placers, technogenesis, pure gold
Рецензент - доктор геолого-минералогических наук Л.З.Быховский
