CC BY
0
РАЗРАБОТКА И ЭКСПЛУАТАЦИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
УДК 553.08+549.08
ОСОБЕННОСТИ РУДНОЙ МИНЕРАЛИЗАЦИИ ЗОНЫ «ФАНТАЗИЯ» МЕСТОРОЖДЕНИЯ ЗОЛОТА «АМЕТИСТОВОЕ»
© И.С. Даниленко Воронежский государственный университет, Воронеж
DOI:10.24412/1997-8316-2025-117-47-54
Аннотация: в работе проведено исследование минералогии сульфидных минералов жилы «Фантазия», установлены промышленные содержания золота в сульфидном концентрате, проведено определение примесей золота в пирите и теллура в галените методами КР-спектрометрии и твердометрии, изучены формы кристаллов пирита как косвенный фактор наличия Au в минерале.
Ключевые слова: Аметистовое месторождение, пирит, золото, КР-спектрометрия.
E-mail: [email protected]
PECULIARITIES OF ORE MINERALIZATION OF THE "FANTASY" ZONE OF THE
"AMETHYSTOVOYE" GOLD DEPOSIT
© I. Danilenko Voronezh State University, Voronezh
Abstract: in this work the study of mineralogy of sulfide minerals of the vein "Fantasia" was carried out, commercial gold content in sulfide concentrate was established, determination of gold impurities in pyrite and tellurium in galena by CR-spectrometry and solid-state measurement methods was carried out, forms of pyrite crystals as an indirect factor of Au presence in the mineral were studied.
Key words: Amethyst deposit, pyrite, gold, CR-spectrometry.
ВВЕДЕНИЕ
Аметистовое месторождение относится к одному из наиболее древних вулканических поясов Камчатки - Корякско-Западно-Камчатскому эоцен-олигоценового возраста, а конкретнее к Тклаваямской вулкано-тектонической структуре (ВТС). Структура представляет собой кальдеру Узонского типа [3] с радиально-лучистой системой разломов, подчёркивающих разрушение вулканической постройки [2]. По разломам внедряющиеся жилы несут сульфидную минерализацию и Аи и Ag в качестве главного полезного ископаемого. Рудные тела месторождения выполнены одинаковым минеральным комплексом и образовались одновременно, но отличаются по запасам золота, согласно отчёту [8]. Целью исследования является изучение особенностей рудной минералогии месторождения, а именно жилы Фантазия.
ПЕТРОГРАФИЯ ЖИЛЫ «ФАНТАЗИЯ»
Жила Фантазия образована сульфидно-кварцевыми прожилками и сульфидными зонами во вмещающих породах. Кварцевые прожилки двух генераций: рудные и безрудные. Первые обладают размерами от 0,1 до 1,5 см и содержат единичные кристаллы пирита. В прожилках фиксируются редкие полости с кристаллами кварца свободного роста до 2 см. Рудные минералы представлены сфалеритом, пиритом, халькопиритом и борнитом в виде отдельных зон в сфалерите на контакте с безрудным кварцем. Сфалерит содержится в виде отдельных изометричных кристаллов (в среднем 0,30,5 см) в областях, примыкающих к кварцевым безрудным прожилкам. Его содержание достигает до 90%. Соотношение пирита к сфалериту 1:10.
Рудные прожилки составляют основную породу, представлены сплошной массой кварца со вкрапленностью сфалерита и пирита. В полостях присутствует белый мине-
рал, вероятно, диккит, описанный в проекте [8]. Выделяется определённая зональность, указывающая на стадийность гидротермального процесса:
1. Массивная кварц-пиритовая порода с примесями диккита в виде прожилков до 0,5 мм мощностью. Пирит распределён как зонами, так и в виде отдельных кристаллов размером до 1 мм.
2. Прожилки кварца содержат кристаллы пирита, галенита, сфалерита. Примерное количество минералов данной фазы: сфалерит - 40%, галенит - 10%, пирит -10%, кварц - 35%, диккит - 5%.
3. Безрудные прожилки свободного роста с идиоморфным кварцем.
МИНЕРАЛОГИЯ ЖИЛЫ «ФАНТАЗИЯ»
В рудных срастаниях наблюдается стадийность в кристаллизации сульфидных минералов следующей последовательности: сфалерит-галенит-пирит, что подчёркивается уменьшением степени идиоморфизма в ряду этих минералов. Также развиты порфировые структуры руд, вызванные сильным преобладанием размеров кристаллов сфалерита над остальными рудными минералами.
Рис. 1. Образец рудной жилы Фантазия с проявленной зональностью орудинения.
1 - зона сфалерита,
2 - пиритовая зона,
3 - безрудный кварц
(часто в виде кристаллов свободного роста)
Сфалерит часто отмечается в срастани- железистых зон, как правило, без реликтов
ях с галенитом, но последний, как прави- вюрцита. В последнюю стадию кристал-
ло, кристаллизуется на периферии, иногда лизуется пирит, окаймляя зерна сфалери-
в трещинах зёрен сфалерита. Сам сфалерит та. Часто галенит располагается в центре
обладает осцилляционной зональностью, сростков кристаллов пирита. вероятно, вызванной изменением содержа- Структурное травление пирита произ-
ния железа в гидротермальном растворе. водилось для выявления двойников и зон
В отдельных зонах наблюдаются реликты роста щелочным раствором перманганата
вюрцита в виде игольчатых кристаллов по калия [1, 6]. Приготовление раствора проис-
трещинам спайности в некоторых зонах, ходит путем разведения в воде (0,05 KMnO4
определяемых в скрещенных николях по г на 0,1 л дистиллированной воды) и после-
погасанию и просветлению, в других пол- дующего ввода гранул KOH (0,5 г). Травле-
ностью отсутствуют. Также присутствуют ние производилось до позеленения раство-
характерные для сфалерита мелкие редкие ра, однако структуры травления проявлены
зёрна FeS2 (рис. 2). Наличие мелких вкра- слабо, вероятно, за счёт незавершённой по-
пленников пирита характерно для высоко- лировки сульфида железа. Из проявленных
Рис. 2. Структуры твёрдого распада сфалерит-пирита различных размеров
Рис.3. Плёнки травления пирита рудной зоны Фантазия с единичными двойниками в сульфидах
Рис. 4. Формы кристаллов пирита рудной зоны «Фантазия» А, Д, Е, З - комбинации форм {100}, {210} и {111} Б, В, Г, Ж - кристаллы кубической формы со штриховкой роста граней (111)
структур видно, что кристаллы образовывались одновременно. Это подтверждается равномерным травлением поверхности без отдельных зон c единичными игольчатыми двойниками, что может указывать на небольшие температуры минералообразова-ния (рис.2).
Форма кристаллов пирита была изучена с помощью бинокулярного микроскопа. Кристаллы имеют форму куба и пентагон-додекаэдра с наличием переходных форм между ними. По классификации, предложенной А. Я. Пшеничкиным [4], изучавшего морфологию сульфида железа золоторудных месторождений, это комбинация простых форм {100}, {210} и {111} под номерами 16, 17, 25, 26, достаточно часто встречаются кубические кристаллы со штриховкой роста граней (111). На других кристаллах штриховка встречается редко (рис. 4). Изучение морфологии кристаллов пирита имеет и прикладное значение. Экспериментально установлено, что золото при определённых условиях гидротермального процесса может встраиваться в кристаллическую решётку пирита в различных концентрациях для разных граней [2], при росте концентраций золота в сульфиде идёт усложнение формы кристаллов пирита от кубической и ок-таэдрической до совмещения форм {100}, {210} и {111}. Исследователи связывают это с повышением или уменьшением ширины
запрещённой зоны в электронной структуре граней при усложнении формы.
Для определения особенностей и примесей минералов рудной зоны Фантазия был использован метод рамановской спектрометрии. Измерение проводилось при длине волны лазера 532 нм. По итогам исследования не удалось сопоставить результат экспериментальных измерений с открытой базой данных рамановских спектров RRUFF, что, вероятнее всего, связано с наличием примесей в составе минералов.
Для пирита характерна достаточно низкая интенсивность отражённого раманов-ского излучения, а также сильное смещение относительно спектральных линий пирита из базы данных. Наиболее близким оказался спектр хлорида теллура, который не может существовать в открытых системах, так как растворяется водой (рис. 5 Б). По опубликованным данным [12,13,14], в пи-ритах, ассоциирующих с золотом, наблюдаются смещения пиков и изменение их интенсивности, схожие с измерениями в зоне Фантазия. Наиболее близким рамановским спектром обладает пирит из золотого месторождения Чжаоюань в северном Китае, который находится в сростках с золотом и, по данным авторов, содержит Au. Он практически идентичен изучаемому образцу, что ставит вопрос о золотоносности пирита Аметистового месторождения (рис. 5 А).
А
Пирит рудной зоны Фантазия Пирит из золотрудного месторождения Чжаоюань
: з« . 384
Г " М ,
О 1000
Волновое число (см'1)
Б
I" I \ 1 1
т )
- 1 1 -*- -ш-
Рис. 5. А- Сравнение спектров и линий из золоторудного месторождения северного Китая и рудной зоны «Фантазия». Б - Сравнение наиболее схожего спектра (хлорида теллура) с экспериментальным спектром
пирита из зоны Фантазия
Рис. 6. Экспериментальный спектр галенита (синий), спектральные данные по галениту (красный) и теллуру (зелёный)
у = 0,0797х + 0,2465
1
О 2 4 6 8 9,5 10 12 14 16
• Есред .........Линейная (Есред}
Рис. 7. Определение концентрации золота методом градировочного графика
Спектр галенита характеризуется очень сильным отклонением от представленного в спектральной библиотеке и близостью к элементарному теллуру (рис. 6). С точки зрения геохимии, такие примеси возможны при замене серы теллуром с образованием алтаита [10]. Учитывая геохимическое сродство золота и теллура, высока вероятность такой примеси.
Также наличие золота в породе было установлено методом аналитической химии по фотометрическому измерению с бриллиантовым зелёным [11]. Для исследования использована навеска сульфидных минералов из кварцевых жил зоны Фантазия массой 5,5 грамм. После растворения в «Царской водке» и выпаривания НЫ03 к пробе
добавлялось 15 капель раствора 0,01% бриллиантового зелёного, затем проводилась экстракция бутилацетатом окрашенных соединений золота в соответствии с методикой. Оптическая плотность окрашенного раствора была проанализирована на спектрофотометре КФК-3, затем методом калибровочного графика вычислялась концентрация золота в растворе. По вертикальной оси откладывается оптическая плотность, по горизонтальной - концентрация металла. На график наносятся данные о растворах с известными концентрациями (синие точки), затем результаты, полученные экспериментально (красная точка), далее по горизонтальной оси определяется концентрация Аи (рис.7), которая в суль-
Рис.8. Микротвёрдости галенита и пирита по результатам измерений
фидном концентрате составила 9,5 мкг/мл или 1,75 г/т золота.
Исследование микротвёрдости сульфидных минералов проводилось с помощью вдавливания на микротвердометре ПМТ-3 по методике, описанной в инструкции к прибору [5]. Прибор калибровался на ан-шлиф из алюминия с грузом 5 г. Определение твёрдости галенита и сфалерита производилось грузом 100 г, пирита - 168 г. По результатам составлялись вариационные интегральные диаграммы микротвёрдости [1] (рис. 8).
По графикам микротвёрдости галенита видно, что наиболее часто встречающиеся значения (около 65 кг/мм2) ниже средних для этого минерала, обычно колеблющиеся в диапазоне 60-80 кг/мм2. Причиной может служить примесь теллура в составе галенита, так как при переходе от PbS к РЬТе значения микротвёрдости понижаются. Для пирита характерны средние значения от 1340 до 2400 г/мм2, что намного выше часто встречающихся для пирита рудной зоны Фантазия (около 900 г/мм2). Снижение микротвёрдости пирита может быть связано с включением Си и Аи [9].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе исследования минералогии рудной зоны Фантазия месторождения Аметистовое установлена предполагаемая стадийность рудоотложения, определён минеральный состав руд, включающий пирит, галенит, сфалерит, халькопирит. Самородное золото не обнаружено, проверено предположение о включении Аи в состав кристаллической решётки сульфидных минералов. С помощью методов аналитической химии было подтверждено наличие золота в сульфидном концентрате из рудной зоны качественным и количественным способом. Спектрометрия комбинированного рассеянья подтвердила изменение рамановских спектров, которые являются идентичными золотосодержащему пириту месторождения Чжаоюань (КНР). Изменение химического состава пирита также подтверждается сильным снижением его микротвёрдости. Анализ формы кристаллов FeS2 указывает на их золотоносность. По рамановским спектрам для галенита была установлена примесь теллура, что характерно для данного типа месторождений, пониженные значения микротвёрдости подтверждают это.
ЛИТЕРАТУРА
1. Вагина Е.А., Влияние микропримесей на микротвердость арсенопирита и пирита золоторудного месторождения чертово корыто (Патомское нагорье)// Известия Томского политехнического университета Т. 319. №№ 1.- Томск, 2011. - С. 47-52.
2. Ковальчук Е.В. «Невидимое» Au в минералах системы Fe-As-S.- Москва, 2024.
3. Петренко И.Д. Золото-серебряная формация Камчатки.- Петропавловск-Камчатский, 2004. -116 с.
4. Пшеничкин А.Я. и др. Особенности кристалломорфологии и термоэлектрических свойств пиритов золоторудных месторождений различных типов// Известия Томского ордена Октябрьской революции и ордена трудового красного знамени политехнического института. Т. 260.- Томск, 1976. - С. 39-48.
5. Микротвердомер ПМТ-3м. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.- Ордена Ленина ленинградское оптико-механическое объединение. - С. 1-19.
6. Рамдор П. Рудные минералы и их срастания.- Москва: Издательство иностранной литературы, 1962. - С. 493-507.
7. Соколова Л.А. Возраст эпитермальной минерализации Каларского рудного поля (Горная Шория) по результатам (U,Th)-He датирования пирита. - Санкт-Петербург, 2024. - С.32-36.
8. Травкин Е.В. Технический проект разработки месторождения Аметистовое открытыми горными работами. Корректировка 2. 1123/19-ГС-ТПИ-ПЗ. ТОМ 1. Книга 1. Пояснительная записка.- Москва, 2020 - С. 29-63
9. Чвилёва Т.Н. и др. Справочник - определитель рудных минералов в отражённом свете. - Москва: Недра, 1988. - С. 192-235.
10. Чижиков Д.М., Счастливый В. П., Теллур и теллуриды. - Москва, 1966. - С. 36-43.
11. Экстракционно-фотометрическое определение золота с бриллиантовым зелёным. - Москва: ВИМС, 1980. - С. 1-8.
12. Petrov D. Роssibilities of the laser "Raman" spectroscopy to study the zonal, polymorphic and with elements-impurities ore minerals.- [Электронный ресурс] URL: https://www.researchgate.net/profile/Dimitar-Petrov-4/publication/305769525
13. Chang-Li Liang. Raman and Mossbauer analysis of the intermediate products formed during gold-bearing pyrite biooxidation by moderately thermophilc bacteria.- [Электронный ресурс] URL: https://www.researchgate.net/publication/314369442
14. Yanfei A.N., ZHANG Shuai and Nenzhelele JDN, 2018. Micro-fabrics and Genesis of Pyrite from Zhaoyuan Golden Deposits in Shandong Province, North China. Acta Geologica Sinica.- [Электронный ресурс] URL: https://www.researchgate. net/publication/333511134
