Академик Н. П. ЛАВЕРОВ

Доктор геолого-минералогических наук В. В. ДИСТЛЕР, Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН

Кандидат геолого-минералогических наук Г. Л. МИТРОФАНОВ, Восточно-Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья Министерства природных ресурсов РФ

Металлы группы платины и золота обычно не образуют месторождений, в которых они присутствуют в равновеликих количествах. Например, в наиболее известных месторождениях платины - Норильске (Россия) и Бушвельде (ЮАР) - эти металлы ассоциируют с сульфидами никеля, железа, кобальта и меди, а содержание золота в местных рудах обычно на два порядка ниже, чем платиноидов. В свою очередь, месторождения золота весьма разнообразны, но в подавляющем их большинстве отсутствуют металлы группы платины.

Такие особенности локализации объясняются прежде всего различными источниками рудного вещества. Для платиновых это обычно глубинные (подкоровые) базит-гипербазитовые магмы. Большинство же золоторудных месторождений сформировали гидротермальные растворы, образовавшиеся в ходе эволюции магматических процессов на малых глубинах (в земной коре).

В последние годы найдены и разрабатываются крупные месторождения золота, урана, меди, свинца, цинка, кобальта и т. п., в рудах которых иногда присутствуют и платиновые металлы. Эти залежи располагаются в рифтовых структурах, в районах со слабо проявленным магматизмом и локализуются в древних породах, богатых органическим углеродом, - так называемых черных сланцах. Эти толщи образуют протяженные трансрегиональные пояса, однако месторождения внутри них приурочены лишь к локальным полям, где проявляются определенного вида процессы метасоматоза ^* и рудоотложения. Концентрированно там рудного вещества некоторые специалисты объясняют метаморфизмом черносланцевых толщ. Но в весьма крупных залежах урана руды этого химического элемента, а также золота, никеля, кобальта и платиновых металлов имеют, вероятно, иное происхождение.

Месторождение Сухой Лог в Северном Прибайкалье по геологическому строению сходно с аналогичными локализованными в черносланцевых толщах. По некоторым оценкам, запасы золота здесь составляют около 1000 т, а рудные тела сосредоточены в терригенных и терригенно- карбонатных осадочных породах средне-позднерифейского возраста (около 1 млрд. лет). Накопившись при формировании внутриконтинентальной рифтовой системы, эти отложения метаморфизировались и превратились в кварц-серицит- хлоритовые сланцы с прослоями песчаников. Весь разрез рудной толщи обогащен органическим веществом (С _орг ), содержание которого изменяется от 2-3 до 5-7 процентных масс.

Рудные тела благородных металлов в Сухом Логе имеют слоистый характер и сопровождаются кварц-серицитовыми и карбонатными метасоматитами, гнездами и прожилками кварца, магнезиальных и магнезиально-железистых карбонатов, вкраплениями пирита. При-

^* Метасоматоз - преобразование первичных пород с изменением их химического состава (прим. ред.).

стр. 128

чем за пределами этих изменений пород никакие рудные минерализации золота и других металлов не встречаются. Платиновая же группа находится в зоне слабо измененных пород с вторичными карбонатами, кварцем и сульфидной вкрапленностью, выявлена она и в зонах максимального развития золотого оруденения.

Исследования показали ряд принципиальных минералого- геохимических особенностей этого месторождения. Наряду с главными рудообразуюшими - пиритом и самородным золотом - обнаружена большая группа минералов, в том числе ранее здесь не известных: различные самородные металлы, металлические твердые растворы, интерметаллиды (химические соединения металлов), сульфиды, арсениды, теллуриды, сульфотеллуриды, селениды, висмутиды, антимониды и сульфосоли. В рудах месторождения установлено много главных элементов с собственными минеральными фазами. Среди них - Au, Ag-Fe, Ni, Co, Cr, Ti, Pt, Pd, Zn, Си, Pb-Sn, W, Mo, TR, Zr, соответствующие, по меньшей мере, двум геохимическим ассоциациям металлов, которые, как правило, не встречаются совместно. Первая - Fe, Ni, Co, Cr, Ti, Pt, Pd - характерна для гипербазитов, вторая - Sn, W, Mo, TR, Zr - для типичных гранитоидов.

Из всех платиновых металлов в самых высоких концентрациях содержится платина, постоянно встречается палладий, но соотношение их обычно близко к 10:1. Иногда присутствуют и другие платиноиды. Богатые этим драгоценным металлом участки рудных тел имеют сложную форму, локализуясь в верхах ареала золотых руд и в вышележащих породах, где нет промышленных концентраций золота. В нижней же части рудного тела платиновые металлы распределены крайне неравномерно и не образуют значительных скоплений. Так что зоны максимальной минерализации платиновых металлов и золота несколько смещены относительно друг друга по вертикали.

Для залежей черных сланцев в месторождениях типа Сухого Лога очень сложно, но принципиально важно выявить формы нахождения платиновых металлов в рудах. Хотя в количествах более 1 г/т они были обнаружены ранее и в других золоторудных месторождениях - Мурунтау, Кумторе (Средняя Азия), Наталкинском (северо-восток России), однако формы их нахождения там не всегда удавалось установить.

При поисках форм нахождения платиновых металлов в Сухом Логе использовали прецизионное фракционирование минеральных веществ в тонких и ультратонких классах и специальные спектроскопические методы. Изучали возможные связи этих металлов с органическим веществом рудоносных пород, сульфидными минеральными фазами, а также их собственные минеральные носители. Исследование состава углеродистого вещества выполняли для проб с содержанием Сдрг от 0,5 до 2,5 процентных масс. И оказалось, что никакой корреляции между этим параметром и валовыми концентрациями благородных металлов не существует. В органическом веществе преобладает кероген (неструктурированная графитоподобная фаза), присутствует также газовая фаза (СО ₂ , СН ₄ , С ₂ Н ₆ , Н ₂ , N ₂ ) и растворимая органика. Но основные его составляющие - неразветвленные предельные углеводороды, этиловые спирты карбоновых кислот, высокомолекулярные углеводороды, фталаты, амиды. При этом есть некоторые различия в концентрациях и видовом разнообразии растворимой органики в золотом рудном теле и перекрывающих и подстилающих его безрудных породах.

В растворимой органике платиновые металлы не обнаружены, присутствуют лишь соединения ртути, мышьяка и кремния. Зато в отдельных фракциях нерастворимой органики суммарные содержания золота и платины достигают 10 г/т. Золото, по-видимому, соответствует тонким самородным образованиям, сорбированным поверхностью органического вещества. В такой же

стр. 129

форме, скорее всего, находятся и платиновые металлы.

Для концентрирования их минеральных носителей применяли гравитационное обогащение рудных проб, и наибольший эффект был достигнут при операциях с тонкими зернами (размером 0,06 мм и менее). В концентратах, исследованных сканирующим электронным микроскопом с энергодисперсионной приставкой Link-10000, обнаружены свободные зерна минералов платиновых металлов или их срастания с сульфидами, реже - с породообразующими минералами. Размер первых - от 0,5 до 10 м км, среди них преобладают самородная платина и металлические твердые растворы системы Pt-Cu-Fe.

В изученных пробах обнаружена платина с низким содержанием меди и железа, а также фазы, богатые медью (по-видимому, соответствующие туламиниту) и железом (близкие по составу к изоферроплатине и тетраферроплатине). В виде свободных зерен содержится диарсенид платины - сперрилит. Обнаружены единичные зерна палладиевых фаз ряда котульскита - меренскиита, а также твердые растворы палладия и серебра с висмутом.

В рудах месторождения Сухой Лог относительно много фаз самородных металлов и главная - самородное золото, состав которого изменяется в широких пределах: известно практически чистое Аu _99,0 Ag _1,00 , но чаще всего имеет состав Аu _95,0 Ag _5,00 , реже встречается от Аu _85,0 Ag _15,00 до Аu _75,0 Ag _25,00 также серебро с примесью золота (в последнем отмечается примесь ртути и меди). Кроме самородных золота и платины, установлена большая группа "экзотических" для природных условий металлов такой разновидности - железо, никель, хром, алюминий, титан, вольфрам, свинец, олово, медь. Эти же элементы встречаются и в составе двойных и тройных природных сплавов (металлических твердых растворов).

Характерные формы выделения самородных металлов и их твердых растворов - срастания друг с другом, включения в силикатах, а иногда и в пирите. Самородные хром и вольфрам обнаружены в срастании с фазой, богатой хлором.

Весьма важный факт для решения проблемы генезиса руд - присутствие самородных металлов во включениях минералов, которые сформировались на главном этапе рудообразования (с ним связана основная масса золота). Так, срастания олова и свинца, самородный алюминий и железо-никелевый твердый раствор присутствуют во включениях в сульфидах железа, ассоциирующих с золотом. В последнем найдены вростки твердых растворов никель-сурьма, никель-олово, теллур-висмут. Платина и твердые растворы системы Pt-Cu- Fe образуют включения в пирите, находящемся совместно с золотом. Структуры руд свидетельствуют о том, что формирование платиновой минерализации и большой группы самородных металлов предшествует золотому рудоотложению.

Анализ последовательности минералообразования, основанный на специальных наблюдениях, позволяет построить общую эволюционную схему рудоотложения на месторождении Сухой Лог. Она базируется на представлениях о возрастании активности серы от раннего этапа рудоотложения к поздним с соответствующими изменениями окислительно-восстановительных условий. Этап самородного минералообразования в этой схеме соответствует устойчивости низкосернистой минеральной ассоциации, в состав которой входят сульфиды железа и никеля с малым содержанием серы (железистый пирротин и пентландит) и некоторые моносульфиды свинца, цинка и меди, а также сложные сульфиды тех же элементов. На более позднем этапе выделялась основная масса дисульфида железа, сопровождавшаяся отложением золота более низкой пробности, а также соединений меди, никеля, железа, золота и серебра других классов. Примечательно, что состояния практически всех элементов и руд изменяются от самородного до металлических твердых растворов и интерметаллидов, а затем - до разнообразных и сложных сульфидов и других близких к ним соединений.

Для оценки температурных условий рудоотложения были проведены исследования газовожидких включений, содержащихся в кварце и карбонатах, ассоциирующих с рудными минералами Сухого Лога. Они показали: начальная температура флюидов, из которых отложились минералы главной золоторудной стадии, была не меньше 310С. Предшествующие им платиновые металлы, вероятнее всего, образовались при более высоких температурах (450 - 310С).

Итак, разрабатывая генетические модели формирования месторождений золота в черных сланцах, содержащих платиновую минерализацию, необходимо учитывать характер рудообразующего процесса по отношению к вмещающим породам. Не менее важен и привнес в зону рудоотложения других элементов, попадающих туда с особыми высокотемпературными растворами. Свою роль здесь мог играть и углерод вмещающих пород как геохимический барьер для рудных компонентов.

Развитие в рудных телах самородных металлов свидетельствует, что отложение их происходило в высоковосстановительных условиях, возникавших, скорее всего, как процесс, сопряженный с гидротермальным сжиганием слабо метаморфизованного органического углерода.

Значение открытия и изучение платиновой минерализации месторождения Сухой Лог, по-видимому, можно рассматривать в нескольких аспектах. Во-первых, созданы реальные предпосылки значительного увеличения общей ценности руд самого месторождения. Во-вторых, многие рудные месторождения в черных сланцах не изучали с целью выявления в них платинового оруденения или же выполняли это без применения современных технологий и аналитических средств. Поэтому проведение дополнительных исследований подобных месторождений с помощью прецизионных методов следует считать актуальной задачей современной геологии рудных месторождений.

Наука в России N 2, 1999

Постоянный адрес данной публикации: