Рис. 19 Схема строения Западно-Полянского месторождения (по П.Бабкину, В.Кузьмину и др.): 1 - глинистые сланцы, алевролиты, песчаники триаса; 2 - песчаники триаса; 3 - конгломераты нижнего мела; 4 - зона Восточного сброса; 5 - рудные залежи; 6 - тектонические нарушения
Месторождения карбонатного типа в России в настоящее время промышленного значения не имеют. Они широко развиты в Юго-Восточном Китае, известны в Югославии (Идрия). Месторождения монометальные ртутные связаны с карбонатными и глинисто-карбонатными формациями. Рудные тела представлены согласными пластообразными залежами. Содержание Hg от десятых долей до 1%. Руды прожилково-вкрапленные, иногда слоисто-полосчатые, встречаются участки сплошных руд, нередкосодержат самородную ртуть.
5. Благородные металлы
5.1 Золото
Общие сведения и области применения
По мнению некоторых исследователей, золото было известно человеку за 6 тысяч лет до новой эры. На территории России золото добывали скифы.
Золотодобывающая промышленность России начала развиваться после открытия коренного месторождения в Карелии (Воицкий рудник, 1732 г.) и на Урале (Березовский рудник, 1742 г.).
Области применения золота разнообразны. Подавляющая часть добываемого золота хранится в виде слитков в национальных банках государств и служит обеспечением и валютой при международных платежах и расчетах. Во-вторых, золото с глубокой древности применяется для изготовления ювелирных изделий и чеканки монет. Третьей областью применения золота является промышленность: золочение металлов, сварка в особо ответственных деталях ракет, изготовление химически стойкой аппаратуры, радиоэлектроника. Применяется золото и в медицине.
Обзор ресурсов
Общие запасы Au оцениваются в 90 тысяч тонн. Месторождения золота установлены в 117 странах мира. Наиболее богаты золотом ЮАР, США, Австралия, Канада, Россия. Всего в мире производится 2345 т. Главные производители - ЮАР, США, Австралия, Канада, Китай, Узбекистан, Бразилия, Россия.
В России в 2001 году было добыто 140 т. Главными золоторудными провинциями России являются Восточная Сибирь - районы Енисейский, Приленский, Восточно-Забайкальский; Якутия - районы Верхоянский, Алданский; Приамурье, Приморье. Наиболее известные месторождения - Олимпиадненское, Балейское, Карамкен, Кубака, Многовершинное, Хаканджа, Качкарское, Дарасун, Сухой Лог, Зун-Холбинское.
Основной объем добычи Au обеспечивают собственно золоторудные месторождения шести главных геолого-промышленных типов, а также золотосодержащие месторождения комплексных руд. К главным относятся: месторождения золотоносных конгломератов (метаморфогенные); эпитермальные (Au-Ag и Au-Te руд); месторождения жильных и прожилковых руд в рассланцованных вулканогенно-осадочных породах зеленокаменных поясов; преимущественно вкрапленных руд в углеродистых породах песчанико-сланцевых формаций; пластовые месторождения джаспероидных руд в терригенно-карбонатных и карбонатных породах; россыпные месторождения. Примерно 11,4% Au добывают попутно из комплексных (главным образом медно-порфировых) месторождений.
В России с участием зарубежных кампаний завершена детальная разведка Балейского рудного поля, месторождений Аметистового и Агинского (Камчатка). Работают на полную мощность два ГОКа - Олимпиадненский в Красноярском крае и Кубака в Магаданской области.
Геохимия
Кларк Au 0,00000045%. Эндогенные месторождения часто связаны с гранитоидами. Процесс образования крупных эндогенных месторождений является многоэтапным. В экзогенных условиях происходит высвобождение золота из пород и руд и его накопление в зонах окисления и россыпях речного и прибрежно-морского происхождения. Метаморфизм может приводить к перераспределению и концентрации золота в виде весьма крупных месторождений. При метаморфизме древних россыпей образуются золотоносные конгломераты. Значительную роль при этом играют флюидно-метаморфические процессы, которые происходят в зонах динамометаморфизма среди черносланцевых толщ, обогащенных золотом, и в зеленокаменных поясах.
Минералогия
Главный минерал золоторудных месторождений - самородное золото, которое может быть и тонкодисперсным и представлено крупными самородками. Наиболее крупный самородок, найденный в России, Большой Треугольник массой 36,22 кг. Одним из наиболее крупных самородков является Плита Холтермана (Австралия) массой 285 кг.
Другие минералы: электрум AuAg, аурикуприд AuCu3, ауристибнит AuSb2, теллуриды - калаверит AuTe2, сильванит (Au, Ag)Te4 и другие.
Требования промышленности к качеству руд
Промышленными считают коренные месторождения с содержанием Au 1-5 г/т и более и россыпи с минимальным содержанием 0,1 г/м3. Качество золота определяется его пробностью - содержанием Au в 1000 единицах по массе. Пробность золота возрастает от низкотемпературных к высокотемпературным месторождениям. В золоте содержится свыше 40 элементов-примесей, в том числе Ag, платиноиды, Сu, Fe, Pb, Bi, Sb и другие.
Промышленные типы месторождений
Э н д о г е н н ы е м е с т о р о ж д е н и я
Собственно золоторудные месторождения
Скарновые месторождения отличаются небольшими масштабами. Они залегают в терригенных и вулканогенно-терригенных толщах среди карбонатных горизонтов, прорванных малыми интрузиями умеренно кислого состава. Скарны имеют гранат-пироксеновый состав. На территории России они известны в Сибири (Ольховское), на Алтае. Наиболее крупные месторождения находятся в Канаде и Китае.
Гидротермальные (плутоногенные) месторождения широко распространены. Они встречаются практически во всех золотоносных провинциях России и СНГ. Наиболее крупные месторождения находятся на Северо-Востоке, в Якутии, Забайкалье, Восточных Саянах, на Урале. Известными зарубежными месторождениями являются Колар (Индия), Крипл-Крик (США), Бендиго (Австралия). К весьма крупным относится также месторождение Мурунтау в Узбекистане.
Месторождения генетически связаны с малыми интрузиями кисло-среднего состава. Они формируются на завершающих стадиях развития складчатых поясов или на этапах тектоно-магматической активизации древних тектонических зон земной коры.
По составу руд выделяются следующие рудные формации: золото-кварцевая, золото-сульфидная и золото-кварц-сульфидная.
Рудное тело золото-кварцевой формации представляет собой штокверк, в составе которого залежи круто- и пологопадающие, кварцево-жильные и прожилковые зоны. Зоны характеризуются высоким содержанием золота. Золото мелкое, иногда тонкодисперсное. Рудная минерализация представлена пиритом и арсенопиритом, встречаются сфалерит, галенит, висмутин. Нерудные минералы - кварц с небольшим количеством калиевого полевого шпата, альбита, турмалина, биотита. К этой формации относятся месторождение Мурунтау (Узбекистан), Качкарское на Урале.
Месторождения золото-кварц-сульфидной формации генетически связаны с умеренно кислыми породами, часто приурочены к дайкам. Форма рудных тел - жильная, иногда система лестничных жил (Березовское месторождение). Самородное золото (пробность - 800-900) ассоциирует с пиритом, халькопиритом, галенитом, сфалеритом, блеклыми рудами. Среднее содержание Au - 10-20 г/т. Околорудные изменения - березитизация, лиственитизация, хлоритизация, окварцевание, серицитизация. Месторождения - Дарасун, Березовское, Колар (Индия).
Вулканогенно-гидротермальные месторождения связаны с вулканитами дацит-андезит-риолитового ряда. Это близповерхностные золото-серебряные, золото-теллуридные и золотые руды, приуроченные к вулканическим постройкам (кальдеры, вулканокупольные структуры). Обычно это низкотемпературные месторождения со сложным составом руд и значительными концентрациями серебра. Основные рудные формации месторождений этого типа: золото-кварц-халцедон-сульфидная, золото-серебро-кварц-адуляровая, золото-сульфидная и другие.
Рис. 20 Схематический геологический разрез кварцево-жильных зон Тасеевского месторождения (по С.С.Максимову, Ж.В.Семинскому, В.Л.Филонюку, А.Л.Черных, 1987): 1 - четвертичные отложения; 2-5 - песчаники, алевролиты, конгломераты, вулканомиктовые конгломераты и гравелиты верхнебалейской свиты с прослоями: 3 - алевролитов, 4 - песчаников, 5 - конгломератов; 6 - конгломераты с прослоями песчаников нижнебалейской свиты; 7 - гранитоиды ундинского комплекса; 8 - кварцевые жилы и кварцево-жильные зоны; 9 - разрывные нарушения; 10 - зона повышенной рудоносности
Месторождения золото-кварц-халцедон-сульфидной формации залегают среди вулканических толщ, приурочены или к кальдерам или к пучку радиальных разломов. Рудные тела имеют сложную форму, они характеризуются резкими изгибами, разветвлениями, участками переходят в прожилки и штокверки, сопровождаются множеством апофиз. В минеральном составе преобладают пирит, сфалерит, галенит, содержание сульфидов 15-20%. Золото находится в кварце вместе с петцитом и калаверитом, содержание высокое (до 50 г/т), распределение неравномерное. Отношение Au/Ag составляет 1:10, 1:12,5. Золото тонкодисперсное, отличается высокой серебристостью и примесью Sb, Hg, Se и Te. Пробность 650-750. Гидротермальные изменения выражаются в процессах окварцевания, адуляризации, каолинизации и карбонатизации.
В рудных телах развиты серебросодержащие блеклые руды, сульфосоли серебра, прустит, аргентит. Месторождения США - Сильвертон-Теллурид, Тасеевское (рис. 20) и Балейское (рис. 21) месторождения в Восточном Забайкалье). Золото-серебро-кварц-адуляровые формации также приурочены к вулканотектоническим структурам, залегают в андезито-дацитах, риолитах и их туфах. Разрывная тектоника представлена полукольцевыми и радиальными разломами. Рудные тела представляют собой жилы мощностью до 1-3 м, которые образуют пучки. Вмещающие вулканиты метасоматически изменены. Наблюдается интенсивная пропилитизация, адуляризация, алунитизация. Рудные жилы имеют кварцевый, кварц-адуляровый и карбонатно-кварцевый состав. Рудные минералы (1-2% жильной массы) - пирит, халькопирит, сфалерит, галенит, теннантит, сульфосоли серебра, пираргирит, прустит, электрум, золото (проба 500-600), серебро. Примером этой формации является Карамкенское месторождение - рис. 21.
Рис. 21 Жилы месторождения Карамкен (по М.Бородаевской и И.Рожкову): 1 - гидротермально измененные андезиты; 2-4 - жилы: 2 - адуляровой (продуктивной) стадии, 3 -второй кварц-карбонатной, 4 - третьей кварц-карбонатной; 5, 6 - сбросы: 5-интрарудные, 6 -пострудные. Золотосодержащие месторождения
Известны золотосодержащие колчеданные и полиметаллические месторождения (Широкинское рудное поле, Вост. Забайкалье; Баймакский рудный район, Южный Урал). Они ассоциируют с базальтоидными вулкано-плутоническими комплексами. На Алдане встречаются месторождения золота, связанные со щелочными и субщелочными интрузиями.
М е т а м о р ф о г е н н ы е м е с т о р о ж д е н и я
Месторождения, связанные с процессами метаморфизма, разделяются на два типа: флюидно-метаморфогенный и осадочно-метаморфизованный.
Флюидно-метаморфогенные месторождения являются одними из важных промышленных типов, так как, как правило, содержат значительные запасы золота и имеют широкое распространение. К ним относятся месторождения США (Хомстейк), Бразилии, Австралии, в России - Сухой Лог, Советское, Зун-Холбинское (Вост. Сибирь).
Основные особенности таких месторождений - приуроченность к зонам метаморфизма в зеленокаменных поясах или древних прогибах; залегание среди метаморфических песчано-сланцевых зеленокаменных или черносланцевых толщ в виде согласных или согласно секущих тел, контролируемых зонами рассланцевания и элементами складчатых структур (замковые части складок, мульды, флексуры и т.д.), приуроченность к толщам, обогащенным органическим веществом.
Генезис этих месторождений является сложным и дискуссионным. С одной стороны, они приурочены к метаморфическим толщам и тесно с ними связаны. С другой стороны, всеми исследователями отмечается наложенный характер золоторудной минерализации, контроль оруденения разломами, проявление околорудных изменений, что характерно для гидротермальных месторождений. Эти данные заставляют сделать вывод о длительном процессе рудообразования, который включает и накопление золота в стадию формирования вмещающих пород и при их метаморфизме, и концентрацию золота в виде рудных тел в связи с деятельностью глубинных флюидных систем. Наиболее правильно считать такие месторождения флюидно-метаморфогенными. Наибольшим распространением пользуются формации: золото-малосульфидные в черносланцевых толщах (Сухой Лог - рис. 22, месторождения Аллах-Юньского района в Якутии) и золото-кварц-сульфидные в зеленосланцевых толщах (Зун-Холбинское месторождение в Бурятии).
Месторождение Сухой Лог находится в Байкало-Патомском нагорье, сложено породами среднерифейского возраста, в разрезе которых существенную роль играют углеродистые терригенные и карбонатно-терригенные породы. Рудная зона с платиноидно-золото-кварцевой минерализацией приурочена к интенсивно березитизированным углеродсодержащим породам мощностью 50-250 м. В рудах установлено Au мелкое, высокой пробы - 890-950. Помимо золота присутствуют самородная платина, твердые растворы системы Pt-Fe-Cu и теллуровисмутид Pd и Ag, а также вольфрамит, шеелит, монацит, теллуриды Au и Ag, Bi и Ag, пирит (преобладает) и целый ряд сульфидов. Металлы платиновой группы представлены не только собственными платиновыми минералами, но и локализуются в серицит-графитовой массе, в битуминоидах, в теллуридах.