Задавалось много вопросов - а как его извлечь, если гравитационному обогащению оно не поддается в принципе. Да, гравитационному обогащению оно действительно не поддается, но поддается геохимическому концентрированию. Один из вариантов - концентрирование золота на минералах тяжелого шлих в россыпях в зоне гипергенеза.
Давайте рассмотрим конкретный пример: Нижнеселемджинский золотоносный узел (НЗУ) в Амурской области - это эродированное интрузивно-купольное поднятие площадью около 1200 км². Это означает, что когда-то здесь были горячие магматические процессы, которые создали условия для образования золота.
Строение узла:
• Основание (возраст ~2 млрд лет): древние сланцы и метапесчаники
• Интрузии (возраст 400-90 млн лет): гранитоиды разных фаз магматизма
• Поверхность (современная): эрозионный срез, где обнажаются всё более глубокие слои
Золото локализовано в связи с разломами северо-восточного направления, которые контролируют гидротермальные потоки и образование рудных жил.
Геологическое строение НЗУ с элементами золотоносности (использовались материалы В.Ф. Зубкова, 1980 г.; Д.Л. Вьюнова и др. 2005 г.; Государственная геологическая карта 1:1000000, 2005).
Условные обозначения: 1 - четвертичные образования (валуны, галька, гравий); 2 - неоген- четвертичные образования (глины, песок, галька, алевролиты); 3 - каменноугольные отложения (песчаники, известняки, алевролиты); 4 - силурийские отложения (песчаники, алевролиты, конгломераты, туфы); 5 - верхнепротерозойские (?) терригенно-карбонатные отложения (сланцы, известняки, песчаники); 6 - раннемеловые андезиты; 7 - раннепротерозойские габбродиориты; 8 - ордовикские граниты; 9 - граниты и гранодиориты среднего-позднего карбона; 10 - раннемеловые гранит-порфиры, гранодиорит-порфиры и диоритовые порфириты; 11 - россыпи золота; 12 - разломы; 13-17 - рудопроявления: 13 - железа, 14 - свинца, 15 - олова и ниобия, 16 - серебра, 17 - золота; 18-19 места отбора штуфных проб с высоким содержанием золота: 18 - по данным Д.Л. Вьюнова (2005), 19 -данные автора; 20 - схематическая граница узла
Почти все золотоносные россыпи НЗУ относятся к аллювиальному генетическому типу. Исключение составляют делювиально-элювиальные россыпи вершины р. Некля, а также руч. Веселого.
Содержание золота в целиковой россыпи р. Некля от десятков мг/м3 до 3946 мг/м3, в среднем 282 мг/м3 на массу и 1415 мг/м3 на продуктивный пласт. В целиковой россыпи ручья Веселый среднее содержание Аи на массу - 500 мг/м3
Легкая фракция шлихов представлена кварцем и составляет до 28 до 80 % от массы шлиха. Магнитная фракция шлихов представлена магнетитом (от 20 до 70 % фракции), лимонитом (до 10 %) и мартитом (от 4 до 68 %). Количество ее в среднем составляет от 1-10 % массы шлиха.
Содержание золота в магнитной фракции шлиха по данным атомно-абсорбционного анализа - 0,166 г/т, серебра - 0,45 г/т.
Электромагнитная и немагнитная тяжелая фракция шлихов составляет от 42 до 86 % всей массы шлиха. Представлена она, в основном, ильменитом (от 30 до 43 % фракции), галенитом (от 18 до 24 %), цирконом (от 3 до 28 %) и монацитом (от 1 до 10 %).
В электромагнитной и немагнитной тяжелой фракции среднее содержание свободного самородного золота по минералогическому анализу - 896 г/т, а по атомно-абсорбционному 2660 г/т.
Сравнение этих данных анализов позволяет сделать вывод, что золото в пробе, в основном (1754 г/т), представлено частицами, закапсюлированными в минералах-концентраторах электромагнитой и немагнитной фракций (ильмените, галените, цирконе, монаците и др.). Так в галените, который составляет до 24 % всей массы тяжелого шлиха, содержание золота по атомно-абсорбционному анализу составляет 70 г/т, серебра 200 г/т.
Теперь рассмотрим техногенную россыпь ручья Веселый, в котором гипергенные процессы, характерные для зоны коры выветривания, многократно усилены преобразованиями в результате техногенеза. Как следствие, наблюдается изменение процентного соотношения основных минералов в тяжелой фракции шлиха.
В техногенной россыпи увеличивается количество самородного свинца до 16 % с одновременным уменьшением галенита до 5 %. В тяжелом шлихе не обнаружены гематит, пирит, лимонит и мартит, уменьшилось количество магнетита. Но выявлено в сумме до 12 % металлического Fe окислов железа. Появляется амальгама золота (до 0,5 % ) .
Самородный свинец образует выделения, в основном сфероидной формы. Низкие содержания в его составе сурьмы.- 0,3 % и мышьяка – 100 г/т и высокие содержания золота (140 г/т), серебра (50 г/т), железа (0,15 %), меди (850 г/т), ртути (300 г/т) и других примесей указывают на то, что он является продуктом восстановления галенита, а не свинцовой дробью.
Среднее содержание свободного золота в тяжелой фракции шлиха техногенной россыпи кл. Веселый по минералогическому анализу 1473 г/т, по данным атомно-абсорбционного метода (AAA) Ап содержится 1758 г/т.
В процессе золотодобычи, где до недавнего времени широко использовалась ртуть, активно происходит трансформация амальгам с высвобождением золота, при этом происходит заражение благородным металлом типичных акцессорных минералов поступивших в россыпи, таких как ильменит (Au-110 г/т, Ag-50 г/т) и циркон (Au-280 г/т, Ag-560 г/т, данные атомноабсорбционного анализа).
Были установлены основные золотосодержащие минералы в техногенной россыпи кл. Веселый: 1. Халцедоновидный кварц (Au 100-150 г/т, Ag 10-30 г/т)
2. Магнетит (Au 100-300 г/т, Ag 50-100 г/т)
3. Самородный свинец (Au 60-140 г/т, Ag 20-50 г/т).
Полученные данные подтверждаются другими исследователями, установившими, что содержание золота в минералах из россыпей значительно превышают его содержание в этих же минералах, выделенных из горных пород.
Наличие в шлихе халцедоновидного золотоносного кварца наряду с глинистыми минералами и гидроксидами железа является одним из индикаторных признаков прохождения стадии коры выветривани.
Содержание такого кварца в россыпи кл. Веселый - 44 г/м3 промываемой породы. Наряду с традиционными минералами, содержащими тонкодисперсное и наноразмерное золото, выявлены новые минералы-концентраторы Au - монацит (Au 400-680 г/т, Ag 400-600 г/т); рутил (Au 500-1000 г/т, Ag 20-70 г/т) и галенит (Au 5-10 г/т, Ag 1-2 г/т).
Таким образом, в шлихах Некли и Веселого природа уже сделала самое главное - сконцентрировала невидимое золото. Нам же остается только одно - после доводки золотой головки хвосты доводки отправить на гидрометаллургию и уже химически извлечь это невидимое золото.
Учитывая большую обратную связь в лично телеграме, все-таки сделал канал. На канале GoldenGeo будут публиковаться материалы не в научно-популярной форме, а в более профессиональной.
Вы все также можете задать вопросы в личном телеграме: GoldenGeo_Irk
В этом посте - результаты крупнообъемного опробования ряда эфельных отвалов в Амурской области россыпей Джелтулакской группы.
Главная мысль - россыпи давно отработаны старателями и артелями, но большая часть золота там так и осталась - в невидимой, нано‑ и микроскопической форме.
На картинке ниже указаны точки пробоотбора, в этой статье файл привязки не даю, но по запросу в телеграме могу отправить kml-файл.
Схема размещения точек пробоотбора на спутниковой подложке
Схема размещения точек пробоотбора на двухсотке.
Реки и ручьи Джелтулакского узла находятся в Амурской области, в составе Джелтулакской металлогенической зоны Приамурской золотоносной провинции. Зона известна своими рудными проявлениями (Инканское рудное поле и др.) с прогнозными ресурсами золота в десятки тонн, а также многочисленными россыпями в долинах притоков
Видимое и невидимое золото: в чём разница?
Когда говорят «россыпное золото», обычно представляют: самородки, чешуйки и крупинки в лотке, тонкие пластинки на шлюзе.
Это свободное золото — оно существует в виде самостоятельных зёрен и извлекается обычной гравитацией (лотки, шлюзы, концентрационные столы).
Но в россыпях Приамурья (включая бассейн Джелтулака) значительная часть металла присутствует в другой форме — так называемое невидимое золото.
Под этим термином объединяют несколько типов: тонкодисперсное золото размером от долей микрона до нескольких микрометров, заключённое в других минералах; наноразмерное золото (частицы меньше ~100 нм), которое не видно ни глазом, ни под оптическим микроскопом, а иногда и под электронным — на уровне отдельных точек контраста; структурно‑связанное золото - атомы Au, изоморфно замещающие другие элементы в кристаллической решётке минерала (например, в пирите или арсенопирите).
Классическая проблема: в концентрате вроде бы нет ни одной видимой золотинки, а анализ показывает десятки и сотни граммов Au на тонну тяжёлой фракции.
Вот так выглядят точки пробоотбора на гиперспектральной основе:
Точки пробоотбора на гиперспектральном композите
Как я говорил ранее, филетово-лиловый цвет указывает на переходную окислительно-восстановительную зону. В этой переходной зоне происходит мобилизация марганца из первичных силикатов с его переотложением в форме гидроксидов, что и создает характерную лиловую гамму. Эти соединения являются мощнейшими сорбентами. Золото, растворенное в верхней кислой зоне (в виде хлоридных или органических комплексов), при инфильтрации вниз встречает этот барьер. Гидроксиды марганца активно сорбируют золото, осаждая его из растворов (так называемое «сорбционное обогащение»). В ряде случаев содержание золота в марганцевых «шляпах» или прослоях может в десятки раз превышать его содержание в первичной руде. Также эта зона маркирует переход от окислительной среды (Fe³⁺) к восстановительной (Fe²⁺). Золото, которое было мобилизовано наверху в условиях высокого окислительного потенциала, здесь теряет свою растворимость и выпадает в самородном виде (вторичное, «горчичное» или губчатое золото) на контакте с восстановителями (Fe²⁺, органикой, сульфидами).
По фиолетовой обще картине мы должны ожидать увидеть повсеместно повышенные содержание невидимого золота. Собственно, так и есть: вот таблица анализа проб
Собственно, соотношения видимого, невидимого и по факту извлеченного обычной промывкой золота.
Эта таблица - как Армейский Устав - неисчерпаема в своей мудрости и анализировать ее можно бесконечно. Каждый сможет сделать свои выводы.
Учитывая большую обратную связь в лично телеграме, все-таки сделал канал. На канале GoldenGeo будут публиковаться материалы не в научно-популярной форме, а в более профессиональной.
Вы все также можете задать вопросы в личном телеграме: GoldenGeo_Irk
Моя предыдущая статья вызвала бурную реакцию людей, далеких от понимания современного состояния россыпной золотодобычи, мол, невидимое/наноразмерное золото - это в лучшем случае сотые доли грамма и никогда они не дадут весовых содержаний, а граммы/десятки грамм на тонну - вообще берд сумасшедшего. В связи с этим, напишу несколько статей о конкретных примерах.
Итак, пример 1. Амурская область. Река Адамиха.
Технологическая проба весом 50 кг отобрана из делювиальных отложений, в левом борту приустьевой части долины руч. Отпорный, правого притока р. Адамиха
Вот так участок выглядит на обычной спутниковой подложке:
Красный крестик - место отбора пробы.
Давайте теперь посмотрим, как этот же участок выглядит на гиперспектральном композите:
Гиперспектральный спутниковый композит.
Видно, что снимок делится по оттенка на 3 части: желто-зеленые - растительность, охристо-бурые оттенки - зоны активного окисления железа и красноцветные глины. И, самое интересное, фиолетовые оттенки - маркируют переходную геохимическую обстановку верхней окислительной зоной (бурые, охристые тона от Fe³⁺) и нижней восстановительной зоной Fe²⁺.
В этой переходной зоне происходит мобилизация марганца из первичных силикатов с его переотложением в форме гидроксидов, что и создает характерную лиловую гамму. Эти соединения являются мощнейшими сорбентами. Золото, растворенное в верхней кислой зоне (в виде хлоридных или органических комплексов), при инфильтрации вниз встречает этот барьер. Гидроксиды марганца активно сорбируют золото, осаждая его из растворов (так называемое «сорбционное обогащение»). В ряде случаев содержание золота в марганцевых «шляпах» или прослоях может в десятки раз превышать его содержание в первичной руде. Также эта зона маркирует переход от окислительной среды (Fe³⁺) к восстановительной (Fe²⁺). Золото, которое было мобилизовано наверху в условиях высокого окислительного потенциала, здесь теряет свою растворимость и выпадает в самородном виде (вторичное, «горчичное» или губчатое золото) на контакте с восстановителями (Fe²⁺, органикой, сульфидами).
Как видим, проба была отобрана как раз в месте перехода этой зоны из делювия в аллювий.
Проба представлена глинисто-песчано-гравийной смесью с обломками пород и минералов: кварцево-слюдистых сланцев, разновидностей риолитов, туфопесчаников, туфов. Гранулометрический ее состав по результатам сухой ситовки имеет следующий вид: крупная фракция (> 10 мм) составляет 7%, средняя (10-3 мм) - 30%, (3-1 мм) - 22% и мелкая (< 1 мм)-41%. Содержания золота в исходной пробе 12,96 г/т по фракциям следующие: 0,037 г/т (> 3 мм); 0,135 г/т (3-1 мм) и 37 г/т (< 1 мм) (данные атомно-абсорбционного анализа). В связи с низкой золотоносностью материал фракций крупнее 1 мм не изучался.
Так как в этой фракции присутствует глинистая составляющая, при дальнейшей пробоподготовке использовали мокрое ситование этого материала на более мелкие фракции: 1-0,5,0,5-0,25 и <0,25 мм. Стандартным методом из каждой фракции выделяли тяжелые фракции, определяли минеральный состав.
Полученные после мокрого фракционирования водные растворы, с целью определения в них размерности и содержания наночастиц и ионов золота, пропускали через серию фильтров (красную/белую/синюю ленту) с размером пор 8-12, 5-8, 3-5 мкм соответственно.
На каждом этапе фильтрования отделяли твердые осадки, соответствующие фильтрам, то есть получали более мелкие фракции твердой фазы. Суммировав вес осадков на фильтрах, определяли общую долю микрометровых фракций в пробе, в итоге получили: 2,58% приходится на фракции размерности 12-8 мм, 0,07% - 8-5 мкм и 0,02% - 5-3 мкм. Все фракции, в том числе осадки на фильтрах, и все растворы анализировали с применением атомно-абсорбционного метода на спектрофотометрах SOLAAR Мб и iCE3000 (Thermo electron corporation, США) на содержание золота.
Атомно-абсорбционный анализ на Au материала фракций и растворов, а также минералогический анализ шлиховых проб и образцов минералов проводились в Институте геологии и природопользования Дальневосточного отделения РАН.
Схема обработки пробы и содержания по фракциям.
Согласно полученным данным по фракциям общее содержание золота по размерности в исследуемой пробе распределено следующим образом: 22,1% приходится на долю условно видимого самородного золота размером (> 12 мкм), 0,1% Au содержится в минералах-концентраторах, таких как кварц, полевой шпаг, ильменит, мартит и т.д. Соответственно, 77,8% благородного металла приходится на долю микро- и наноразмерного (<12 мкм), а также ионного Au.
Гранулометрический состав исследованной пробы (< 1 мм) делювия, определенный в результате пробоподготовки, и содержание золота по мелким (в том числе микро- и нанометровым) фракциям представлены в табл. 1
По полученным данным ситования (таблица 1) наибольшее количество от общего золота 74,83% содержится во фракциях 1-0,5 мм, причем 17,9% из него видимое самородное, а 0,04% приходится на Au в установленных минералах-концентраторах.
Несмотря на разные объемы массы и содержания Au в более мелких минеральных фракциях 0,5-0,25 мм и < 0,25 мм, в них установлены примерно одинаковые количества благородного металла (по 9,1%), в том числе по 2% видимого. По результатам фильтрования (в осадках на фильтрах) практически 3,5% невидимого Au находится во фракциях размера 12-3 мкм, и столько же (3,5%) золота фракции < 3 мкм, вероятно коллоидного, установлено в технических водных растворах, использованных для мокрой ситовки.
Таблица 1. Фракционный состав делювия размерности < 1 мм по результатам мокрой ситовки и распределение содержаний золота по фракциям
Таким образом, установлено, что 77,9% самородного золота от всего содержащегося в исследованной пробе делювия (фракция < 1 мм) относится к невидимому размерности (< 12 мкм), в том числе связанному - 3,6% (0,1% в минералах-концентраторах и 3,5% фракции < 3 мкм и условно коллоидному (переходящему при промывании в раствор). При этом наибольшие части видимого (17,9%) и невидимого (56,93%) золота сконцентрированы во фракции (1-0,5 мм).
Кроме содержания золота, мы также смогли увидеть и геохимическую аномалию, которая его дает (фиолетовый оттенок на гиперспектральном спутниковом композите).
Площадь этой аномалии - 700 тыс. кв. м. Если мы примем мощность обогащенного золотом пласта консервативно за 0,1 м, а коэффициент выхода фракции -1 мм - 0,38, то получим прогнозную оценку этой аномалии по категории Р2. 700 000 кв.м. * 0,1 м = 70 000 куб.м. породы. Переведем это в тонны: 70 000 куб м * 1,7т/куб.м = 119 тыс. тонн. В этих 119 тыс. тонн содержится 38.5% фракции 0,5-1 мм, итого 119 тыс. т 0,385 = 45 815 т. Теперь умножим 45 815 т на содержание 70,3 г/т и коэффициент достоверности 0,1 = 45 815*70,3*0,1 = 322 000 грамм или 322 кг. золота. И это по достаточно консервативной оценке.
Вот такое вот невидимое золото. Тот, кто утверждает, что его нет или оно имеет подчиненное значение видимому - то просто совсем не в курсе последних исследований, к которым причастен и ваш покорный слуга.
Если есть вопросы, то мой личный Телеграм, я лично занимаюсь извлечением невидимого золота из техногенного сырья и знаю об этом почти все: GoldenGeo_Irk Скажу сразу, что образовательных услуг не оказываю и бесплатных советов не даю.
Когда речь заходит о россыпном золоте, в воображении возникают блестящие самородки и золотые чешуйки в промывочном лотке. Однако значительная часть драгоценного металла в россыпях существует в форме, которую невозможно увидеть невооруженным глазом и даже под обычным микроскопом. Это невидимое золото - тонкодисперсные частицы и наночастицы, заключенные в минералах тяжелого шлиха. Еще более парадоксальная ситуация складывается с эфельными отвалами - отходами промывки золотоносных песков, которые содержат порой десятки и сотни граммов золота на тонну, но это золото остается невостребованным из-за своей невидимой формы.
По оценкам специалистов, в эфельных отвалах россыпных месторождений России накоплено несколько сотен тонн золота. При средних содержаниях золота в техногенных отвалах от 0,3 до 0,5 г/м³ и выше, эти объекты представляют собой огромный ресурсный потенциал. Однако традиционные технологии шлюзового обогащения не способны эффективно извлекать тонкодисперсное и невидимое золото, которое концентрируется в минералах тяжелой фракции.
Для доводки старательский лоток - не обязателен, можно мыть хоть на лотке от кошачьего туалета, проверено.
В россыпных месторождениях золото присутствует в двух основных формах: свободное (самородное) и связанное (невидимое). Свободное золото - это те самые видимые золотины различной крупности, которые извлекаются традиционными гравитационными методами на шлюзах и в промывочных приборах. Связанное или невидимое золото находится в виде тонкодисперсных включений, микро- и наночастиц в минералах тяжелого шлиха.
Тяжелый шлих - это концентрат минералов с плотностью более 3000 кг/м³, который остается после промывки золотоносных песков. В его состав входят магнетит, ильменит, гранат, пирит, арсенопирит, хромит, циркон, рутил и другие акцессорные минералы. Именно эти минералы являются основными концентраторами невидимого золота в россыпях.
Исследования россыпей Амурской области показали, что невидимое золото в минералах тяжелого шлиха может присутствовать в различных формах:
Тонкодисперсное золото размером от 0,1 до 10 мкм в виде микровключений в минералах
Наночастицы золота размером менее 100 нм, не видимые даже под электронным микроскопом
Коллоидное золото в продуктах окисления сульфидов и в лимоните
Анализ проб тяжелого шлиха и выявил значительные содержания невидимого золота в различных минералах. Эти данные имеют фундаментальное значение для понимания распределения золота в россыпях и разработки технологий его извлечения.
Магнетит (Fe₃O₄) - железорудный минерал черного цвета с металлическим блеском, обладающий магнитными свойствами. В россыпях магнетит часто составляет основную массу тяжелого шлиха, образуя характерную "черную массу" в промывочном лотке. Содержание невидимого золота в магнетите составляет 0,06-0,58 г/т при среднем значении 0,31 г/т.
Магнетит с магнитом. Потому что хорошо магнитится.
Ильменит (FeTiO₃) - титаносодержащий минерал, широко распространенный в россыпях. Ильменит является одним из наиболее значимых концентраторов невидимого золота: его содержание составляет 2,74-7,95 г/т при среднем значении около 5 г/т. Золото в ильмените присутствует в тонкодисперсной форме, недоступной для визуального наблюдения.
Собственно титаномагнетит или ильменит
Гранаты - группа островных силикатов, часто встречающихся в россыпях как устойчивые к выветриванию минералы. В гранатах из россыпей Амурской области содержание невидимого золота варьирует от 0,1 до 2,95 г/т. Гранаты являются характерными минералами-спутниками золоторудной минерализации и их присутствие в шлихах может указывать на близость коренных источников.
Гранат
Пирит (FeS₂) - наиболее распространенный сульфидный минерал, известный как "золото дураков" из-за золотистого цвета. Но в каждой шутке - только доля шутки. В россыпях пирит часто несет значительные количества невидимого золота: 15,34-138,51 г/т. Золото в пирите присутствует в виде тонкодисперсных микровключений и частично в структурно-связанной форме.
Пирит
Арсенопирит (FeAsS) - мышьяковосодержащий сульфид железа, один из главных минералов-концентраторов золота. В арсенопирите из россыпных шлихов содержание золота достигает 22,97-30,4 г/т, а в отдельных случаях до 138,5 г/т. Золото находится преимущественно в тонкодисперсной форме и в виде микровключений.
Арсенопирит
Хромит (FeCr₂O₄) - хромовая шпинель, типичный минерал ультраосновных пород. Содержание золота в хромите может варьировать от 0,24 до 220,67 г/т, что указывает на крайне неравномерное распределение золота в этом минерале.
Циркон (ZrSiO₄) - акцессорный минерал, устойчивый к выветриванию. В цирконе золото присутствует в невидимой примесной форме с содержаниями 0,04-0,23 г/т.
Рутил (TiO₂) - титановый минерал, встречающийся в россыпях. Содержание золота в рутиле составляет 0,17-0,33 г/т, достигая в отдельных пробах 21,4-233,5 г/т.
Лимонит - собирательное название для гидроксидов железа, образующихся при окислении железосодержащих минералов. В лимоните золото присутствует в коллоидной и тонкодисперсной форме с содержаниями 1,32-1,54 г/т.
Данные из геологических отчетов по Амурской области предоставляют уникальную информацию о реальных содержаниях невидимого золота в различных классах крупности песков.
Россыпи - крупность -2,0 мм
В классе крупности -2,0 мм (материал мельче 2 мм) содержание золота сильно варьирует в зависимости от участка россыпи:
Проба 1-3: содержание Au = 15,34 г/т - типичное содержание для россыпей с преобладанием мелкого золота
Проба 4: содержание Au = 129,63 г/т - богатые участки с высокой концентрацией тонкодисперсного золота
Проба 5: содержание Au = 138,51 г/т - аномально высокие содержания, указывающие на присутствие золота в сульфидах
Россыпи - крупность -1,0 мм
В более мелком классе -1,0 мм концентрация золота еще выше:
Проба 6: содержание Au = 98,65 г/т
Проба 7: содержание Au = 220,67 г/т - экстремально высокое содержание, связанное с концентрацией золота в тяжелых минералах
Такие высокие содержания в мелких классах объясняются тем, что при дезинтеграции россыпных песков происходит высвобождение минералов тяжелого шлиха, содержащих невидимое золото. При обычной шлюзовой промывке эти минералы не улавливаются и уходят в хвосты.
Эфельные отвалы (также называемые эфелями, гале-эфельными отвалами или хвостами обогащения) - это отходы промывки золотоносных песков на драгах и промывочных приборах. За десятилетия отработки россыпных месторождений в России накопились миллиарды кубометров эфельных отвалов.
Парадокс ситуации заключается в том, что эфельные отвалы содержат значительные количества золота, но оно остается невостребованным. Причина проста: традиционная шлюзовая технология эффективно извлекает только крупное и среднее свободное золото размером более 0,25-0,5 мм. Мелкое золото (менее 0,25 мм) и особенно тонкодисперсное золото в минералах шлиха теряется в хвостах.
По официальным данным, содержание золота в эфельных отвалах Амурской области составляет 0,01-0,5 г/т. При этом степень извлечения золота при первичной переработке составляет (это опять же, по официальным данным) 90-95%, а потери в отвалах - 5-10%.
Однако даже эти цифры не учитывают невидимое золото в минералах тяжелого шлиха. Исследования показывают, что реальные содержания могут быть значительно выше:
В техногенных россыпях с высоким выходом тяжелой фракции содержание связанного золота в шлихе может достигать 2 кг/т при выходе тяжелой фракции 5-10 кг/м³.
Эфельные отвалы до горизонта. Якутия.
Откуда берется невидимое золото в россыпях? Это связано с двумя основными процессами: наследованием от коренных источников и вторичными преобразованиями в россыпи.
Наследование: россыпные месторождения формируются при разрушении коренных золоторудных месторождений. При эрозии рудных тел высвобождаются не только самородные золотины, но и минералы-концентраторы золота - пирит, арсенопирит, арсенопирит, а также породообразующие минералы с вкрапленностью тонкодисперсного золота.
Как показали исследования, в коренных месторождениях значительная часть золота присутствует в виде микро- и нановключений в сульфидных минералах. При размыве рудных зон эти минералы попадают в россыпи и становятся частью тяжелого шлиха. Золото, заключенное в них, остается в невидимой форме.
Минеральный состав тяжелого шлиха рассматривается как прямое указание на возможные коренные источники россыпного золота. Присутствие в шлихах вольфрамита, ильменита, танталитов-колумбитов вместе с золотом свидетельствует о генетической связи золотого и редкометального оруденения. Наличие арсенопирита указывает на золото-сульфидный тип коренного источника.
Вторичные преобразования: при переносе водными потоками россыпное золото подвергается механической и химической переработке. Крупные золотины истираются, измельчаются, приобретают округлую форму. Однако тонкодисперсное золото в минералах-носителях остается защищенным от механического воздействия.
В зонах окисления россыпей происходят процессы химического выветривания сульфидных минералов. При окислении пирита и арсенопирита часть золота высвобождается, но значительная доля переходит в коллоидную форму и сорбируется на гидроксидах железа (лимоните). Это объясняет присутствие золота в лимоните россыпей.
Традиционная технология обогащения золотоносных песков основана на гравитационном разделении по плотности на шлюзах различных конструкций. Эта технология эффективна для извлечения свободного золота размером более 0,25-0,5 мм, но имеет серьезные ограничения при работе с тонкодисперсным и невидимым золотом.
Исследования показывают, что от 40 до 50% золотин в россыпях представлено мелкими и весьма мелкими классами крупности (менее 0,25 мм). Это золото плохо улавливается на шлюзах и теряется в хвостах.
Проблема усугубляется тем, что в россыпях часто присутствует большое количество тяжелых минералов шлиха. Чем больше тяжелых минералов, тем быстрее заполняется постель шлюза, больше работы на доводке шлиха и больше потери золота. Минералы шлиха становятся "похитителями золота", забирая место в постели шлюза и вынося с собой тонкодисперсное золото в отвалы.
Еще более серьезная проблема - это невидимое золото, заключенное в минералах тяжелого шлиха. Это золото вообще не может быть извлечено гравитационными методами, так как оно химически или физически связано с минералом-носителем.
До 1990-х годов для извлечения такого золота широко использовалась амальгамация - обработка шлихов ртутью. Ртуть "растворяет" свободное золото, образуя амальгаму, из которой затем выделяют чистое золото. Однако амальгамация неэффективна для золота, заключенного в минералах, и к тому же запрещена из-за токсичности ртути.
Отказ от амальгамации привел к тому, что вся тонкодисперсная и невидимая форма золота стала уходить в эфельные отвалы безвозвратно. Разветвленные технологические схемы с перечисткой хвостов на отсадочных машинах и винтовых сепараторах были свернуты как экономически нецелесообразные. В результате сегодня россыпная золотодобыча фактически использует только одну шлюзовую технологию.
Центробежные сепараторы (концентраторы и винтовые шлюзы) позволяют эффективно концентрировать тяжелые минералы из хвостов обычных шлюзов.
На месторождении Юрское применение модуля винтовой сепарации позволило извлечь дополнительно 25,3% от общего количества золота, при этом содержание золота в концентрате составило 46,5-80 г/т. Концентрат представлял собой шлих, обогащенный тяжелыми минералами с невидимым золотом.
Наиболее перспективным направлением является гидрометаллургическая переработка золотосодержащих шлихов. Шлиховые концентраты, полученные центробежной сепарацией, направляются на специализированные установки, где золото извлекается химическими методами - выщелачиванием, сорбцией и электролизом.
Содержания золота в шлихах (от 50 г/т) делают их экономически привлекательным сырьем для гидрометаллургии. При этом извлекается как свободное мелкое золото, так и невидимое золото из минералов после их вскрытия окислением или другими методами.
Оптимальным решением является комбинация гравитационного обогащения с гидрометаллургической доводкой:
Первичное извлечение крупного золота на шлюзах
Центробежная сепарация хвостов для получения шлихового концентрата
Гидрометаллургическая переработка концентрата для извлечения мелкого и невидимого золота
Такая схема позволяет повысить общее извлечение золота с 70-75% до 90-95% и выше.
Эфельные отвалы россыпных месторождений представляют собой огромный неосвоенный ресурс золота.
По оценкам специалистов, в России накоплены миллиарды кубометров эфельных отвалов. При средних содержаниях золота 0,3-0,5 г/м³ общие ресурсы золота в отвалах составляют сотни тонн.
Отвалы со средним содержанием золота более 500 мг/м³ составляют около 5% от общего количества россыпей, но и они представляют значительный интерес. В отдельных случаях выход тяжелой фракции достигает 1 кг/м³ при содержании связанного золота в шлихе 365 г/т, что дает суммарное содержание золота более 0,36 г/м³.
Техногенные месторождения (эфельные отвалы) обладают рядом преимуществ перед первичными россыпями:
Отсутствие вскрышных работ - пески находятся на поверхности
Легкая промывистость - материал уже прошел дезинтеграцию
Известный минеральный состав - можно точно подобрать технологию
Близость к инфраструктуре - отвалы расположены вблизи отработанных месторождений
Переработка эфельных отвалов решает не только экономическую, но и экологическую задачу. Отвалы занимают огромные площади, нарушают ландшафты и могут быть источником загрязнения. Их рекультивация с попутным извлечением золота - рациональное природопользование.
Невидимое золото в россыпях и эфельных отвалах - это не научный курьез, а реальный экономический ресурс. От долей грамма до сотен граммов и даже килограммов на тонну минералов тяжелого шлиха - это золото десятилетиями уходило в отвалы и терялось безвозвратно.
Современные данные показывают, что в магнетите, ильмените, гранатах, пирите и арсенопирите из россыпных шлихов содержится от единиц до сотен граммов золота на тонну. В эфельных отвалах России накоплены сотни тонн невостребованного золота. Это огромный потенциал, который только начинает осваиваться.
Будущее россыпной золотодобычи связано не только с поиском новых месторождений, но и с более полным извлечением золота из уже разведанных ресурсов. Невидимое золото - это вызов для технологов и возможность для предпринимателей, стремящихся использовать достижения науки для повышения эффективности производства. Понимание природы, распределения и форм нахождения этого скрытого металла - ключ к освоению огромных техногенных запасов и к устойчивому развитию золотодобывающей отрасли
Если есть вопросы, то мой личный Телеграм, я лично занимаюсь извлечением невидимого золота из техногенного сырья и знаю об этом почти все: GoldenGeo_Irk
В этой же статье мы переместимся в другой региона, в Забайкалье, на речку Кару одноименного рудного узла.
Схема тектонического положения Карийского золоторудного узла (по Ж.В. Семенскому и др., 1994). 1,2 – раннемезозойские грабены, выполненные риолитами андезит-риолитовой формации (1) конгломератовыми отложениями (2), 3-4 – массивы палигенных гранитоидов: 3 – автохтонных, 4 – аллохтонных (I - Сретенский, II – Кара – Чачинский); 5 – 6 – позднемезозойские шовные грабены, выполненные вулканитами андезит – базальт – риолитовой формации (5) и грубообломочной молассой (6), 7 – границы купольных структур: А – Карийской (I) и Сретенской (II), 8 – кольцевые компенсационные структуры, 9 – разрывные нарушения взбросово (А) и сбросового (б) типа, 10 – альпинотипные гипербазиты в зонах меланжа, 11 – разломы 12 – поперечные зоны разломов.
Этот рудно-россыпной узел интересен тем, что он является одним из старейших золотодобывающих районов России. Россыпи, в среднем и нижнем течении реки Кара были известны с 30-х годов 19 века. Из “Энциклопедии Забайкалья» известно, что до Революции из них было добыто не менее 100 тонн золота из россыпей этой реки. В том числе и ряда крупных самородков весом более 700 граммов. И, несомненно, в последующие годы, вплоть до наших дней, из россыпей было получено сопоставимое с дореволюционным периодом количество золота. Протяжённость реки Кара – 37 км. По этому показателю она ненамного превышает длину ручья Хлебопёк.
Рудное золото на Карийском месторождении известно с 1902 года. Оно разведывалось на глубину до 300 метров в течение многих десятков лет, вплоть до 1995 года. И рядом авторов оно относится к золото-порфировому типу. А по запасам – к типу мелких месторождений. Руды, по типу обогащения, относятся к классу упорных. И их обогащение предполагалось (до 70-х годов) по гравитационно-амальгамной схеме, а после этого периода – по гравитационно-флотационной, с последующим отжигом сульфидов и цианированием. Детальные разведочные работы на Карийском месторождении велись с 1936 по 1993 год. Промышленная отработка месторождения так и не была начата, так как детально разведанные запасы на нём не превышают 7-9 тонн. По результатам испытания полупромышленной пробы весом 506, 6 тонн доля свободного золота составила 5,77%.
Но, тем не менее, всеми исследователями, изучавшими данный район, предполагается, что Карийский рудный объект является единственно возможным источником россыпей бассейна реки Кара. Поскольку за более чем столетнее изучение района других рудных объектов в этом районе не установлено. Напоминаю, россыпного золота из речки Кара добыто не менее 150 тонн.
Судя по многочисленным научным публикациям и фондовым данным, и нашим исследованиям, золоторудная минерализация на Карийском рудном месторождении приурочена к хорошо разведанным 5-7 участкам. Эти участки, в структурном отношении представляют собой единый штокверк, локализованный в гранитоидном массиве юрского возраста, с широким развитием в нём процессов серицитизации, калишпатизации, турмалинизации, окварцевания и сульфидизации. По крупности в рудах резко преобладает «дисперсное, пылевидное и весьма мелкое золото в кварц-полевошпатовых прожилках и «атомарное» золото, связанное с сульфидами». Наличие теллуридов золота было установлено лишь в 1993 году и далее его минеральные формы не исследовались.
Ничего этого, в том числе и формаций приведённых на предыдущем слайде мы не увидим на снимке ДЗЗ, примерно совпадающим по площади с предыдущим слайдом.
Но мы видим области аномально высокой интенсивности сиреневого цвета, характерного для минералов Fe+3 и лишь небольшие площади характерные для минералов Fe+2. Дело в том, что на гранитоидном Карийском массиве развиты мощные площадные коры выветривания. Даже на водораздельных участках их мощность превышает 5-7 метров. И сами гранитоиды вскрыты либо карьерами, либо бурением, либо подземными горными выработками, коренные обнажения, фактически, отсутствуют, однако, некоторые закономерности четко прослеживаются.
Тут стоить отметить, что площадь 1 пикселя на рисунке 23 – 100 кв.м и, естественно, он охватывает участок земной поверхности, содержащий смесь нескольких минералов (например, кварц, глинистые минералы и оксиды железа). Спектральный отклик этого пикселя (и, соответственно, оттенок на RGB-композите) представляет собой комбинацию спектров этих компонентов. Для картирования конкретных минералов необходимо провести спектральное разложение (spectral unmixing) наблюдаемого спектра на «чистые» спектральные компоненты — конечные члены (end members).
На этом слайде показан предыдущий снимок на «чистые спектральные компоненnы».
Конечные члены спектрального разложения RGB-композита рисунка 23. Розовый цвет – минералы Fe+3. Бирюзовый цвет – увлаженные почвы с пониженным содержанием Fe+3 Желтый цвет –зоны, обогащенные продуктами кварц-турмалин-сульфидного состава.
Как уже упоминалось выше, минералы трёхвалентного железа (Fe+3), такие как гематит, гётит или лимонит, обладают характерным спектральным откликом: они сильно отражают свет в диапазоне ~665 нм и поглощают его в диапазоне ~490–560 нм. На рисунке 24 они выделены розовым цветом.
Бирюзовый цвет на рисунке – обедненные Fe+3 участки, которые имеют характерную полосу поглощения в диапазоне 2200 нм, характерную для увлажненного грунта. Своеобразные переходные зоны между окисленными и менее окисленными участками, связанными с наличием или отсутствием воды. Учитывая то, что такие участки находятся в большинстве случаев ниже по разрезу, чем обогащенные Fe+3, можно говорить о выносе минералов железа грунтовыми водами.
Желтый цвет – участки с пониженным содержанием каолинита, сильным поглощением в диапазонах 1600-1650 нм, 560 нм, 665 нм и умеренным поглощением в диапазонах 2200 нм и 492 нм, что с осторожностью позволяет отнести их к зонам, обогащенным продуктами выветривания кварц-турмалин-сульфидного состава. Эти участки интерпретируются очень надёжно.Так как Карийское было детально разведано.
Вот, так, примерно, выглядят участки «розового» (минералы Fe+3), и «жёлтого» цвета (жилы кварц-турмалин-сульфидного состава) более детально.
Карийский гранитоидный массив. На левом снимке - кора выветривания на склоне участка Дмитриевский. На правом снимке, в стенке старого карьера, кора выветривания гранитов. На заднем плане – выветрелые, мелкие обломки кварц-турмалин – сульфидного состава тёмно – серого цвета.
В составе руд, многочисленные пробы отобранных из бортов карьера и рудных интервалов штолен, видимого золота, в его Au0 форме, действительно не было, или его было крайне мало. Его приходилось искать под электронным микроскопом или фиксировать методами рентгенофазовой дифрактометрии.
Таблица №. Минеральный состав коренных пород: А) Скважина № 13874, Б) кварц-пирит-полевошпатовая жила на западном борту карьера.
Видимые формы теллуридов золота и серебра встречаются коренных породах чаще, чем привычное для нас «жёлтое» золото. А в гранитоидах карьеров их можно зафиксировать в виде землистых агрегатов на поверхности отдельных глыб.
Бурые и тёмно-серые выделения микрозернистых теллуридов золота и серебра на розовом мелкозернистом граните в карьере. На плоскости куска гранита, среди теллуридов, отмечены отдельные мелкие крупинки золота размером в десятые и сотые доли мм, видимые лишь в лупу.
Нами было отмечено, что в коре выветривания, особенно на участках расположенных ниже по склону от верхних, водораздельных частей массива, крупность выделения золота начала существенно возрастать.
В левой части – так называемый «Красный пласт» в коре выветривания с повышенным содержанием гётита. Вес данного куска 1003 грамма. В правой части - золотинки с мелкими обломочными зёрнами калаверита. Вес выделенного золота – 137,0 мг. Или 137,0 граммов на тонну (более 500 граммов на куб).
Всё золото из коры выветривания мелкое и имеет кавернозно-пористую структуру, такую же, как и в корах выветривания Бодайбинского района.
Участок Дмитриевский. Образцы золотин для микрозондового анализа полученные при промывке одного (8,6 кг) лотка коры выветривания.
Поскольку мы проводили там достаточно детальные исследования, с использованием экскаваторов, нами было отмечено, что чем ниже по склону отбираются пробы из коры выветривания, чем меньше содержание каолина и «горчичного золота» в пробе, тем чаще встречается и более укрупняется золото.
Карийскоею Чёрный шлих одной из проб коры выветривания. Нижняя часть склона на участке Дмитриевский. Золотинки редкими и мелкими зёрнами калаверита и «горчичного золота» , обломками турмалина и барита.
Несмотря на кажущееся различие рассматриваемых объектов, их геологических историй и минералого – геохимического состава, по крайней мере, для их коры выветривания, прослеживаются общие черты.
Во-первых, и там и там, в составе коры выветривания, гётит преобладает над пиритом и другими сульфидами железа. Во-вторых, минеральные формы золота в коре выветривания находятся, в основном, в виде Au0, а не в виде Au+.
Быстрее всего, как это было показано на слайде №11происходит восстановление тетрасульфита золота Na5[Au(SO3)4] остающимся при разложении пирита в водной среде свободным сульфитом SO3-2 в Au0.
Причём, высвобождение натрия или калия из комплексов (не суть важно) при переходе тетрасульфита золота в золото, будет подщелачивать раствор. Вероятно поэтому, мы и видим образование лепидокрокита. Он, в отличие от гётита, образуется в щелочной среде. Возможно, это надо проверять на других объектах, это будет очень хорошим локальным поисковым признаком. Так как гётит отличается от лепидокрокита методом КР спектрометрии. Рамановские спектрометры компактны, относительно недороги и вполне доступны любой артели.
Существование крупного золота на Карийском, не только известно, но и оно, несомненно, есть.
Самородки и крупное золото из приплотиковой части правого борта русла реки Кара на участке Дмитриевский. Пробность этого золота высокая. Содержания золота в этой пробе, по данным переносного XRF анализатора GoldExpert – 97,38%, при содержании Cu – 2,59% и небольшой примесью Ag. Примесей Te и Sb в данной пробе не установлено. Фото любезно предоставлено АО «Прииск Усть-Кара».
Но находится оно в аллювии речки Кара, а не в площадной коре выветривания гранитоидного массива и тем более, как показали результаты десятков лет детальной разведки и опытной эксплуатации в рудах Карийского месторождения.
Но данные россыпи принадлежат АО «Прииск Усть-Кара», одной из очень немногих старательских организаций добывающих более тонны россыпного золота в год. И, наверно, единственной организации добывающей это золото, в течение четырёх десятилетий, на ограниченной площади речных водотоков в районе Усть-Карска, представляющей собой не аллювий, а техногенные отвалы прошлых сезонов. И куда они возвращаются примерно раз в три-четыре года, так как додумались до формирования «искусственных ловушек».
Честь им за это и хвала! И правильно они сделали, что постепенно выжили мелкие артели и владельцев «спящих рудных лицензий» ковыряющих кору выветривания.
Выводы
Проведённые исследования в центральной части Бодайбинского района (Иркутская область) и на Карийском рудно-россыпном узле (Забайкальский край) продемонстрировали наличие тесной связи между данными дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) и результатами детальных полевых, минералогических и геохимических исследований.
Гиперспектральные спутниковые снимки позволили выделить зоны контрастного распределения минералов Fe+3 и Fe+2. Убедительно показано, что эти зоны чётко коррелируют с положением известных и вновь выявленных россыпных золотоносных объектов.
Полевые наблюдения, аппаратурные исследования и лабораторный синтез Au подтвердили, что в зонах с преобладанием Fe+2 золото преимущественно присутствует в окисленных формах — теллуридах, селенидах и комплексных соединениях Au⁺, тогда как в зонах окисления (Fe+3) доминируют самородные формы Au⁰, часто с кавернозно-пористой текстурой. При этом максимальное укрупнение золота до макроскопических размеров наблюдается не в коренных породах и даже не в коре выветривания, а в аллювиальных отложениях речных систем — именно там, где происходят максимальные преобразования Fe+3 и Fe+2, формируя так называемую «пёструю зону.
Экспериментально и теоретически обоснована ключевая роль тиосульфатных комплексов золота, образующихся при окислении пирита в присутствии кислорода и воды. Эти комплексы мигрируют в гипергенной зоне, и как нами экспериментально показано, могут сорбироваться и на кварце, и на минералах группы пирротина, на слюдах и т.д. А при наличии восстановителей и «зародышей» Au⁰ , в коллоидных системах золота могут образоваться не только его микро-выделения, но и его вполне макроскопические экземпляры. Таким образом, процесс формирования россыпного золота носит не чисто механический, а выраженный химический характер.
Наличие "пёстрых" комплексных геохимических аномалий может служить надёжным критерием наличия «природных фабрик» для формирования и укрупнения россыпного золота по описанной выше кинетической химической модели, поскольку именно там создаются условия для миграции тиосульфатных комплексов, процессов их концентрации и восстановления до самородного Au⁰ и роста его частиц.
Отработанные россыпи не должны служить «бросовым материалом. При правильной организации формирования искусственных ловушек они ещё многие десятилетия могут давать россыпное золото. Причём в количествах, намного опережающих количество первичной отработки.
Мой личный телеграм: @goldengeo_irk а вот список авторов этой работы, среди которых и ваш покорный слуга:
Центральная часть Бодайбинского района знаменита, в первую очередь не рудным гигантом Сухой Лог, а многочисленными россыпными месторождениями, отрабатываемыми на этой территории уже более полутора сотен лет.
Золоторудные месторождения Бодайбинского района приурочены к мощной толще (несколько км) толще рифей-вендских углеродсодержащих карбонатно-терригенных отложений, слагающих Бодайбинский синклинорий (рис.№ 1). Комплекс этих отложений, метаморфизрован в условиях зеленосланцевой фации регионального метаморфизма. Пород верхнепалеозойского и мезозойского возраста в районе не установлено.
Рисунок 1. Карта золотоносности Бодайбинского района на структурно-формационной основе
Вся территория покрыта геологической съемкой масштаба 1:50000 с общими поисками. На многих промышленно значимых участках проведено последующее геологическое доизучение.
На юге, и в меньшей мере на западе и севере закартированы многочисленные выходы разновозрастных гранитных интрузий (конкудеро-мамаканский) и сопутствующих им дайковых комплексов (возраст 400-320 млн.лет). В центральной части Мамско-Бодайбинского синклинория, наиболее богатой золоторудными месторождениями, выходы гранитоидов и дайковых поясов на поверхность не обнаружены. Подавляющее большинство золоторудных месторождений Бодайбинского района, в особенности в его центральной части, оказались строго стратиформными образованиями (месторождения Сухой Лог, Западное, Высочайшее, Вернинское, Чертово Корыто, Невское, Ыканское).
Ни на одном из них не установлено какой бы то ни было связи со считающимися материнскими гранитными интрузиями: ближайшие выходы гранитов отстоят от них на десятки, а иногда и сотни километров. Ни одна из скважин на рудных месторождениях гранитоиды или их дайковые комплексы не подсекла. Ни на одном из золоторудных месторождений не выявлено каких-либо крутопадающих систем тектонических трещин, которые могли бы послужить объяснением возможной связи рудогенеза с гипотетическими гранитными массивами, и, по этому, их кровли с каждым годом отодвигают на более глубокие горизонты.
Крупные рудные месторождения района характеризуются очень большой протяженностью по падению. Ни одно из этих месторождений не удалось изучить до глубины выклинивания его рудных тел. Хотя, некоторые из них разбурены по падению до 1500 и более метров. Представляется маловероятным, что какие-то геологические образования, предположительно являющиеся источниками россыпей района, были полностью денудированы (за 300 млн. лет, выпадающих из геологической истории района) до уровня современного рельефа.
Существующие модели образования рудного золота в районе сходятся в одном -золото участвовало в процессе метаморфических преобразований совместно со всей сульфидсодержащей (пирротин-пиритовой) минерализацией существующей в осадочном комплексе который был преобразован в кристаллические сланцы района. Распределение золота в сульфидных прослоях крайне неравномерное, в некоторых из них золото не обнаружено, в других наблюдаются скопления самородного золота в пирите и пирротине, а также выделения в кварц-карбонатных обособлениях в сульфидных прослоях. Максимальный размер отдельных выделений золота в рудных месторождений района колеблется в районе 0,8 - 3 мм.
Рис. №2. Вишнёвым цветом выделяются области площадного развития Fe+3, зелёным – площадного развития Fe+2. Все известные россыпи района тяготеют к площадям контакта этих зон. В том числе и россыпь ручья Хлебопёк.
Композитный RGB снимок территории, о которой мы рассказываем (рисунки 1 и 2) построен по мультиспектральным спутниковым съёмкам. Каждый минерал или группа минералов обладает уникальными спектральными особенностями — так называемыми полосами поглощения и отражения, которые проявляются в видимом, ближнем и коротковолновом инфракрасном диапазонах. Аппаратура спутников, оснащена мультиспектральными датчиками, регистрирующими отражение в нескольких узких каналах, что позволяет выявлять железосодержащие оксиды, глинистые минералы, карбонаты и другие соединения по их характерным спектральным сигнатурам.
Минералы трёхвалентного железа (Fe+3), такие как гематит, гётит или лимонит, обладают характерным спектральным откликом: они сильно отражают свет в диапазоне ~665 нм и поглощают его в диапазоне ~490–560 нм. В RGB-композите эти минералы – в красном канале. Зеленый канал композита имеет длину волны 560 нм и кроме хлорофилла, на участках без растительности, может картировать минералы двухвалентного железа. Растительность, содержащая хлорофил и гемы влияние на «цветность» не оказывает, поскольку хлорофиллы, по своему химическому составу — магниевыекомплексы различных тетрапиролов и их спектральные характеристики находятся в других диапазонах.
Стоит отметить, что использовался мультиспектральный снимок, сделанный во влажную погоду. Такие снимки считаются гораздо более информативным, чем «сухие» снимки, благодаря уменьшению влияния поверхностных помех. Так как влага на поверхности пород уменьшает рассеяние света и подавляет яркость нерелевантных компонентов, делая спектральный отклик самих минералов более выраженным. Кроме того, влажные условия повышают контраст между минералами и фоном, поскольку вода снижает общее альбедо поверхности, но по-разному влияет на отражательную способность различных минеральных фаз — особенно гидроксидов и оксидов железа.
На этом рисунке, кроме областей выделяющихся «вишнёвыми» и «зелёными» цветовыми характеристиками, видны отработанные россыпи верховьев реки Бодайбинка (в нижней части снимка). А также - почти отработанные россыпи в верховьях реки Вача (верхняя часть рисунка), а также более мелкие водотоки в их междуречье.
В крест этим зонам проходят автодороги районного значения между городом Бодайбо и посёлком Кропоткин и, далее на Сухой Лог и рудное месторождение Вернинское. Кроме этих дорог имеются местные дороги, ведущие на прииски. Так что, район вполне доступен для автотранспорта, пеших маршрутов и опробования.
На более детальном снимке, захватывающем значительно меньшую по площади территорию, показан район междуречья рек Бодайбинка и Вача, с притоками Хлебопёк и Еловый.
Рис. №3. Детализация одного из участков рисунка №1. Вишнёвым цветом выделяются области площадного развития Fe+3, зелёным – площадного развития Fe+2. Все известные россыпи района тяготеют к площадям контакта этих зон. В том числе и россыпи речки Вача, ручьёв Хлебопёк, Еловый и других.
На этом RGB мультиспектральном спутниковом снимке показано более детальное строение участка междуречья рек Бодайбинка и Вача. Кроме россыпей и автодорог видны выходы на поверхность хомолхинской свиты бодайбинской серии углеродистых сланцев (рис. №2).
Хомолхинская свита — толща верхнерифейского возраста, которая представлена переслаивающимися углеродсодержащими алевролитовыми, аргиллитовыми, глинистыми сланцами и филлитами с чередующимися прослоями и горизонтами углеродсодержащих песчаников. Характерными компонентами отложений хомолхинской свиты являются линзовидные прослои и послойная вкрапленность пирротина и пирита. Она изучена детальнейшим образом, так как к отложениям хомолхинской свиты приурочено крупнейшее месторождение России — Сухой Лог, а также его аналог — Голец Высочайший.
Как видим, на снимке в области распространения этой свиты, видны резко отличающиеся друг от друга по цветовым характеристикам объекты.
Области развития минералов группы Fe+3 (сиреневая зона), в основном - гётита, гематита и изредка встречающегося магнетита, и мало распространённых - пирита и пирротина. Области, в которых степень окисления железа - +2 (зелёная зона), где основными минеральными формами железа являются пирит и пирротин, и также являются доступными для изучения. Обе эти зоны и исследовались нами не только на участке работ в долине ручья Хлебопёк, но и в его окрестностях (рис. №3 и №4).
Вот так породы хомолхинской свиты выглядят в более «приземлённом» варианте, на дорогах, идущих через эти зоны (рис. №). Видно, что в природе, одни и те же, изначально похожие по минеральному составу породы хомолхинской свиты, показанные на рисунках №1и №2, отличаются по цветовой гамме, что хорошо видно и по достаточно глубоким врезам местных дорог. Зона окисления, с преимущественным развитием минералов Fe+3, судя по левой части рисунка №5, достигает нескольких метров (рис.№5).
Рис. №4. Снимки с дорог на различные участки выходов на поверхность хомолхинской свиты. На левом рисунке гётитизированная обломочная масса (кора выветривания) и выходы разрушенных коренных пород хомолхинской свиты из зоны преимущественного развития Fe+3; на правом снимке – в борту ручья выходы кристаллических сланцев и обломочная из зоны преимущественного развития Fe+2.
На этом слайде приводятся фотографии образцов, где железо находится преимущественно в виде Fe+3 и в виде Fe+2.
Рисунок 5. На левом рисунке гётитизированная обломочная масса из зоны преимущественного развития Fe+3; на правом снимке – кристаллический сланец из зоны преимущественного развития Fe+2, с многочисленными зёрнами пирита.
Для «зелёной» зоны и аллювия водотоков пирит является очень распространённым минералом. При этом, как показано в нашей работе [], в приповерхностных условиях (в «зелёной зоне») его отличительной особенностью является сильный дефицит серы.
В «сиреневой зоне» пирит и пирротин являются чаще всего акцессорными минералами, уступая своё место гётиту и другим окислам и окси-гидроокислам железа.
В аллювии пирит является основным минералом тяжёлой фракции. Так же, как и в породах «зелёной зоны» его особенностью является наличие различных стадий окисления, то есть, перехода из форм Fe+2 в Fe+3
Рис. №4. Кубические зерна пирита из аллювия ручья Хлебопёк, в той или иной степени преобразованные процессами окисления. В центре снимка – псевдоморфоза по зерну пирита, внешние слои которого представлены гётитом, а внутренние - аморфной массой гидроокислов.
Наш, возникший несколько лет назад, интерес к процессам перехода Fe+2 в Fe+3 был вызван ознакомлением с рядом экспериментальных работ, в списке литературы они значатся под номерами [17,18], о разложении пирита в водной, содержащей кислород, среде. Мы предположили, а потом и доказали экспериментально, что образующийся при разложении пирита в водной содержащей кислород среде промежуточный продукт такого разложения - тиосульфат железа(FeSO3S) может играть ключевую роль.Так как с большинством благородных элементов тиосульфатные комплексы образуют комплексные соединения типа (рис. №7):
Наш, возникший несколько лет назад, интерес к процессам перехода Fe+2 в Fe+3 был вызван ознакомлением с рядом экспериментальных работ о разложении пирита в водной, содержащей кислород, среде. Мы предположили, а потом и доказали экспериментально, что образующийся при разложении пирита в водной содержащей кислород среде промежуточный продукт такого разложения - тиосульфат железа(FeSO3S) может играть ключевую роль.Так как с большинством благородных элементов тиосульфатные комплексы образуют комплексные соединения типа (рис. №7):
Рис. №7. Структурные формы тиосульфатных комплексов а) собственно тиосульфатный комплекс; б) тиосульфатный комплекс золота; в) тиосульфатный комплекс серебра.
Тиосульфатные комплексы золота легко возникают из тиосульфата железа в ходе обменных реакций из многох соединений золота: хлоридов, теллуридов, селенидов. Как пример приведём реакцию взаимодействия тиосульфата железа с хлоридом золота с образованием тиосульфата золота, происходящие в нейтральной или слабощелочной среде при комнатной температуре
Fe(S2O3)+2AuCl3→Au2(S2O3)+2FeCl3
В ходе реакции: тиосульфат-ион (S2O32−) переходит от железа к золоту; ионы хлора (Cl−) переходят от золота к железу; степень окисления золота остаётся неизменной (+3)
Реакция протекает в водном растворе и является обменной, без изменения степеней окисления элементов. Образующийся тиосульфат золота выпадает в осадок, что можно использовать для гравиметрического определения золота.
Аналогичная реакция образования комплексов тиосульфата золота происходит и с его селенидами и теллуридами.
Fe(S2O3)2+Au2Se2→Au(S2O3)3+FeSe
Как показано в работе Ирины Витальевны Курбаковой, в слабокислых средах (рН 5–6) растворенные тиосульфатные комплексы золота полностью сорбируются оксигидроксидами железа и частично органическими осадками.
Природные минеральные формы тиосульфата железа (как собственно и тиосульфаты золота и других благородных элементов) в природе неизвестны, поскольку он не стабилен и легко переходит в другие более устойчивые формы минерального ряда (рис. №):
Как показано в нашей работе , все члены этого минерального ряда были зафиксированы в
Промежуточные стадии процесса окисления пирита в лабораторных условиях детально исследованы. В этом процессе параллельно с преобразованием двухвалентного железа в трёхвалентное железо, были зафиксированы промежуточные продукты окисления серы, в частности: SO32-, S2O32-, S4O62-, S3O32-, SO42-, а также - различные формы гидратов и гидроокисей железа.
Образование тиосульфата железа представляется ключевым продуктом в цепи превращений золота. С его образованием начинается природное выщелачивание золота, причём, как его поливалентных форм, так и ноль валентной формы. Общеизвестно, что в присутствии тиосульфатных ионов и кислорода воздуха из химических соединений золота и его мелких самородных частичек образуются растворимые в воде тиосульфатные комплексы золота, покидающие матрицу горной породы. Понятно, что не вся масса комплексов золота успевает уйти в омывающую породу воду. Происходит частичная сорбция этих комплексов на сорбционно - активных участках породы и на сопутствующих минералах.
Например, как показанов работе Ирины Витальевны Курбаковой, значительна (до 100%) доля тиосульфата золота сорбируется гётитом. Однако деградация пирита на этом не останавливается. Освободившийся ион двухвалентного железа, как и продукты дальнейшего окисления серы, ввиде сульфитов и полисульфитов. является восстановителем для солей золота. Образующийся сульфит ион (SO3)2- является очень сильным восстановителем, восстанавливающим золото в водных растворах из любых его соединений и делает возможным последующее возникновения его коллоидных форм.
Естественно, в этих зонах отличается и минеральный состав слагающих породу компонентов. Это хорошо видно, по данным таблицы, минеральный состав проб в которой определялся методом рентгенофазовой дифрактометрии. Здесь приведены данные двух, наиболее богатых по содержанию проб. Первая проба из зоны преимущественного развития Fe+3 с содержанием 115 г/т, вторая из зоны Fe+2 с содержаниями 32,1 г/т.
Причём, именно в протолочке пробы из зоны окисления удалось визуализировать и золото, и сульфиды серебра (рис.№9).
В таблице 2 уже анализ другого материала - непосредственно результатов промывки.
Анализ этих таблиц показал, с одной стороны ожидаемый результат появления таких минералов как гётит и, даже кокимбит, в которых железо содержится в виде Fe+3 в зоне окисленных пород, а также появления повышенных количеств каолина и глинистых минералов типа иллита, за счёт разрушения полевых шпатов.
Но, с другой стороны, выявились отнюдь не тривиальные данные. В относительно неизменённых сланцах (где в основном фиксируются лишь формы Fe+2), золото в основном находится в виде окисленных его форм. В виде его теллуридов и селенидов, и лишь небольшая часть его соединений находится в виде Au0.
В зоне же окисления железа до минеральных форм Fe+3 основная часть золота находится в форме Au0. Для тяжёлой фракции аллювия характерен некий промежуточный минеральный состав, в котором встречаются минеральные формы и Fe+2 и Fe+3, причём кроме гётита встречается и его полиморфная разновидность – лепидокрокит, возникающий, в отличие от гётита, в слабощелочной среде. Хлоридные, сульфидные и самородные формы серебра исчезают, но в составе аллювия появляются его окисные формы. Минеральные формы золота в аллювии представлены не только минеральными формами Au0, но и Au+.
То есть, на этих примерах, было показано, что если в зоне гипергенеза существуют реакции окисления – восстановления, то эти реакции обязательно коснутся не только минеральных форм железа, но и благородных элементов. Я специально подчёркиваю эту мысль, так как классическая теория предполагает не только образование россыпей золота из рудного золота, но и именно образование золота из золота, не рассматривая другие его минеральные формы.
Содержания золота и в зоне окисления (Fe+3) и в зоне Fe+2 бывают достаточно высокими (таблица №3) и, даже, аномально высокими. Хотя бы по сравнению с содержания золота в рудах Сухого Лога и Высочайшего.
Если сравнить левую и правую часть таблицы, то видно, что в зоне развития Fe+3 (окисленных пород коры выветривания) средние содержания золота выше, чем в зоне развития Fe+2 (менее изменённых пород). Хотя, как я рассказывал на некоторых геовебинарах, и приводил данные в наших публикациях, в некоторых валовых пробах из зоны развития Fe+2, в отдельных пробах содержания достигали 30 - ти и более граммов на тонну. А в одной из проб содержания превышали 115 г/т. Но мы отнесли содержания Au в таких пробах к разряду «ураганных», и в данную таблицу не включили.
Но понятно, что в этом районе кроме Сухого Лога существуют и другие геохимические аномальные площади.
К сожалению, и в составе углеродистых сланцев, и в зонах окисления размер встречающихся выделений золота мал. Из публикаций по рудному золоту района максимальные зафиксированные его размеры не превышают 3 – х миллиметров. Это зафиксировано и нашими исследованиями.
С точки зрения классической теории образования россыпей золота, приведённые здесь факты очень трудно объяснить. Но они прекрасно объясняются при помощи химических процессов, существование которых в природе легко представить.
В первую очередь это касается изменения размеров и минерального состава соединений золота в ряду: коренной источник → кора выветривания → россыпь. С точки зрения химии, минеральные формы золота, когда то сформировавшиеся в горных породах находятся в закрытой системе. Они, сформировались миллионы лет назад, и без изменения внешних условий будут существовать в состоянии динамического равновесия неопределённо долгий срок. Кора выветривания образовалась в совершенно других термодинамических условиях и представляет собой полу – открытую систему. Где уже возможен вынос подвижных химических элементов.
Мы, действительно видим (таблицы №№ 1 и 2), изменение в ней минерального состава не только породообразующих минералов, но и минеральных форм золота. Более интенсивно этот процесс идёт при переработке горных масс коры выветривания в аллювиальные фации.
Как уже говорилось в начале доклада, ключевую роль на начальном этапе преобразования минеральных форм золота (процессе перехода их в истинный раствор) играет, образующийся при разложении пирита в водной содержащей кислород среде промежуточный продукт такого разложения - тиосульфат железа (FeSO3S) и дальнейшее образование комплексных соединений железа и золота. Комплексные соединения легко образуют коллоидные системы, способные к самоорганизации и образованию совершенно других, отличных по химическому составу соединений, отличающихся от исходных комплексных соединений по составу и строению. Как, например, отличается сыр от исходного продукта – молока. В наших работах [] было показано, что комплексные соединения золота, в процессе их укрупнения от нано-размерных образований до макро-частиц, обязательно проходят коллоидную стадию.
Вернёмся к рисунку №2.
Воспользуемся гиперспектральными данными и посмотрим на район окрестностей Сухого Лога на композите, где малиновый цвет отражает зоны гипергенеза, где максимально прошёл и, даже, закончился процесс окисления сульфидов
Что мы видим? А видим мы две крупные площади, раскрашенные в два основных цвета. Один из них (сиреневый), по нашим представлениям совпадающий с развитием коры выветривания различной мощности, минеральные формы железа в которой окислены до Fe+3, другой цвет – зелёный, характерен для менее окисленных форм железа (Fe+2). Видим долины водотоков, принадлежащих реке Бодайбинка (левый, нижний угол) и водотоков, принадлежащих верховьям самой речки Вача (верх и правый, верхний угол), а так же – её притоков: Хлебопёк и Еловый.
На всех этих площадях есть золото. Есть аномальные по содержаниям золота участки. Но если на «зелёных» площадях золото, в основном, находится в окисленных формах (Au+), в виде теллуридов, селенидов и т.п., то на «сиреневых» площадях оно находится в виде, привычных для нас, форм Au0. Но, в обоих случаях, основная масса этих минеральных форм золота относятся нано и микро – формам. И только в долинах рек имеются формы, содержащие его ещё и в виде в макро – форм.
Этот труднообъяснимый, с точки зрения классической теории парадокс, для разрешения которого надо привлекать представления о когда-то существовавших рудных месторождениях, содержащих в своих верхних горизонтах крупное золото, ныне разрушенных, но сохранивших до наших дней, в промежуточных коллекторах, которых тоже никто не видел, часть былого великолепия … Эти представления являются постулатом, шаг влево, шаг вправо – является ересью.
Жизненный опыт показывает, что классики, и это касается любых дисциплин человеческих знаний, тоже могут ошибаться.
Принципиально важным для понимания механизмов формирования россыпей золота является давно известные химические реакции и кинетическое поведение основных минеральных и комплексных соединений золота: 1) существование в природе Au 3+, Au 1+ в виде комплексных соединений и 2) существование в природе Au0 – в виде его нано и микро – и макро - частиц.
В наших работах по кинетике образования золота в россыпях, показано, что наличие в системе «зародышевых» форм Au0, в виде микронных и субмикронных частиц, резко, по экспоненте, убыстряет процесс роста таких частиц. При условии «подпитки» системы комплексами Au 3+ и Au 1+, резко убыстряется рост таких частиц Au0 , в том числе и до макро-размеров. Было продемонстрировано, как расчётным, так и лабораторным путём возможность « быстрого» выращивания псевдо-рудного золота. Было установлено, что для образования макро-частиц Au0 в потоке воды, положительными факторами увеличивающими выход целевого продукта (Au0 в виде макро-частиц золота) являются: увеличение концентрации восстановителя, увеличение концентрации инициатора коагуляции и роста “зародышей” (изменение pH или концентрации) и уменьшение скорости потока (например, уменьшение такой скорости в локальных ловушках). Но эти процессы могут быть эффективными только при условии существованию «открытости» химических систем. Так как наличие Au 1+, а, особенно, Au 3+, очень сильных окислителей, будет вызывать растворение Au0 . Этот процесс растворения мы часто наблюдаем в корах выветривания, при наличии большого количества каолина и глинистых минералов, мешающих существованию «открытости» системы.
Таким образом:
1) в «зелёной зоне» мы имеем, наличие минеральных форм Au+ , способных легко мигририровать в виде его комплексов, но недостаточно форм Au0;
2) в «сиреневой зоне» - мы имеем достаточное количество зародышевых форм золота, но не имеем подпитки этих зародышей комплексами Au 1+ и Au 3+, необходимых для их роста. К тому же эта зона часто не является открытой системой.
И только в условиях речных систем, в которые поступают и смешиваются породы и «сиреневой» и «зелёной» зон, образуя так называемую «пёструю» зону, эти недостатки постепенно нивелируются. И в русловых фациях, действительно, могут возникать условия для роста золота, так как система, по существу, является более «открытой» для прохождения химических реакций, чем в горных породах, залегающих в глубинах Земли и, даже, в коре выветривания.
Рис. № 21. «Пёстрая зона» на вскрытом полигоне (Бодайбинский район). На переднем плане (вверху) зона снятых «торфов». В центре – пёстрая зона, лежащая на глинисто-илистом плотике.
Конечно, рост золота в условиях «пёстрой зоны» возможен только в локальных ловушках, своеобразной природной химической посуде … при условии существования и концентрации в них в них необходимых для реакций химических компонентов: Au+, Au0 и восстановителей - R. Природный КПД таких ловушек, даже в самых благоприятных условиях крайне мал.
Но зная законы природы, основанные на точности такой науки как химия, а не на словесных экзерсисах классиков, вполне можно понять, как убыстрить эти процессы и повысить КПД по переводу в видимую стадию «невидимого золота».
Мой личный телеграм: @goldengeo_irk а вот список авторов этой работы, среди которых и ваш покорный слуга:
Как образуются россыпи золота? На протяжении более века господствовала модель Ю.А. Билибина, согласно которой россыпное золото образуется при разрушении коренных золоторудных месторождений. Однако в Бодайбинском районе Иркутской области, как и во многих других регионах, эта модель сталкивается с серьезными противоречиями.
Во-первых, в центральной части района, где сосредоточены богатейшие россыпи, отсутствуют выходы гранитных интрузий — традиционных «материнских» пород, а известные коренные месторождения находятся в осадочных породах и имеют стратиформное залегание и характеризуются очень большой протяженностью по падению.
Таким образом, совершенно невероятно то, что какие-то геологические образования, предположительно являющиеся источниками россыпей района, были полностью денудированы до уровня современного рельефа за 300 млн лет. Неоспоримыми являются два факта: есть золоторудные месторождения и есть россыпи, причём очень богатые. До образования современных россыпей имелся временной промежуток, по крайней мере в 300 миллионов лет, о котором практически ничего неизвестно, ни об условиях возможного осадконакопления, ни о промежуточных коллекторах в эти эпохи.
Во-вторых, объём уже добытого россыпного золота (свыше 1500 тонн) многократно превышает запасы известных рудных месторождений (без учёта Сухого Лога — менее 300 тонн). Более того, рудные тела содержат преимущественно «мелкое» золото — частицы размером менее 1 мм, тогда как в россыпях регулярно находят самородки весом от 0,8 до 2 г, а иногда и более 6 кг.
Такое несоответствие привело к выводу, что механическая транспортировка не может объяснить ни размеров, ни концентраций золота в россыпях. Сейчас все громче звучит мнение: коренные источники не являются обязательным условием для формирования богатых россыпей золота - россыпи могут формироваться вторично в зоне гипергенеза из рассеянных геохимических аномалий.
Вот пример: ручей Хлебопек, приток реки Вача. Той самой, о которой Высоцкий пел: "Я на Вачу еду плачу, возвращаюсь - хохочу". Рядом с ним в эфельном отвале был найден самородок "Ухо дьявола" массой 6.6 кг. Неужели он проскочил шлюз? Или его отгрохотали в галю?
Территория, дренируемая ручьём Хлебопёк, сложена метаморфическими породами рифей-вендского возраста — углеродистыми кристаллическими сланцами бодайбинской серии, метаморфизованными в условиях зеленосланцевой фации. Эти породы не связаны с гранитными интрузиями и характеризуются стратиформным залеганием рудных тел.
В сланцах, дренируемых Хлебопёком, зафиксированы аномальные содержания золота — от 27 до 105 г/т, что указывает на наличие мощных геохимических аномалий. Особое внимание привлекают крупные фракции пирита (≥1 см), в которых содержание золота достигает 5 г/т. Это свидетельствует о тесной связи золота с сульфидной минерализацией. Кроме того, в рудных концентратах обнаружены минералы с поливалентным золотом: калаверит (AuTe₂), петровскит (AuAgS), ютенбогардит (Ag₃AuS₂), что подтверждает его химическую активность в коренных породах.
При окислении пирита в присутствии кислорода и воды образуются тиосульфаты железа (FeSO₃S), которые выщелачивают золото, переводя его в растворимые тиосульфатные комплексы — Au(S₂O₃)₂³⁻. Эти комплексы стабилизируются органическими веществами (например, фульвокислотами и асфальтенами), что предотвращает их преждевременное осаждение.
Дальнейшее восстановление происходит под действием сульфит-ионов (SO₃²⁻), образующихся при разложении пирита, а также гуминовых кислот. Это приводит к образованию коллоидных частиц золота, которые могут концентрироваться и укрупняться в природных «ловушках».
На Хлебопёке выделяют три типа природных ловушек, способствующих аккумуляции золота:
Ловушки первого рода — зоны цементации, где породы аллювия сцементированы гётитом и коллоидным кварцем. Эти «плотины» замедляют подземный сток, способствуя накоплению тиосульфатных комплексов и коллоидного золота. Визуально они проявляются как бурые, «мертвые» зоны, видимые даже из космоса. Интересно, что в зонах гётитизации, хотя они кажутся «пустыми» при промывке, пробирный анализ выявляет содержания золота, в разы превышающие фоновые.
Участок впадения четвертого правого притока ручья Хлебопёк. В центре снимка «мёртвая зона»(рыжая полоса) – песок, сцементированный оксидами железа.
Зоны гётитизации при лотковом опробовании чаще всего оказываются пустыми, однако пробирный анализ показывает в них содержания Au на порядок выше, чем в струях, потому что гётит сорбирует 100% Au, но не в виде металлического Au0 , а в виде его тиосульфата.
Ловушки второго рода — так называемые «струи», линейные зоны повышенного содержания золота, не всегда совпадающие с современным руслом. Они имеют пятнистую окраску на фоне серых пород и отличаются повышенной «промывистостью». Содержание золота (металлического) в струях 0,6–0,8 г/м³ и более, в зонах гетизации - на порядок выше, но в виде тиосульфатов.
Пески подготовленные к промывке. Показаны зоны гетизации и струи.
Ловушки третьего рода — физические препятствия (галечники, валуны, погребённые деревья, скелеты животных), способные задерживать и концентрировать коллоидные частицы золота. В таких зонах происходит самоорганизация и укрупнение частиц, вплоть до образования крупных самородков.
Как это происходит? В лаборатории ИБХФ РАН была проведена серия опытов по переводу тиосульфата золота Au(S2O3)2 в Au0. Вот результаты:
Результат осаждения золота на кварцевый песок. Получился типичный рудный облик.
Типичное бонанцевое золото. Осаждалось на трещиноватый кварц. Время реакции - 14 суток при комнатной температуре и нормальном давлении.
Слева - пробирка с коллоидным золотом (25-50 нанометров). Справа - та же пробирка после 5-и кратной заморозки/оттайки. Образовался самородок размером 1.5 мм.
Собственно фото получившегося самородка
Крупная частица плывущего золота, сформировавшаяся на границе раздела фаз жидкость – газ. Рядом с крупной частицей видны многочисленные частицы полупрозрачного плывущего золота
Таким образом, ручей Хлебопек демонстрирует, что россыпное золото может формироваться независимо от наличия крупных коренных месторождений. Основными факторами являются:
наличие геохимических аномалий в сланцах;
активное участие пирита и процессов его разложения;
формирование природных ловушек (гётитизация, струи, физические барьеры);
физико-химические процессы в зоне гипергенеза, ведущие к укрупнению золота.
Эта модель открывает новые перспективы для поиска россыпей — не за счёт поиска «слепых» рудных тел, а за счёт выявления зон с благоприятными геохимическими и гидрогеологическими условиями для формирования вторичного золота. Кроме того, это объясняет эффект "регенерации" россыпей - когда при повторной промывке на том же самом оборудовании извлекается столько же золота, сколько и ранее.
Что все это значит с точки зрения россыпей? Что геохимические барьеры можно формировать и "разрабатывать" одну и ту же россыпь подходящего типа десятки лет. Это научно-медицинский факт.
Как найти такие перспективные россыпи? Геологические карты тут не помогут, сами понимаете. Давайте воспользуемся гиперспектральными данным и посмотрим на Хлебопек на композите, где малиновый цвет отражает зоны гипергенеза - производные окисления сульфидов и их миграции, чем он темнее - тем активнее водосток.
Зеленый контур - Хлебопек. Красный контур - отработанные россыпи рек Анангра с притоками
Как видим - с Хлебопеком все ясно. С притоками Анангры - тоже. Россыпи там были отработаны давно, были террасными, с большим количеством неокатанных золотин и сростков золота с кварцем. Все в принципе так же, как и на Хлебопеке.
Привлекает внимание площадная зона гипергенеза (из-за облачной дымки оттенки на снимки светлее), которая находится поодаль.
Бодайбинский район. Зона гипергенеза выделена зеленым контуром.
Смотрим в архиве, что у нас есть по данной территории: если кратко, то до 90-х годов золота там не было. В 1995 году оно внезапно появилось - общая зараженность золотом тонких фракций всей рыхлой толщи, золотили даже горизонты с хорошо промытым галечником, коренные источники найдены не были (финансирование прекращено) и было дано заключение: золото притащило ледником. Почему до 95 года металла не было? Потому что ранее опробование проводилось лотком, а вот в 95 - с помощью разведочного центробежного концентратора и сразу оно появилось. Совпадение? (Не думаю).
Оранжевые закрашенные фигуры - положительные пробы на золото.
Другой пример, общеизвестный: прииск Кара в Забайкалье. Дренируемая территория сложена породами Карийского массива, в которых широко развита сульфидная минерализация.
Артель «Кара» стала ярким примером того, как можно использовать природные процессы для постоянного обогащения россыпи (ну и личного, чего уж тут). Артель добывает золото на участке, который уже был отработан. Ключ к успеху — в искусственном управлении процессами:
После добычи отработанные блоки аккуратно засыпаются гале-эфельными отвалами
Эти отвалы формируют искусственную струю — аналог природной ловушки
В систему постоянно поступают сульфиды, разрушающиеся со склонов Карийского массива.
В отвалах продолжаются процессы выщелачивания, миграции и осаждения золота.
Каждые три года артель повторно промывает эти участки и добывает новое, крупное россыпное золото.
Этот цикл повторяется уже более 30 лет, что невозможно объяснить остаточным золотом из первоначальной россыпи. Это доказывает, что в отвалах идет активное вторичное образование золота.
Давайте посмотрим, как эта река выглядит на гиперспектральных снимках: зеленым контуром выделена река Кара, красными контурами - зоны разгрузки кислых грунтовых вод - то есть геохимические барьеры наиболее эффективно работают рядом с ними.
Река Кара (зеленый контур), зоны разгрузки кислых грунтовых вод (красные контуры).
Таким образом, богатые россыпи могут формироваться вторично, в зоне гипергенеза/выветривания, из рассеянного золота коренных пород, из материала эфельного отвала (даже если представить, что потерь при отработке первичной россыпи не было). Ключевыми факторами являются:
Наличие сульфидов (пирита) в коренных породах.
Активные гидрогеохимические процессы в зоне гипергенеза.
Наличие (или создание) природных или искусственных ловушек для концентрации и укрупнения золота.
Теперь давайте посчитаем. Возьмем для примера данные об исследовании содержаний золота в грунтовых водах отвалов ныне закрытого Ново-Урского колчеданно-полиметаллического золото-сульфидного месторождения. Эти хвосты о для примера высокосульфидной среды с минимальными остаточными содержаниями золота.
Оно составляет в среднем 0,024 мг/л (или 24 мкг/л) при колебаниях от 0,0013 до 0,083 мг/л. Предположим, что дебит этих вод 2 кубических метра в секунду в общей совокупности ( сток ручья шириной 2 метра, глубиной 1 метр и скоростью течения 0,5 метров в секунду при прямоугольном сечении) и перемножим эти значения:
24 мг/куб.м * 2 куб.м./с * 3600 с * 24 ч * 100 дней в году теплого сезона = 414 кг/сезон. Столько золота прокачивается золота через этот сток.
Даже если принять, что на геохимических барьерах осядет 10-30% этого? А как насчет того, чтобы каждый год? Прииск Кара - молодцы, но то, что они делают реально можно усилить с минимальными затратами на порядок, если понимать, как и где.
Каждый может сделать выводы для себя сам, но то, как будет развиваться золотодобыча - понятно. Скоро появится новый класс месторождений - а ля "гидро-гипергеннные" - и для того, кто это понимает, "россыпное" золото никогда не закончится.
При написании этого поста использовалась оригинальная статья "МОДЕЛЬ ОБРАЗОВАНИЯ РОССЫПЕЙ ЗОЛОТА БОДАЙБИНСКОГО РАЙОНА ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ НА ПРИМЕРЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ «ХЛЕБОПЁК», авторы Кузнецов Ю. А., Грибанов В. П.1, Варфоломеев С. Д., Калиниченко В. Н., Мальцев А. А., Рождествина В. И.3, Наумов В. А., Дубков А. А. Жабин А. В.
