Особенности распределения и формы нахождения золота в рудах и минералах золоторудных месторождений Северо-Востока России

С помощью методов СВАДМ-ААС (статистические выборки аналитических данных для монокристаллов с применением атомно-абсорбционной спектрометрии), ФХА-ААС (фазового химического анализа основанного на атомно-абсорбционной спектрометрии), СЭМ-ЭДС (сканирующая электронная микроскопия с энергодисперсионной спектрометрией) и ЛА-ИСП-МС (лазерная абляция – индуктивно-связанная плазма – масс-спектрометрия) изучены особенности распределения и формы нахождения (ФН) Au и элементов платиновой группы (Pt, Pd and Ru) в арсенопиритах и пиритах золоторудного месторождения Наталкинское (Северо-Восток России). С помощью фазового химического анализа установлено, что арсенопириты и пириты Наталкинского месторождения являются концентраторами не только Au, но и платиноидов, таких как Pt, Pd и Ru. Наиболее высокие их концентрации (в г/т) отмечены в монофракциях арсенопирита – Au до 1383, Pt до 128, Pd до 20 и Ru до 86, менее высокие в монофракциях пирита – Au до 58.2, Pt до 29, Pd до 15 и Ru до 58. Методом СВАДМ-ААС выявлены две формы равномерно распределенных «invisible» Au, Pt, Pd, Ru – структурная и поверхностная, соответствующие химически связанному элементу в структуре минерала и в структуре находящейся на поверхности кристалла наноразмерной неавтономной фазы (НФ). Последняя преобладает. Максимальные концентрации Au и этих платиноидов, химически связанных в структуре арсенопирита, достигают значений (в г/т): Au – 6.8, Pt – 48, Pd – 5.9, Ru – 48; в структуре пирита: Au – 1.8, Pt – 68, Pd – 5.2, Ru – 34. Уровень концентраций Au, Pt, Pd и Ru в структуре находящейся на поверхности кристалла наноразмерной НФ значительно выше и составляет (в г/т): для арсенопирита Au –54.6, Pt – 714, Pd – 114, Ru – 1083, для пирита Au – 17.2, Pt – 890, Pd – 62, Ru – 690. Данные изучения поверхностного слоя сульфидных минералов Наталкинского месторождения методами СЭМ-ЭДС и ЛА-ИСП-МС подтвердили присутствие на поверхности кристаллов арсенопирита и пирита Au, Pt, Pd и Ru. Собственных минеральных форм Pt, Pd и Ru не обнаружено, тогда как для Au самородная форма над «invisible» преобладает. Зерна самородного золота разного размера, главным образом мелкие, образуют сростки с арсенопиритом и пиритом, встречаются в них в виде тонкодисперсных включений. Несмотря на то, что минеральных форм Pt, Pd, и Ru на золоторудном месторождении Наталкинское не установлено, вероятность существования их в виде наноразмерных частиц признается высокой. Присутствие в рудах платиноидов и возможность их извлечения значительно повышает качество и ценность добываемого золоторудного сырья на Наталкинском месторождения и может существенно дополнить круг уже известных платиноносных рудных формаций. С помощью экспериментального и вычислительного физико-химического моделирования и анализа масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой с лазерной абляцией (LAICP-MS) были получены характеристики разделения золота в многофазной, многокомпонентной гидротермальной системе при 450 ° C и давлении 1 кбар. Установлено, что сфалерит и магнетит содержат 0,1–0,16 ± 0,02 мкг / г Au и сосуществуют с галенитом и борнитом, которые содержат до 73 ± 5 и 42 ± 10 мкг / г Au соответственно. Борнит и халькопирит являются наиболее эффективными поглотителями золота с коэффициентами сокристаллизации Au/Fe и Au/Cu в системе минерал-флюид n – n × 10–2. Сфалерит и магнетит были самыми слабыми поглотителями золота, хотя примесь Fe в сфалерите способствовала поглощению золота. Используя принцип корреляции фазового состава, была оценена растворимость Au в минералах (мкг/г Au): сфалерит с низким содержанием железа = 0,7, сфалерит с высоким содержанием железа = 5, магнетит = 1, пирит = 3, пирит-Mn = 7, пирит- Cu = 10, пирротин = 21, халькопирит = 110, борнит = 140 и галенит = 240. Последовательность отражает возрастающую металличность химических связей. Анализ объемных и поверхностных примесей золота с помощью LA-ICP-MS выявил повышенное содержание Au в поверхностных кристаллических слоях, особенно для борнита и галенита, что указывает на присутствие поверхностной неавтономной фазы (ПНФ) и дуализм в распределении золота. Термодинамические расчеты показали, что изменение условий эксперимента, в первую очередь режима серы, увеличивает содержание основных разновидностей золота (AuCl2- и AuHS0) и снижает содержание FeCl20, преобладающей формы железа во флюидной фазе. Повышение летучести S2 и H2S повлияло на коэффициенты разделения и сокристаллизации Au. Используя содержание золота в пирите, халькопирите, магнетите и борните из вулканогенно-осадочных, скарновых и магматико-гидротермальных сульфидных месторождений, были оценены диапазоны соотношений металлов во флюидах: Au/Fe = n × 10−4 - n × 10− 7 и Au/Cu = n × 10−4 - n × 10−6. Пирит и магнетит кристаллизовались из растворов, обогащенных Au по сравнению с халькопиритом и борнитом. Присутствие ПНФ и связанный с ним дуализм в коэффициентах распределения сильно повлияли на разделение Au, но этот эффект не полностью объясняет высокое фракционирование золота при осаждении минералов в низкотемпературных геотермальных системах. С целью изучения микровключений (золота и сопутствующих элементов в сульфидных минералах) методами рентгеноспектрального электронно-зондового микроанализа (РСМА) и растровой электронной микроскопии (РЭМ) была проведена оценка влияния матрицы на результаты определения основного состава микронных частиц (2 мкм и меньше) самородного золота. Выявлены особенности калибровки модели монте-карло в приближении непрерывного замедления для расчёта траекторий электронов.