УДК 549.27.08+549.28.08 (571.6)

ПРИРОДНЫЕ СПЛАВЫ ЗОЛОТА, МЕДИ, СЕРЕБРА, ПАЛЛАДИЯ

И ПЛАТИНЫ ИЗ КОНДЕРСКОГО

ЩЕЛОЧНО-УЛЬТРАОСНОВНОГО МАССИВА

И.Я. Некрасов, В.В. Иванов, А.М. Ленников, В.И. Сапин,

П.П. Сафронов, Р.А. Октябрьский, Г.Б. Молчанова

 

Золото, в незначительном количестве присутствующее в платиновой россыпи Кондерского щелочно-ультраосновного массива, представлено медистой (6,9-25,0 мас. %; единичное - 44,3 мас. % Cu) - Au3Cu, AuCu и AuCu3, медисто-платиновой (до 11,8 мас. % Pt) - (AuPt)Cu и медисто-палладиевой (до 10,3 мас. % Pd) - (AuPd)Cu и (AuPd)3Cu разновидностями, а также серебросодержащими твердыми растворами (до 62,7 мас. % Ag и 4,8 мас. % Cu) - от Au, Au3(AgCu) до электрума - AuAg и кюстелита - AuAg3. Наряду с самостоятельными зернами, золото образует каймы и микровключения в краевой части кубических кристаллов малопримесной высокожелезистой (Fe 9,5-11,5 мас. %) изоферроплатины. Совместно с самородными минералами и интерметаллидами золота встречаются различные минералы платиноидов - тетраферроплатина, туламинит, Pd-хонгшит, сложные сульфиды и арсениды Pd и Pt, а также антимониды, висмутиды, теллуриды, станниды, плюмбиды, германид палладия и др. Судя по экспериментальным и геохимическим данным, сплавы сформировались при температурах 200-450oC. Согласно рентгеновским характеристикам, серебристое золото структурно разупорядочено и обладает гранецентрированной кубической решеткой. Напротив, медистое золото характеризуется тетрагональной ячейкой и в разной степени упорядочено с уменьшением степени порядка по мере перехода от CuAu к CuAu3 и Au.

Native alloys of gold, copper, silver, palladium and platinum from the Kondyor alcali-ultrabasic massif. I.Ya. Nekrasov, V.V. Ivanov, A.M. Lennikov, V.I. Sapin, P.P. Safronov, R.A. Oktyabrskiy, G.B. Molchanova (Far East Geological Institute, 159, Stoletiya Vladivostoka Av., Vladivostok, 690022).

Gold is present in minor amount within platinum placer of the Kondyor alkali-ultrabasic massif. It is represented by Cu-bearing (up to 44.3 wt % Cu), Cu-Pt (up to 11.8 wt % Pt) and Cu-Pd (up to 10.3 wt % Pd) varieties which are accompanied by Ag-bearing solid solutions (up to 62.7 wt % Ag and 4.8 wt % Cu). Along with autonomous grains gold forms rims and minor inclusions at the marginal parts of cubic crystalls of low-impurity and high ferroan (9.5-11.5 wt % Fe) isoferroplatinum. Tetraferroplatinum, tulameenite, Pd-hongshite, compound sulfides and arsenides of Pd and Pt at the same time as antimonides, bismuthides, tellurides, stannides, plumbites, Pd-germanide and others occur in association with native gold and intermetallides. According to experimental and geochemical data the Kondyor gold was crystallized under temperature 200-4500C. X-ray study showed the face-centered cubic lattice of silver gold. Tetragonal lattice decreasing in order as CuAu-CuAu3-Au is characteristic of Cu-gold.

Кондерский щелочно-ультраосновной концентрически-зональный массив, расположенный на юго-восточной окраине Алданского щита, наряду с разнообразной акцессорной платиновой минерализацией характеризуется также наличием умеренно развитых твердых растворов золота с медью, серебром, платиной и палладием, образовавшихся на заключительном этапе формирования массива [8]. Последнее подтверждается наличием полифазных зерен, в которых матрицу слагает, наряду с серебристым золотом, медистое золото, содержащее изоморфную примесь палладия и (или) платины, а включения в нем образуют разного рода минералы платиноидов. Об этом же свидетельствует присутствие пленочных и островных полиминеральных новообразований на кристаллах изоферроплатины и их сростков. Особенно показательна временная сближенность кристаллизации медистого золота и палладиевых минералов, представленных многочисленными интерметаллическими соединениями Pd - (Bi, Te), Pd - (Sb, As) и других систем [8]. Из них преобладают минералы соболевскит (PdBi)-садбериитового (PdSb) ряда. Реже в медистом золоте в виде зональных фаз фиксируются интерметаллиды соболевскит (PdBi)-котульскитового (PdTe) состава. В низкопробном золоте и борните (Cu5FeS4) встречены тонкозональные включения Bi-Te-палладинита. Некоторые агрегаты зерен высокопробного золота включают цементирующий их Bi3Te. К более редким относятся микросростки такого же золота с висмуто-плюмбидом теллура (Bi, Pb)3Te и самородным висмутом (рис. 1), который в одном из сростков переходит в монокристалл висмута. Единичной находкой представлено срастание инсизваита Pt(Bi, Sb)2 c фазой Pt(Cu, Sn, Fe, Sb). Несколько более распространены включения (15-60 мкм) в палладисто-медистом золоте, представленные станнидами платины и палладия - звягинцевитом (Pd, Pt, Cu)3(Sn, Pb) и рустенбургитом (Pt, Pd)3Sn, нередко в сопровождении соболевскита. Местами в медистом золоте встречаются единичные включения нового висмуто-плюмбида палладия (Pd7.91Pt0.09)8(Pb2.47Bi0.5)2.97. К каемчато-пленочным и точечно-наростовым новообразованиям в связи с медистым золотом относятся фазы платиноидов различной принадлежности, среди которых впервые обнаруженные германид палладия Pd2Ge и сложный золотосодержащий сульфид (Pd, Au, Ag, Ni)10(Bi, Pb)2S4 [8]. Согласно экспериментам в системах Au - Ag - S и Au - Bi - S [9], последний мог сформироваться при сравнительно низкой температуре (200-3500с) и исключительно высокой активности сульфидной серы (порядка 10-2-10-3 Па). Это объясняет его редкую встречаемость и позволяет,с учетом данных по интерметаллидам, оценить термодинамические условия заключительного этапа формирования золото-платиноидной минерализации [8].

Главным источником информации по минералогии благородных металлов на Кондерском массиве послужили в основном пробы, полученные из платиноносной россыпи - совокупности шлиховых ореолов и россыпепроявлений водотоков в верховьях р. Кондер, расположенных в чашевидной котловине центральной части этого интрузива. Согласно данным старательской отработки кондерской россыпи, в металлоносных флювиальных отложениях р. Кондер на долю регулярно встречающегося золота приходится в среднем около 1 % и лишь в ключах Аномальном (юго-запад дунитовой части массива) и Трехглавом (на северо-востоке массива) составляет 3-5 % от веса шлиховой платины. На этих же участках были обнаружены мелкие золотые самородки весом 1-10 г. Реже попадается самородное серебро, иногда образующее самородки от 3-5 до 200 г [19]. В россыпи также найдены самородные медь, олово, свинец, никель, железо, сурьма и висмут [3].

Как свидетельствуют результаты изучения россыпи кл. Аномального, дренирующего дуниты и прорывающие их мощные (до 40 м) дайки флогопит-магнетитовых клинопироксенитов [8], именно эти клинопироксениты, видимо, и послужили главным источником золота и ассоциирующих Pd-содержащих минералов на данном участке россыпи, наряду с преобладающей высокожелезистой (9,5-11,5 мас. % Fe) и малопримесной (мас. %: до 0,9 Os; менее 0,6 Ir; до 0,6 Pd и Rh) изоферроплатиной [9, 10]. Напротив, в других местах русловых отложений, возникших исключительно за счет дунитов, перечисленные выше интерметаллиды палладия, ассоциирующие с ними сложные сульфиды и арсениды палладия и платины, палладиевый хонгшит, а также медистое золото отсутствуют, а зерна преобладающей высоко- и малопримесной изоферроплатины умеренной и высокой железистости (8,5-10,5 мас. % Fe) местами содержат микровключения Ir, Ru, Os и Pt - твердых растворов и обрамлены каймами эрлихманита-лаурита и ирарсита-холлингвортита.


Рис. 1. Взаимоотношение серебристого и медистого золота с другими рудными минералами (мерная линейка 100 мкм)
1 - сросток серебристого золота (пробность 750) с теллуридом висмута и свинца (Bi, Pb)3Te (серое); 2 - срастание фаз (Au, Pt)Cu - светлая, (Pt, Pd)(Cu, Sn)3, (Pd, Pt, Cu)(Bi, Sb) и (Pt, Pd)3Sn; 3 - золото, вмещающее участок графически сросшегося с ним самородного висмута (темные полоски и пятна) и пластинчатый кристалл последнего; 4 - зональная краевая часть зерна: светлая фаза - (Au, Pd)3Cu; темная фаза - (Au, Pd)3Cu; 5 - замещение медистого золота AuCu (темное) высокопробным самородным золотом (светлое), по краю которого развита фаза серебристого золота AuAg3; 6 - замещение изоферроплатины золотом состава (Ag, Cu)Au3

Как было показано в публикациях, содержащих первые краткие сведения о составе эндогенного кондерского золота [7, 4, 8], оно оказалось Cu-, Ag-, Pt-, Pd- и очень редко Нg- содержащим. Совершенно иной - гипергенный генезис имеет почти беспримесное пленочное золото, развитое на поверхности некоторых из платиновых самородков со сглаженными очертаниями [18]. Существенно реже в россыпи р. Кондер попадаются индивидуализированные зерна самородного золота (пробность 750-850) с гипергенными высокопробными (до 990) краями, как это обычно свойственно окатанному россыпному золоту. Обнаружены также зерна золота с высокопробным ядром и низкопробной периферией (до электрума), генетически связанные, вероятно, с монцонитоидами краевых зон массива.

Материалы по химизму золота, полученные нами (табл. 1-3), существенно дополняют ранее имевшуюся в литературе информацию о составе природного медистого и серебристого золота (рис. 2). Судя по результатам более 150


Рис. 2. Диаграмма Аu - Сu - Аg (Pt, Pd) для твердых растворов золота Кондерского массива

1 - золото-медные, золото-медно-серебряные и золото-серебряные, 2 - золото-медно-платиновые; 3 - золото-медно-палладиевые; 4 - золото-медно-платино-палладиевые;
5 - золото-медно-платиновые с серебром; 6 - золото-медно-палладиевые с серебром.
На фрагменте диаграммы I намечен тренд, примерно соответствующий размещению фигуративных точек твердых растворов медистого золота с примесью серебра, платины и палладия, согласно данным табл. 2, полученным в пределах одной и той же зональной золотой каймы на зерне платины. На полной диаграмме II вместе с соответствующими трендом и контурами (пунктир), по табл. 2, нанесены составы твердых растворов, по данным табл. 1 и 3, полученным в результате анализа в разных образцах (нанесены частично с целью разгрузки чертежа). Остальные пояснения см. в тексте.
Для сравнения оконтурены поля составов медистого и серебристого золота различных объектов, отличающихся от Кондера существенно меньшим разнообразием золота: Гулинский щелочно-ультраосновной массив (ЩУГ), по А.М. Сазонову и др. [16]; родингиты уральские (РУ), по В.В. Мурзину и др. [5]; и гидротермальные образования Приполярного Урала, гидротермалиты уральские (ГУ), по М.Б. Тарбаеву и др. [20]


Таблица 1

Химический состав золото-медных, золото-медно-платиновых и золото-медно-палладиевых твердых растворов

Au

Cu

Ag

Pt

Pd

Сумма

Au

Cu

Ag

Pt

Pd

п.п.

мас. %

ат. %

1

89.15

7.44

2.84

-

-

99.43

75.94

19.65

4.42

-

-

2

86.12

8.21

4.79

-

-

99.12

71.58

21.16

7.26

-

-

3

86.15

9.46

4.68

-

-

100.29

69.45

23.66

6.89

-

-

4

87.23

11.85

0.33

-

-

99.41

70.03

29.49

0.48

-

-

5

85.01

13.95

1.52

-

-

100.48

64.89

32.99

2.12

-

-

6

86.64

14.34

-

-

-

100.98

66.10

33.90

-

-

-

7

77.13

15.66

5.39

-

-

98.18

56.91

35.82

7.26

-

-

8

83.99

16.12

-

-

-

100.11

62.69

37.30

-

-

-

9

79.05

21.50

-

-

-

100.55

54.26

45.74

-

-

-

10

79.15

21.56

-

-

-

100.71

54.22

45.79

-

-

-

11

78.14

51.92

-

-

-

100.06

53.48

46.48

-

-

-

12

76.29

23.02

-

-

-

99.31

51.76

48.33

-

-

-

13

76.38

23.75

-

-

-

100.13

50.93

49.07

-

-

-

14

75.87

24.20

-

-

-

100.07

50.29

49.71

-

-

-

15

55.50

44.27

-

-

-

99.77

29.00

71.00

-

-

-

16

75.03

24.42

-

-

-

99.45

49.74

50.26

-

-

-

17

86.55

11.37

0.34

-

-

98.26

70.70

28.79

0.51

-

-

18

86.20

13.56

0.55

-

-

100.31

66.70

32.53

0.77

-

-

19

86.12

9.47

3.27

-

-

98.86

70.92

24.17

4.91

-

-

20

98.35

0.37

-

-

-

98.72

98.80

1.20

-

-

-

21

98.77

0.54

-

-

-

99.31

98.34

1.66

-

-

-

22

99.29

1.93

-

-

-

101.22

94.00

6.00

-

-

-

23

70.17

19.62

-

9.56

-

99.35

49.48

43.24

-

6.86

-

Окончание таблицы 1

Au

Cu

Ag

Pt

Pd

Сумма

Au

Cu

Ag

Pt

Pd

п.п.

мас. %

ат. %

24

63.41

23.52

-

11.79

-

98.72

42.78

49.19

-

8.03

-

25

65.19

24.69

-

9.27

-

99.15

43.14

50.66

-

6.20

-

26

62.54

24.40

-

10.33

-

97.27

42.09

50.90

-

7.01

-

27

67.09

23.86

-

7.55

-

98.50

45.00

50.00

-

5.00

-

28

72.54

24.28

-

3.12

-

99.54

48.00

49.90

-

2.10

-

29

95.87

1.16

0.68

2.35

-

100.06

94.26

3.50

1.20

1.20

-

30

82.84

8.86

-

-

7.79

99.49

66.40

22.03

-

-

11.57

31

85.65

13.72

0.93

-

0.18

100.48

65.78

32.68

1.31

-

0.24

32

84.18

15.17

-

-

3.15

102.50

61.36

34.27

-

-

4.25

33

77.97

20.60

-

-

0.82

99.39

54.40

44.55

-

-

1.06

34

75.58

22.22

-

-

1.65

99.45

51.23

46.69

-

-

2.08

35

73.78

24.84

-

-

0.57

99.19

48.48

50.58

-

-

0.68

36

70.03

24.99

-

-

4.27

99.29

45.06

49.85

-

-

5.09

37

84.67

6.08

1.10

-

7.43

99.28

71.00

15.80

1.60

-

11.60

38

84.12

7.66

0.50

-

6.81

99.09

69.20

19.60

0.80

-

10.40

39

83.35

9.84

-

-

5.82

99.01

68.80

24.50

-

-

8.70

40

82.24

10.02

-

-

5.10

97.36

66.68

26.18

-

-

7.14

41

85.85

8.06

-

0.98

3.11

98.00

72.31

21.81

-

0.86

5.03

42

79.17

10.25

-

0.22

10.27

99.91

60.82

24.36

-

0.15

14.67

Примечание. Здесь и в табл. 2 и 3 аналитик В.И. Сапин (микроанализатор JXA-5A); прочерк - содержание химического элемента

ниже предела его обнаружения

Таблица 2

Химический состав ассоциирующих продуктов распада твердых растворов платину и палладийсодержащего медистого золота

№ зерна и фазы

Au

Ag

Pt

Pd

Cu

Сумма

Au

Ag

Pt

Pd

Cu

распада

мас. %

ат. %

2 (1а)

86.44

10.76

0.92

-

2.2

100.32

74.5

17.0

2.5

-

5.9

2 (1б)

89.26

6.87

0.74

-

3.68

100.55

78.2

11.1

0.7

-

10.0

2 (2а)

80.43

-

-

-

18.18

98.61

58.8

-

-

-

41.2

2 (2б)

83.73

3.26

-

-

10.85

97.84

67.9

4.8

-

-

27.3

7 (1)

89.93

4.46

-

-

5.46

99.85

78.2

7.0

-

-

14.8

7 (2а)

84.64

1.5

-

-

13.8

99.94

65.1

2.1

-

-

32.8

7 (2б)

85.74

-

-

-

14.19

99.93

66.1

-

-

-

33.9

10 (1)

87.82

9.61

-

-

2.64

100.07

77.3

15.4

-

-

7.3

10 (2)

85.71

-

-

-

13.94

99.65

66.5

 

-

-

33.5

11 (1а)

90.17

4.45

-

0.68

3.59

98.89

81.6

7.3

-

1.1

10.0

11 (1б)

85.89

0.13

-

2.16

9.76

97.94

71.4

0.2

-

3.3

25.2

11 (2а)

83.27

0.27

-

3.32

13.66

100.52

62.9

0.5

-

4.6

32.0

11 (2б)

73.13

-

3.17

2.88

20.96

100.14

49.9

-

2.2

3.6

44.3

15 (1а)

83.10

-

1.19

-

15.95

100.24

62.1

-

0.9

-

37.0

15 (1б)

81.51

-

-

2.69

15.13

99.23

61.2

-

-

3.7

35.1

15 (2а)

71.76

-

1.05

2.76

23.34

98.91

47.7

-

0.7

3.4

48.2

15 (2б)

68.78

-

5.05

1.83

24.88

100.54

44.5

-

3.3

2.7

49.5

15 (2в)

72.54

-

-

3.50

23.84

99.88

47.4

-

-

4.3

48.3

 

 

Окончание таблицы 2

№ зерна и фазы

Au

Ag

Pt

Pd

Cu

Сумма

Au

Ag

Pt

Pd

Cu

распада

мас. %

ат. %

16 (1)

90.22

3.87

-

-

6.83

100.92

76.2

6.0

-

-

17.8

16 (2)

81.84

-

-

-

18.47

100.31

58.8

-

-

-

41.2

17 (1)

86.76

3.6

-

-

8.62

98.98

72.2

5.4

-

-

22.4

17 (2а)

76.26

-

-

-

24.47

100.73

50.1

-

-

-

49.9

17 (2б)

78.42

-

-

-

20.67

99.09

55.0

-

-

-

45.0

22 (1)

84.77

0.92

-

0.17

13.58

99.44

65.6

1.4

-

0.3

32.7

22 (2а)

80.58

-

-

-

20.09

100.67

56.4

-

-

-

43.6

2 (2б)

75.49

-

-

0.40

23.25

99.48

50.5

-

-

0.5

49.0

25 (1)

87.61

9.38

-

-

2.50

99.49

77.8

15.2

-

-

7.0

25 (2)

76.36

-

-

-

23.19

99.55

51.5

-

-

-

48.5

28 (1)

74.01

24.6

-

-

1.2

99.81

60.4

36.6

-

-

3.0

28 (2)

75.90

-

-

-

24.02

99.92

50.5

-

-

-

49.5

30 (1)

85.87

10.85

-

-

2.27

98.99

76.1

17.6

-

-

6.3

30 (2)

77.34

-

-

-

21.69

99.03

53.5

-

-

-

46.5

Примечание. 1, 2 - светлая (1а, б) и темная (2а, б, в) фазы распада твердых растворов медистого золота в отраженных электронах. Остальное см. примечание к табл. 1

 

 

микрозондовых анализов, золото может быть подразделено на три наиболее значительные группы, различающиеся по соотношению Au, Ag, Cu, Pd и Pt. Прежде всего, это твердые растворы Au и Cu (табл. 1, 2), которые принято называть медистым золотом. На Кондере оно представлено фазами, относящимися к Au - Cu - , Au - Cu - (Pd, Pt) - и Au - Cu - Ag - системам и в гетерогенных зернах слагает либо пластинчатые, веретенообразные и иные тонкие вростки в серебристом золоте с низким содержанием меди (рис. 3), либо само является минералом-хозяином, вмещающим близкие по форме микровыделения серебристого золота. Наряду с самостоятельными зернами оба типа срастаний медистого и серебристого золота встречаются также в виде простых и зональных пленок, обволакивающих зерна изоферроплатины. Представление о составе ассоциирующих вростков медистого золота в серебристом, относящихся, возможно, к продуктам распада твердого раствора, дает табл. 2.

Как видно на рис. 2, при содержании Cu в золоте от 6.89 до 24.99 мас. % выборка кондерских Au - Cu твердых растворов (табл. 1, 2) характеризуется бимодальным распределением меди, отражающим высокую частоту встречаемости составов, близких к купроауриду Au3Cu, отсутствующему в большинстве других изученных природных ассоциаций медистого золота [5, 6, 7, 12, 14, 16], и тетрааурикуприду AuCu. Напротив, на Кондере лишь в одном зерне нами впервые зафиксирована фаза с содержанием меди 44,27 мас. %, что соответствует аурикуприду Cu3Au, который совместно с тетрааурикупридом более обычен во многих других проявлениях медистого золота [7, 12]. Купроаурид же иногда встречается в родингитах Урала, где слагает редкие включения в тетрааурикуприде, обнаруживающие небольшой избыток Au [12], и заметно шире развит в золоторудном месторождении Кожимского района Приполярного Урала [20] наряду с соединением (CuAg)Au3 (см. рис. 3).


Рис. 3. Структуры медистого золота (в скобках приведено содержание Cu, мас. % в светлой - серебристой - с.ф. и темной - медистой - т.ф. фазах): 1 - паркетовидная (с.ф. - 2.59; т.ф. - 16.12); 2 - зебровидная (с.ф. - 5.35; т.ф. - 14.34); 3 - сериальная веретено- и паркетовидная
(с.ф. - 6.83; т.ф. - 21.50); 4 - сочетание блоков "массивного" Pt, Pd-содержащего медистого золота (т.ф. - 15.13-24.38) и медистого золота со структурой, подобной графической

В качестве существенного примесного элемента в некоторых фазах медистого золота (при содержании в нем Cu менее 14 мас. %) довольно часто фиксируется серебро (0,33-5,39 мас. %). В гораздо более широком интервале составов ряда Au - Cu (8-25 мас. % Cu) установлены примесные Pt (0,22-11,79 мас. %) и Pd (0,18-10,27 мас.%), которые присутствуют порознь либо одновременно в переменных соотношениях (табл. 1, 2). Это отражено на диаграмме Au - Cu - Ag (Pd, Pt), где оконтурены (рис. 2): поле I, включающее золото-медные, золото-медно-платиновые и золото-медно-палладиевые составы, близкие к стехиометрии CuAu; поле 2, объединяющее золото-медные, золото-медно-серебряные и золото-медно-палладиевые составы, близкие к стехиометрии CuAu3; и поле 3 существенно золото-серебряных твердых растворов, состоящее из предельно высокопробной части с небольшой примесью меди, иногда включающей палладийсодержащие составы, и двух частей почти целиком безмедистых электрумов и чистых кюстелитов. Как видно на этой диаграмме, обнаруживается принадлежность высоких концентраций Pd двум полям вблизи фигуративных точек составов AuCu и Au3Cu. Напротив, повышенные концентрации Pt присущи, главным образом, составам, близким AuCu. В пределах золотых оболочек, обрамляющих зерна изоферроплатины, найдены также две фазы медистого золота (ат. %: 41,18-42,09 Au и 49,48-51,00 Cu) с суммарным содержанием Pt и Pd, равным 7,02-9,79 ат. %. Судя по структурной формуле этих фаз - (Cu2,46- 2,55 Pt 0.18-0.28 Pd 0,00-0,28) 2,91-2,86 Au 2.09-2.14, они близки интерметаллиду Au, Cu и Рd с примесью Rh из талнахских руд, названному палладиевым купроауридом - (CuРd)3Au2 [15] и позже отнесенному А.Д. Генкиным [11] к палладиевому тетрааурикуприду - (AuPd)Cu. Наряду с отмеченными выше соединениями, нами также обнаружены выделения безмедистого палладистого золота (мас. %: 94,32 Au и 5,28 Pd), локализованные по периферии сложного зерна палладистого тетрааурикуприда, содержащего включение звягинцевита [8].

Судя по результатам экспериментов со сплавами Au - Pt - Pd - Ag [2], установивших рост максимальных температур распада твердых растворов на основе CuAu при наличии в системе Pt и Pd и отсутствии Ag, можно допустить, что на Кондере они начали формироваться при температурах более 4100С, нежели в той же системе, но без этих примесей. Аналогичное предположение можно высказать и в отношении части соединений CuAu3, которые могли образоваться в результате перитектических реакций CuAu с остаточным расплавом-раствором при температурах свыше 2500С в отсутствие Ag, но также при участии Pt и Pd.

Вторую обширную группу природных соединений золота на Кондере образуют его более обычные твердые растворы с серебром (табл. 3). Это преимущественно убого- и низкомедистое (0,11-3,13 мас. % Cu) серебристое золото умеренной и высокой пробы, реже - его низкопробные составы, близкие стехиометрии электрума (AuAg) и кюстелита (AuAg3). Содержание серебра в них варьирует в интервале 1,09-62,73 мас. %. Как видно на рис. 4, большая часть серебристого золота, как и собственно медистого (без Pt и Pd), отвечает температурам ниже 250-3000С.

 

Таблица 3

Химический состав золото-серебряных твердых растворов

Au

Ag

Cu

Сумма

Au

Ag

Cu

п.п.

мас. %

ат. %

1

37.25

62.73

-

99.98

24.47

75.53

-

2

38.71

59.35

-

98.06

26.32

73.68

-

3

39.07

61.37

-

100.44

25.85

74.15

-

4

41.73

57.51

-

99.24

28.00

72.00

-

5

45.12

54.26

-

99.38

31.24

68.59

-

6

45.78

53.21

-

98.99

32.03

67.97

-

7

45.87

53.71

-

99.58

31.77

68.23

-

8

48.12

50.43

-

98.55

34.32

65.68

-

9

48.80

49.52

-

98.32

35.72

64.27

-

10

50.35

47.96

-

98.31

36.51

63.49

-

11

50.68

49.20

-

99.88

36.07

63.93

-

12

51.18

47.01

-

98.19

37.36

62.64

-

13

59.30

41.13

-

100.43

44.12

55.88

-

14

66.60

32.16

0.92

99.68

51.97

45.82

2.21

15

69.71

29.83

0.11

99.65

56.01

43.67

0.32

16

69.97

30.29

0.12

100.38

55.64

44.04

0.32

17

73.55

25.40

0.58

99.53

60.43

38.11

1.46

18

75.70

23.46

-

99.16

63.86

36.14

-

19

79.25

18.78

1.63

99.66

66.82

28.92

4.26

20

81.48

17.14

1.56

100.18

69.27

26.61

4.12

21

82.46

15.64

0.74

98.84

72.78

25.21

2.01

22

83.03

17.72

-

100.75

71.96

28.04

-

23

84.79

12.31

2.01

99.11

74.60

19.80

5.60

24

84.18

13.78

1.25

99.21

74.39

22.23

3.37

25

85.96

10.78

2.25

98.25

76.38

17.43

6.19

26

86.08

10.73

2.45

99.26

76.01

17.30

6.69

27

86.23

14.08

-

100.31

76.98

23.02

-

28

86.92

9.07

3.13

99.12

76.79

14.63

8.58

29

88.89

8.70

2.09

99.68

79.90

14.28

5.83

30

89.68

7.11

3.02

99.81

80.04

11.59

8.37

31

91.09

8.84

-

99.93

84.95

15.05

-

32

91.79

6.10

1.29

99.18

85.84

10.42

3.75

33

91.95

5.63

2.03

99.61

84.74

9.47

5.79

34

94.64

4.17

1.50

100.31

88.54

7.12

4.34

35

94.82

2.84

1.92

99.58

89.50

4.89

5.61

36

95.06

3.87

1.28

100.21

89.60

6.66

3.74

37

97.82

1.86

0.95

100.63

93.92

3.20

2.83

38

97.86

1.71

0.71

100.28

94.83

3.03

2.14

39

98.31

1.09

0.46

99.86

96.70

1.90

1.40


Рис. 4. Размещение составов кондерского медистого и серебристого золота, не содержащих Pt и Pd (по табл. 1-3), относительно изотерм тройного твердого раствора системы Cu - Au - Ag, нанесенных по данным экспериментов (2а; Дриц и др., [2]; см. врезку) и предполагаемых (2б)

К третьей группе составов золота относятся фазы, промежуточные между собственно золото-медными и золото-серебряными твердыми растворами. Это преимущественно трехкомпонентные соединения с суммарным содержанием меди и серебра порядка 10-12 мас. %, обратно коррелирующими между собой. Не исключено, что при более высоком уровне концентраций в золоте этой пары металлов исходные природные трехкомпонентные сплавы при понижении температуры до 150-200оС становились неустойчивыми и распадались на Au - Cu - (Ag) - и Au - Ag - (Cu) фазы. Подсчет соотношения последних в характерных сростках с типичными пластинчатыми структурами распада показал, что поле составов предполагаемых исходных твердых растворов Au - Ag - Cu, которые могли претерпеть распад в результате посткристаллизационного снижения температуры, определяется следующими концентрациями компонентов: Au от 51 до 75 ат. %, Аg от 5 до 22 ат. % и Сu от 12 до 35 ат. %.

Свидетельством былого наличия единого ряда природных твердых растворов, включающего серебряно-золотую и медно-золотую симметричные ветви, является поддающееся систематизации многообразие фазовой неоднородности зерен с медистым золотом (рис. 3). Можно выделить пять главных типов их внутреннего строения. Прежде всего (тип I), это оптически однородные редко встречающиеся зерна, сложенные фазами Au - Cu - , либо Au - Cu - Pt - Pd - систем. С ними резко контрастируют (тип II) гетерогенные зерна с микроструктурами распада внутри зерен, когда минералом-хозяином выступает красновато-розовое медистое либо платинисто- и палладисто-медистое золото с морфологически разнящимися (пластинчатыми, веретенообразными и т.п.) светло-желтыми включениями серебристого золота умеренной и низкой пробы. Кроме этого, для таких зерен показательны белые в отраженном свете относительно мощные кюстелитовые оболочки с простыми либо причудливо изрезанными коррозионными границами замещения медистого золота. Далее следуют (тип III) отчетливо неоднородные зерна, в которых минералом-хозяином является светло-желтое серебристое золото, включающее красно-розовые ядерные участки сросшихся фаз медистого и серебристого золота решетчатого, слоистого или иного сложения. При этом доля золото-медистых фаз в различных зонах отдельных зерен колеблется от 20 до 80-95 %, а индивидуальным зернам свойственны, видимо, реакционные прерывистые каемчато-лентовидные и узкие заливообразные обособления золота, более низкопробного, чем в матрице. К типу IV отнесены зерна серебристого золота умеренной и высокой пробы с немногочисленными (5-20 %) тонкими пластинками медистого золота в совокупности с краевым фрагментарным наложенным развитием электрума и кюстелита. И, наконец, типу V отвечают редкие сложно зональные полифазные зерна, представляющие собой срастания Au, Cu - , Au, Cu, Pd - и (Pt, Pd)(Cu, Sn) - фаз с тонкими включениями зерен соболевскита, рустенбургита и других интерметаллидов.

Касаясь микроструктур предполагаемого распада (рис. 3), отметим следующее. Распределение морфологически разнообразных частиц медистого и серебристого золота в соответствующих матрицах неравномерное. Встречаются зерна, в которых, наряду с рассредоточенным, скученным и упорядоченным размещением медистых разновидностей золота, наблюдается также трассирование золото-медистыми фазами межзерновых границ в поликристаллическом серебристом золоте. В других случаях зернистость золотой матрицы угадывается по неодинаковой ориентированности соседствующих групп ламеллей медистого золота. Попадаются и зерна, в которых, наоборот, золото-серебряными неправильными микровыделениями маркируются межзерновые узлы в медистом золоте. Ядерные зоны, особенно в зернах второй разновидности, наиболее разнообразны по микроструктуре двухфазных срастаний. В зависимости от ориентировки каждого из субзерен минерала-хозяина по отношению к плоскости среза посредством оптического микроскопа в них фиксируются поодиночке и (или) в комбинациях многовидовые микроструктуры срастаний медистого и серебристого золота: полосчатые, каркасные, решетчатые, графические, веретенообразные, доменно-блочные, ленточно-сотовые и другие (рис. 3). С помощью рентгеновского микроанализатора на растровых картинах иногда устанавливается их двухсериальное строение в виде закономерного размещения веретенообразных частиц медистого золота на фоне ультратонкого решетчатого сложения двухфазной матрицы. Закономерный характер строения таких зерен золота и устойчивая повторяемость определенных составов слагающих их фаз дают основание считать названные микроструктуры результатом распада первичных 3-5-ти компонентных твердых растворов золота, серебра, меди, палладия и платины. При этом специфика общей зональности гетерогенных медистых зерен имеет, видимо, регрессивный характер и состоит в том, что их ядерные части к периферии последовательно сменяются сначала умеренно высокопробным серебристым золотом, затем электрумом и кюстелитом. Подобная смена купроаурида кюстелитом ранее была установлена на Талнахском медно-никелевом месторождении [15]. Напротив, гетерогенные золотины из родингитов Урала, возможно, формировались при возрастании температуры и имеют обратную зональность - на серебристое золото там нарастает медистое [5, 14].

Как свидетельствуют немногочисленные литературные данные о структурном состоянии золото-медных твердых растворов [12, 13, 17], их природные и искусственные соединения представлены как разупорядоченными образованиями с гранецентрированной кубической решеткой, в которой отсутствуют признаки дальнего порядка, так и в разной степени упорядоченными твердыми растворами стехиометрического состава CuAu и Сu3Au, которым свойственна более низкая симметрия элементарной ячейки (от примитивной кубической у фазы Cu3AuI до орторомбической у CuAuII и тетрагональной у фазы CuAuI) с признаками как ближнего, так и дальнего порядка в кристаллической решетке. Существенно иная информация получена для золото-серебряных твердых растворов [13], которые оказались структурно не различимы. Все они обладают гранецентрированной кубической решеткой, свойственной исходному неупорядоченному золото-серебряном твердому раствору, с ближним порядком в структуре, наибольшая степень которого установлена в твердом растворе Au - Ag с 50 ат. % Au [17], что объясняется существенно меньшей скоростью структурной перестройки золото-серебряных твердых растворов в отличие от золото-медных.

Результаты предварительного рентгенографического изучения нескольких образцов кондерского медистого и серебристого золота (табл. 4) не противоречат вышеизложенным данным, однако уже отмеченная выше гетерогенность многих фрагментов многофазных зерен кондерского золота существенно усложнила расшифровку их дебаеграмм. В результате лишь некоторые из отснятых частиц оказались соответствующими одно- или двухфазным составам, причем однофазных препаратов медистого золота с упорядоченной структурой нам так и не удалось получить из-за мизерных размеров его вростков в серебристом золоте.

В табл. 4 приведены расчеты наиболее показательных рентгенограмм для двухфазных (обр. 52, 50) и однофазных (обр. 51, 31) фрагментов. На дебаеграммах обр. 52 и 50 самые интенсивные линии отвечают основной фазе, составляющей матрицу, - неупорядоченному твердому раствору ряда Au - Ag. Остальные линии (для обр. 52 их пять, для обр. 50 - две), как показали расчеты по индицированию рентгенограмм, проведенные в предположении тетрагональной структуры, соответствуют упорядоченному твердому раствору, по составу близкому CuAu, и аналогичны ранее обнаруженным на рентгенограмме искусственного соединения CuAu с тетрагональной решеткой [21]. Однако на полученных нами рентгенограммах в диапазоне измеренных углов зафиксированы не все линии, характерные для упорядоченного твердого раствора Cu - Au эквиатомного состава. Это может быть обусловлено, с одной стороны, тем, что количество упорядоченной фазы, по сравнению с матрицей, оказалось ничтожно мало, в результате чего на дебаеграммах проявились только наиболее сильные линии. Не исключено также, что в этом соединении не был достигнут полный дальний порядок в расположении разноименных атомов в кристаллической решетке и поэтому ряд линий на рентгенограмме отсутствует. Вместе с тем, рассчитанные значения параметров решетки а0 и с0 для соединения CuAu в образцах 52 и 50 (табл. 4) незначительно отличаются от аналогичных параметров, приведенных для его искусственного аналога (а0 =3,96Å ; с0 =3,67Å ; [21]). Примечательно, что на дебаеграмме медистого золота для образца 31 не обнаружено ни одной сверхструктурной линии и, согласно расчетам, эта фаза отвечает неупорядоченному твердому раствору ряда Au - Cu, близкому к Au70Сu30 (ат. %). Для таких соединений температура перехода беспорядок - порядок, согласно

 

Таблица 4

Результаты расчета дебаеграмм серебристого и медистого золота


Обр. 52

Обр. 50

Обр. 51

Обр. 31

фаза I

фаза II

фаза I

фаза II

Неупорядоченный

твердый раствор

Неупорядоченный

твердый раствор

Измеренные

Неуп. тв.

р-р ряда Au-Ag

Соединение CuAu

Измеренные

Неуп. тв. р-р ряда Au-Ag

Соединение CuAu

ряда Au-Ag

ряда Au-Cu

Расчетные

Расчетные

Измеренные

Расчетные

Измеренные

Расчетные

I

d/n

d/n

hkl

d/n

hkl

I

d/n

d/n

hkl

d/n

hkl

I

d/n

d/n

hkl

I

d/n

d/n

hkl

9

2,343

2,343

111

8

2,352

2,352

111

8

2,344

2,348

111

10

2,293

2,290

111

2

2,224

2,224

111

1

2,220

2,22

111

7

2,029

2,029

200

7

2,035

2,037

200

4

2,029

2,033

200

7

1,985

1,983

200

0.5

1,525

1,526

112

8

1,435

1,435

220

7

1,441

1,44

220

5

1,437

1,438

220

8

1,403

1,402

220

1

1,341

1,340

202

1

1,398

1,398

220

10

1,223

1,223

311

10

1,228

1,228

311

10

1,227

1,226

311

9

1,196

1,196

311

6

1,172

1,172

222

5

1,176

1,176

222

4

1,175

1,174

222

7

1,145

1,145

222

3

1,110

1,110

222

1

1,032

1,032

312

2

1,015

1,015

400

2

1,019

1,018

400

4

1,017

1,017

400

1,017

1,020

400

a=4.058

± 0.005Å

a=3.964 ± 0.007Å

a=4.074

± 0.005Å

a=3.95

± 0.02Å

a=4.067 ± 0.005Å

a=3.967 ± 0.008Å

c=3.638 ± 0.007Å

c=3.65 ± 0.02Å


Примечание. Съемка образцов осуществлена на отфильтрованном Fe излучении в камере РКД (D=57.3 мм)

Аналитик С.М. Горюхина. Измерения и расчеты дебаеграмм произвел П.П. Сафронов (ДВГИ ДВО РАН)

диаграмме состояния [1], гораздо ниже, чем для сплавов с 50 ат. % Au или близких к нему, и составляет 190-270оС.

Сопоставляя рентгенографические данные, полученные для образцов 52, 50 и 31 (табл. 4), можно заключить, что первые два и последний сформировались в разных условиях. Не исключено, что образцы 52 и 50 претерпели очень медленное охлаждение со значительной выдержкой при температурах, близких к 380оС, когда в твердом растворе Au - Cu осуществлялся переход от орторомбической структуры к тетрагональной. Образец же 31 либо закалился при более высокой температуре, либо охлаждался значительно быстрее, чем первые два, поэтому упорядоченное или хотя бы частично упорядоченное состояние в нем оказалось не достигнутым. Что же касается серебристого золота, то дальний порядок в нем, как и следовало ожидать, нами не обнаружен. Это относится как к золоту, составляющему матрицу в двухфазных или многофазных образцах, так и к отдельным однофазным зернами (например, обр. 51). Как уже отмечалось ранее [17], упорядоченное состояние в природных твердых растворах золота с серебром практически недостижимо, поскольку критическая температура (в данном случае температура перехода порядок - беспорядок) для этой системы соответствует области отрицательных значений, при которых диффузионные процессы крайне замедленны.

Судя по приведенному выше описанию, Кондерский щелочно-ультраосновной массив, принадлежащий к уникальным образованиям в связи с исключительным разнообразием акцессорных минералов платиноидов [8], оказался не менее специфичным и в отношении золотой минерализации, обнаруживая, таким образом, определенные черты сходства с разноформационными хромитоносными и медно-никеленосными базит-гипербазитовыми интрузивами. При этом в отличие от других природных ассоциаций на Кондерском массиве золото представлено как более обычным самородным серебристым, так и его медистыми, медисто-палладистыми и медисто-платинистыми разновидностями, крайне редко встречающимися в природе. Необычным является также преобладающее развитие тетрааурикуприда (AuCu) и особенно купроаурида (AuзCu) при единственной пока находке аурикуприда (AuCu3). Характер взаимоотношения платиноидной и золотой минерализации позволяет предположить, что все типы последней сформировались на заключительном - постмагматическом (гидротермальном) этапе эволюции Кондерского щелочно-ультраосновного массива при температурах ниже 4500С в обстановке невысокой активности кислорода (10-15 - 10-25 Па) и сульфидной серы (до 10-25 Па).

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке РФФИ (грант 98-05-65326).

 

Литература

  1. Вол А.Е., Каган И.К. Строение и свойства двойных металлических систем. М.: Наука, 1976. Т. 3. 814 с.
  2. Дриц М.Е., Бочвар Н.Р., Гузей Л.С. и др. Двойные и многокомпонентные системы на основе меди: Справочник. М.: Наука, 1979. 348 с.
  3. Емельяненко Е.П., Масловский А.Н., Залищак Б.Л. и др. Закономерности размещения рудной минерализации на Кондерском щелочно-ультраосновном массиве // Геологические условия локализации эндогенного оруденения. Владивосток: ДВО АН СССР, 1989. С. 100-113.
  4. Мочалов А.Г. Минералогия платиноидов из дунитов // Геология, петрология и рудоносность Кондерского массива. М.: Наука, 1994. С. 92-106.
  5. Мурзин В.В., Кудрявцев Е.И., Берзон Р.О., Суставов С.Г. Медистое золото в зонах родингитизации // Геол. рудн. месторожд. 1987. Т. 29, № 5. С. 96-99.
  6. Мурзин В.В., Суставов С.Г. Твердофазные превращения в природном медистом золоте // Изв. АН СССР. Сер. геол. 1989. № 11. С. 94-104.
  7. Некрасов И.Я. Геохимия, минералогия и генезис золоторудных месторождений. М.: Наука, 1991. 302 с.
  8. Некрасов И.Я., Ленников А.М., Октябрьский Р.А. и др. Петрология и платиноносность кольцевых щелочно-ультраосновных комплексов. М.: Наука, 1994. 381 с.
  9. Некрасов И.Я., Иванов В.В., Ленников А.М. и др. Новые данные о платиноидной минерализации щелочно-ультраосновных концентрически-зональных массивов Дальнего Востока // Докл. АН СССР. 1991. Т. 320, № 3. С. 705-709.
  10. Некрасов И.Я. Иванов В.В., Ленников А.М. и др. Состав Pt-Fe-твердых растворов как показатель глубины эрозионного среза платиноносных щелочно-ультраосновных кольцевых интрузивов // Докл. АН СССР. 1991. Т. 321, № 5. С. 1049-1053.
  11. Новгородова М.И. О номенклатуре природных твердых растворов в бинарных металлических системах с признаками дальнего и ближнего порядка // Основные понятия минералогии. Киев: Наукова думка, 1978. С. 70-74.
  12. Новгородова М.И. Самородные металлы в гидротермальных рудах. М.: Наука, 1983. 287 с.
  13. Новгородова М.И. Кристаллохимия самородных металлов и природных интерметаллических соединений // Итоги науки и техники. ВИНИТИ. Сер. кристаллохимия. 1994. Т. 29. 154 с.
  14. Покровский П.В., Мурзин В.В., Берзон Р.О., Юников Б.А. К минералогии самородного золота месторождения Золотая Гора // Зап. ВМО. 1979. Ч. 108, вып. 3. С. 317-326.
  15. Разин Л.В., Гомонова А.И., Быков В.П., Мещанкин В.И. Новый природный интерметаллид золота, меди и палладия из руд Талнахского месторождения // Зап. ВМО. 1971. Ч. 100, вып. 1. С. 66-76.
  16. Сазонов А.М., Романовский А.Э., Гринев О.М. и др. Благороднометальная минерализация Гулинской интрузии (Сибирская платформа) // Геология и геофизика. 1994. № 9. С. 51-65.
  17. Сафронов П.П. Исследование ближнего порядка в твердых растворах систем Cu - Au и Ag - Au: Автореф. дис. ... канд. физ.- мат. наук. М. 1978. 20 с.
  18. Столяренко В.В. Вторичное золото и платина в иридиево-платиновых россыпях как показатель процессов химического выветривания // Докл. АН. 1993. Т. 330, № 5. С. 624-626.
  19. Сушкин Л.Б. Характерные черты самородных элементов месторождения Кондер // Тихоокеанская геология. 1995. Т. 14, № 5. С. 97-102.
  20. Тарбаев М.Б., Кузнецов С.К., Моралев Г.В. и др. Новый золото-палладиевый тип минерализации в Кожимском районе Приполярного Урала // Геол. рудн. месторожд. 1996. Т. 38, № 1, С. 15-30.
  21. Johansson C.H., Linder J.O. Rountgenographishe und electrishe Untersuchungen des Cu-Au systems // Ann. Phys. 1936, B. 25, № 1. P. 20-27.

<< На главную