На какой глубине росли золотинки?

Золоторудные месторождения формировались на разном удалении от поверхности, существовавшей в различные геологические периоды - палеоповерхности. Теоретические расчеты и наблюдения геологов привели к разным представлениям о том, что считать большой, средней и малой глубинами образования руд. Чаще всего малыми считают расстояния от десятков метров до 1,2 км от палеоповерхности, средними - 1,5 до 2,5-3 км и большими - свыше 3 км.

Прямое определение глубины образования руд возможно только в отдельных, не очень многочисленных случаях, когда геологи по остаткам каменных пластов и углам их наклона могут восстановить графически всю ныне отсутствующую толщу, заключавшую месторождение. Впрочем, абсолютные глубины формирования руд не так важны для поисковых целей. Ведь в настоящее время расстояние месторождений от поверхности совсем не то, что было в эпоху рудообразования, иначе до многих из них мы бы еще долго не могли добраться. Важны лишь различия месторождений; они в значительной мере зависят от глубины их возникновения.

На больших глубинах образование руд происходило при общей нагретости пород и при постепенно нарастающих и длительно действующих напряжениях. На средних глубинах сказывались местные прогревания пород возле расплавленных тел ограниченного объема, так называемых малых интрузий, близких по времени внедрения к формированию руд. На малых глубинах происходили более резкие, чем на других уровнях, перепады давления, а его изменения служат одной из главных причин образования минералов. Быстрые спады давления вызывают вскипание рудоносных растворов. От них отделяются летучие компоненты, и происходит разрушение комплексных соединений золота и серебра, находившихся в растворе. Особенно благоприятствовало выпадению из растворов золота вскипание углекислоты, оказывавшее влияние на изменение кислотно-щелочного режима. Образование руд прерывалось внедрением вулканических тел. Высокая сейсмичность влияла на движение глубинных восходящих рудообразующих растворов и на смешение их с водами, просачивающимися с поверхности.

Постепенно был установлен ряд самых разных признаков, свидетельствующих о глубине формирования месторождений. К ним относятся структуры (строение) минералов, текстуры (сложение) рудных тел, особенности многих минералов и другие показатели.

Неодинаковые условия минералообразования на разных глубинах, определившие серию закономерных различий золотых руд, не могли не отразиться на особенностях одного из самых изменчивых компонентов руд - самородного золота.

На какой же глубине росли золотинки и зачем нужно знать об этом?

Вопрос совсем не праздный. Разные физико-химические условия, типичные для каждой из глубинных зон, влияют на формирование таких черт месторождений, от которых зависит их промышленная ценность. Это и протяженность рудных тел на глубину, и характер распределения в них концентраций золота.

Месторождениям различной глубинности присущи свои закономерности распространения и особенности размещения в толщах горных пород, приуроченность к определенным геологическим структурам - складкам пластов, зонам рассланцевания, дробления, трещинам, оперяющим глубинные разломы, кольцевым и радиальным разломам, зонам проседания, обрамляющим жерла вулканов.

Именно на начальных стадиях исследований, когда другие источники информации ограничены, а горные работы не вскрыли коренные породы, первые сведения о золотоносности дадут золотинки.

Их обнаруживают в шлихах, взятых из рыхлых отложений на водоразделах и склонах долин, в руслах ручьев и рек, а также в концентратах, выделенных из протолочек - раздробленных проб кварца и минерализованных коренных пород.

Золотинки из шлихов прежде всего оценивают по степени их окатанности - чем сильнее окатанность, тем большее число раз золотинки перемещались с террасы на террасу или тем дальше унесены от места своего рождения. Затем измеряют размеры частиц, изучают их форму и определяют пробу. На геологической карте появляются отметки, указывающие, где встречены золотинки той или иной разновидности.

Пока геологи сопоставляют эти данные с картиной геологического строения площади, минералоги ищут подтверждения своих предварительных выводов, изучая внутреннее строение золотинок.

Почему первые предположения можно было сделать, зная лишь пробу золотинок?

Долгое время были известны только результаты наблюдений, показывавшие, что чаще всего для месторождений глубинной зоны типично высокопробное золото, для малоглубинных - низкопробное и высокосеребристое, а для среднеглубинных месторождений характерно и золото средней пробы. Соответственно изменяется и размах колебаний пробы золотинок в пределах одного месторождения - он наибольший в малоглубинных и минимальный в глубинных образованиях. Эта закономерность, подмеченная еще В. И. Вернадским и другими исследователями, длительное время не имела количественного выражения и экспериментального подтверждения.

Изучение процессов совместного осаждения из растворов золота и серебра, проведенное под руководством М. С. Сахаровой, показало, что проба искусственно выращенных золотинок понижается по мере уменьшения в растворе золото-серебряного отношения (Au/Ag), кислотности среды (рН), увеличения потенциала кристаллизации и в присутствии галоидных ионов, преимущественно хлора. Согласно данным В. Г. Моисеенко, проба понижается при возрастании роли ионов калия. Н. В. Петровская подчеркивает значение повышения окислительно-восстановительного потенциала для снижения пробы.

В природе в таком направлении изменяется обстановка рудообразования при уменьшении его глубинности. Значит, проба может служить объективным показателем глубины отложения золотинок.

Удалось установить количественные градации пробы разноглубинных золотинок. Оказалось, что известная тенденция накопления серебра в самородном золоте и, следовательно, понижения его пробы по мере уменьшения глубины образования руд проявляется в более сложных формах, чем представлялось ранее. Были выявлены широкие перекрывающиеся интервалы пробы золотинок из разноглубинных месторождений. Например, известны руды, образование которых, как однозначно установили геологи, происходило на небольшой, менее 1 км, - глубине от палеоповерхности. А вот проба самородного золота здесь высокая и нередко в среднем составляет 930. Обычно же такая проба типична для золотинок, выросших на глубинах более 3 км. И, напротив, проба 750, характерная для золота малоглубинных месторождений, бывает у золотинок других глубинных уровней.

В целом размах колебаний пробы, отмеченный у золотинок всех изученных месторождений больших глубин, составляет 380-999, а малых - 160-960. Средняя проба отдельных месторождений больших и средних глубин может колебаться от 380 (крайне редко!) до 998 и бывает ниже 750 в малоглубинных. Исключения составляют некоторые малоглубинные месторождения золототеллуридного типа с высокопробным золотом.

Интересно, что проба золотинок часто зависит от минерала-хозяина, включающего самородное золото. Ю.С. Берманом с соавторами показано, что такая зависимость проявляется лишь там, где размеры выделений минерала-хозяина достаточно велики, чтобы влиять на химизм среды во время минералообразования.

Следовательно, необходимо не просто знать величину пробы, но и иметь дополнительные ее характеристики. Прежде всего, это средние значения пробы и оценки отклонения пробы отдельных золотинок от средних (оценки дисперсии). Средняя проба вычисляется как среднее арифметическое значение пробы 10-50 золотинок (чем больше, тем лучше, но крупинки золота встречаются не всегда так часто, как хотелось бы).

В качестве оценки дисперсии берется среднее квадратичное отклонение. Способы его вычисления имеются во всех руководствах по математической статистике, и мы не будем на них задерживаться.

В каждом месторождении больших и средних глубин вариации пробы подавляющего числа золотин не особенно велики. Поэтому 10-15 золотинок помогут достаточно точно определить и среднюю пробу и ее дисперсию. В малоглубинных месторождениях проба золота часто изменяется в широких пределах и для точного определения требуется проанализировать 25 - 50 золотинок. Так как все или почти все вариации пробы будут при этом находиться в интервале ниже 750, средняя проба в любом случае окажется в пределах значений, типичных для месторождений малых глубин. Там, где проба колеблется незначительно, невелики и оценки ее дисперсии и наоборот.

На основании огромного, измеряемого десятками тысяч, числа анализов золотинок установлено, что средняя их проба на месторождениях больших глубин бывает не ниже 850, средних глубин - 800, а на малоглубинных - не выше 750. Среднее квадратичное отклонение пробы в глубинных и среднеглубинных месторождениях варьирует от 12 до 70, в малоглубинных - превышает 70, а часто составляет 100 и более.

Иногда на первом этапе работ пробу приходится определять всего для нескольких золотинок. Кроме того, всегда имеются исключения из правил. Именно поэтому минералоги и не делают сразу категорических заключений о том, на какой глубине образовались золотинки. Они обращаются за дополнительными сведениями к той же пробе, если позднее удалось замерить ее у большего числа частиц, и к внутреннему их строению, очень четкому показателю условий формирования золотинок, а, значит, и глубинности минералообразования.

Итак, если замерена проба нескольких десятков золотинок, можно узнать еще некоторые характеристики, отличающие золото месторождений различной глубинности - особенности распределения пробы.

Если по горизонтальной оси отложить значения пробы, а по вертикальной - долю золотинок каждой пробы в процентах, то на полученной кривой обозначатся пики-максимумы. Они покажут, золото какой пробы встречается наиболее часто в месторождениях, для которых построена кривая распределения.

Наиболее отчетливо различия пробы выявляются при анализе распространения золота пробы ниже 850 и особенно - ниже 700.

Различия заключаются в положении максимумов и в их величине.

Распространение золота разной пробы близко в месторождениях больших и средних глубин, где условия образования минералов не так контрастны. В этих зонах почти всегда отсутствует золото пробы ниже 600; количество золота пробы ниже 700 составляет не более 3,5%. В малоглубинной зоне высокосеребристое золото распространено во многих месторождениях, а золотинки пробы ниже 700 составляют от 75 до 100%.

Что добавляет к этому изучение внутреннего строения золотинок?

Для низкопробных и высокосеребристых частиц характерно зональное распределение примеси серебра. Если золотинки не испытали метаморфизма, сохраняются зоны роста, параллельные кристаллографическим направлениям и создающие при травлении полированных срезов золотинок рисунок вписанных друг в друга кристаллов. Метаморфические преобразования искажают эту картину. Возникают эпигенетические зоны, повторяющие контуры золотинок или составляющих их зерен. Но зональность роста и эпигенетическая типична не для любой низкопробной золотинки. Только те из них, которые росли на малых глубинах, приобрели зональное строение. На средних глубинах не более 40% низкопробных частиц имеют неясную зональность, да и то в относительно молодых по геологическому масштабу времени месторождениях - не старше 200 млн. лет.

В глубинных месторождениях, где низкопробные частицы весьма редки, только единицы из них имеют неясные следы зональности. Известны отдельные рудопроявления, сформировавшиеся, по заключениям геологов, на больших глубинах, но несущие низкопробное золото (пробы 700 и ниже). Однако золотинки при этом достаточно однородны по внутренней структуре и не обнаруживают признаков зональности. Относительная простота структур золотинок в рудах глубинного происхождения трактуется как следствие стирания их неоднородности в процессе внутри- и послерудной перекристаллизации. Контрастно неоднородное строение выделений золота в месторождениях малых глубин связано как с пульсирующим изменением окислительно-восстановительных условий в открытой системе, так и с перегруппировкой серебра в ходе сложного, прерывистого, многократно возобновляющегося процесса рудообразования с выделением в одних и тех же участках минералов, отлагавшихся в различное время.

Поэтому, наблюдая у золотинок зональное строение или его следы (важно не спутать их с зонами регенерации или выноса серебра при метаморфизме!), можно считать, что низкопробные частицы образовались в условиях малых глубин.

Есть и другие признаки, подтверждающие или отвергающие наши выводы, но они второстепенны, так как выражают не закономерности, а только определенные тенденции изменения характерных черт золотинок по мере уменьшения глубины их образования.

В первую очередь, это элементы-примеси в самородном золоте.

Вхождение в состав золотинок преимущественно в виде мельчайших включений других минералов обусловливает в значительной мере случайный характер концентрации примесей.

Однако, на примере большого числа месторождений доказано, что по мере уменьшения глубины образования наблюдается возрастание числа элементов-примесей в самородном золоте отдельно взятого месторождения, повышаются концентрации примесей сурьмы, свинца, селена, теллура, цинка, марганца в золотинках. Это связано с более сложным составом растворов, отлагающих руды в зоне малых глубин; с совмещением в одних и тех же местах минеральных сообществ, отлагавшихся в разное время; с интенсивными процессами перегруппировки рудного вещества, благодаря проявлениям сейсмической активности и внутрирудной вулканической деятельности.

Во всех месторождениях вариации содержаний примесей бывают широкими, но на больших глубинах концентрации отдельных элементов составляют чаще всего тысячные и десятитысячные доли процента, на средних - тысячные и сотые, а на малых - нередко сотые и десятые доли процента.

Изменяется и комплекс примесей. Так титан на больших глубинах входит в число основных примесей в золотинках и встречается в 50-100% случаев, а на средних и малых относится к числу второстепенных. На средних и малых глубинах в самородном золоте часто присутствует сурьма, а на больших она играет подчиненную роль.

Повышенные концентрации отдельных элементов-примесей могут объясняться как различиями источников рудного вещества и условий образования, так и особенностями их поведения в рудном процессе. Например, сурьма геохимически более тесно связана с серебром, чем с золотом, а так как высокие концентрации серебра присущи золотинкам малоглубинных месторождений, естественно, что для последних типичны повышенные содержания сурьмы.

Таким образом, достоверность выводов о глубине формирования руд возрастает, если принимать во внимание содержания и состав примесей в золотинках.

Тенденция увеличения числа и содержаний элементов-примесей от глубинных месторождений к малоглубинным может осложняться в связи с геохимической обстановкой территорий.

Элементы, определяющие геохимический тип золотых руд, наиболее распространены в самородном золоте.

В золоторудных провинциях, где отсутствуют месторождения других металлов, комплекс примесей в золотинках обусловлен преимущественно составом рудообразующих элементов продуктивных на золото ассоциаций.

В областях со сложной историей формирования оруденения в стороне от месторождений золота или на одних и тех же участках встречаются руды, содержащие другие металлы. Так, в золотых рудах могут присутствовать минералы вольфрама, олова, сурьмы, ртути, молибдена. Металлы могли поступать или из одного с золотом или из разных источников рудного вещества, но несущие их минералы почти никогда не входят в состав золотоносных минеральных сообществ. Поэтому и элементы, находящиеся в составе перечисленных минералов, или не образуют примесей в золотинках или встречаются в них спорадически, а концентрации таких элементов резко варьируют.

Зная, какие руды, кроме золотых, распространены на изучаемой площади, можно внести нужные поправки в данные о составе и содержаниях примесей в золоте.

Не имеют самостоятельного значения в качестве однозначного признака и другие тенденции, проявляющиеся при переходе от глубинных к малоглубинным месторождениям: усложнение формы кристаллов и конфигурации золотинок; увеличение количества мелких выделений; преобладание мелкозернистых структур; усложнение двойников.

Изменение кристаллических форм, как показывают работы Н. З. Евзиковой, достаточно надежный показатель глубинности, но кристаллы золота, особенно хорошо ограненные, присутствуют далеко не во всех месторождениях. Совсем редко они встречаются среди крупных и средней величины золотинок. Это резко ограничивает возможность использования кристаллических форм в качестве индикаторных признаков, особенно на начальных стадиях геологоразведочных работ.

Конфигурация неправильных золотинок, зависящая, главным образом, от формы вмещающих полостей, действительно более прихотлива в месторождениях малых глубин. Но нередко золотинки точно такой же формы, пусть в меньшем числе, наблюдаются в глубинных и особенно в среднеглубинных образованиях. Если число изученных золотинок невелико, их морфология может привести нас к ошибочным заключениям, хотя в качестве дополнительного признака форма золотинок должна приниматься во внимание.

И, наконец, крупность золотинок и развитие мелкозернистых структур. Прежде преобладание крупного золота и крупно- (даже грубо-) зернистого строения золотинок в месторождениях больших глубин казалось несомненным, но в последнее время это стало нельзя считать безоговорочным, фактом. Во всем мире открыты новые месторождения, заключенные в слоистых толщах обломочных пород, часто содержащих разные формы углерода. Они сформированы преимущественно на больших и средних глубинах, а золотинки в них тонкодисперные или очень мелкие. Следовательно, в месторождениях больших глубин может преобладать и мелкозернистое золото. На малых глубинах, хотя и значительно реже, чем на больших, встречаются крупные золотины и даже самородки. Значит, и там встречается крупнозернистое золото.

Процессы перекристаллизации приводят к появлению в крупных зернах более мелких или полностью превращают зерна в мелкозернистый агрегат. Это случается с золотинками, выросшими на различной глубине. Чаще всего многократное воздействие, приводящее к появлению мелких новообразованных зерен, все же проявляется на малых глубинах. Там же более распространены ячеистые, губчатые, проволоковидные формы золотинок. В их пережимах и тонких отростках обычно проходят границы зерен. И степень распространения мелкозернистых агрегатов, не как закономерность, но как тенденция, должна учитываться при определении глубины рождения золотинок.