Типоморфная характеристика золота из хвостохранилищ колчеданно-полиметаллических месторождений Сибири

Долговременно складированные хвостохранилища обогащения руд колчеданно-полиметаллических месторождений представляют собой идеальную природную лабораторию, в которой можно исследовать трансформацию форм нахождения золота от первичных руд к гипергенным с наложенной антропогенной спецификой. На примере техногенно-минеральных образований (ТМО) Ново-Урского, Белоключевского и Змеиногорского месторождений (Западная Сибирь) изучены типоморфные характеристики самородного золота: гранулометрическое распределение и содержание Au, морфология, внутреннее строение и химический состав показывают особенности преобразования золота в процессах растворения, миграции и вторичного осаждения на геохимических барьерах.
В результате типоморфного анализа выделены внешние и внутренние признаки, доказывающие, что золото, недоизвлеченное при промышленной добыче, подверглось гипергенным преобразованиям непосредственно в теле техногенной насыпи. Наросты и скопления нано- и микроскопического золота, образование частиц агрегатного строения, слоистость, высокопробные частицы и прожилки, ажурные края, а также отсутствие физических повреждений на поверхности золотин, подтверждают активную подвижность золота в масштабах хвостохранилищ и подчеркивают сложный характер многостадийных процессов мобилизации золота.
Образование золота разного химического состава в ТМО объясняется специфическими физико-химическими условиями по разрезу насыпи складированных отходов, разными источниками первичного золота и геохимическими барьерами. Au(S₂ O₃ )_n ^(1-2n) и Au(HS)₂ ^– являются основными комплексами, ответственными за подвижность золота. Из тиосульфатных комплексов образуется золото низкой и средней пробности, тогда как из гидросульфидных – высокопробное золото.

1. Банщикова Т.С., Литвинцев В.С., Пономарчук Г.П. (2010). Морфологические характеристики техногенного золота и закономерности его пространственного расположения в отвальных комплексах. Мат. XIV межд. сов. по геол. россыпей и м-й кор выветривания. Новосибирск: ИГМ СО РАН, с. 82–86.

2. Болгов Г.П. (1937). Сульфиды Салаира, Урская группа полиметаллических месторождений. Изв. Томск. Инд. ин-та, 53(11), с. 45–96.

3. Гаськова О.Л., Бортникова С.Б, Айриянц А.А., Колмогоров Ю.П., Пашков М.В. (2000). Геохимические особенности техногенного озера, содержащего отходы цианирования золото-арсенопирит-кварцевых руд. Геохимия, 3, с. 317–328.

4. Дербиков И.В. (1937). Ново-Урское полиметаллическое месторождение. Матер. по геол. Зап.-Сиб. края, 42, 58 с.

5. Дистанов Э.Г. (1977). Колчеданно-полиметаллические месторождения Сибири. Новосибирск: Наука, 351 с.

6. Журавкова Т.В., Пальянова Г.А., Калинин Ю.А. Горячев Н.А., Зинина В.Ю., Житова Л.М. (2019). Физико-химические условия образования минеральных парагенезисов Au и Ag на месторождении Валунистое (Чукотка). Геология и геофизика, 60(11), с. 1565–1576. https://doi.org/10.15372/RGG2019049

7. Зеркалов В.И. (1962) Минералогия и геология колчеданных медно-цинковых месторождений Сев.-Вос. Салаира. Автореф. дис. канд. геол.-мин. н. Томск: ТПИ, 20 с.

8. Калинин Ю.А., Росляков Н.А., Прудников С.Г. (2006). Золотоносные коры выветривания юга Сибири. Новосибирск: Гео, 339 с.

9. Калинин Ю.А., Ковалев К.Р., Наумов Е.А., Кириллов М.В. (2009). Золото коры выветривания Суздальского месторождения (Казахстан). Геология и геофизика, 50(3), с. 241–257. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2008.09.002

10. Ким А.А. (1975). Анализ минералогических особенностей самородного золота в первичных и окисленных рудах месторождений Центрального Алдана. Древние коры выветривания Якутии. Якутск, с. 109–127.

11. Ковалев К.Р. (1969). Особенности формирования руд колчеданнополиметаллических месторождений Северо-Восточного Салаира и Восточной Тувы. Дис. д. геол.-мин. н. Новосибирск, 283 с.

12. Ковлеков И.И. (2002). Техногенное золото Якутии. Москва: Изд-во МГУ, 303 с.

13. Краснова Н.И., Петров Т.Г. (1997). Генезис минеральных индивидов и агрегатов. Санкт-Петербург: Невский курьер, 228 с.

14. Кужугет Р.В. (2014). Иодидная и бромидная минерализация в окисленных рудах Хаак-Саирского золоторудного месторождения, Западная Тува. Записки Российского минер. общ., CXLIII, 2, с. 64–80.

15. Кужугет Р.В., Монгуш А.А., Ооржак Ш.Н., Бутанаев Ю.В. (2018). Иодсодержащие минералы ряда хлораргирит – бромаргирит в окисленных рудах золото-кварцевых рудопроявлений Хаак-Саир и Тардан-2 (Тува, Россия). Изв. Томского полит. ун-та, Инжиниринг георесурсов, 329(12), с. 80–93.

16. Кузнецова И.В., Сафронов П.П., Моисеенко Н.В. (2019). Вещественно-минеральная характеристика техногенных россыпей – потенциальных источников благородного металла (на примере Нижнеселемджинского золотоносного узла Приамурья, Россия). Георесурсы, 21(1), c. 2–14. https://doi.org/10.18599/grs.2019.1.2-14

17. Литвинцев В.С., Леоненко Н.А., Банщикова Т.С. (2016). Типоморфные особенности золота техногенных россыпей Приамурья в аспекте новых технологий. Тихоокеанская геология, 35(4), с. 89–99.

18. Макаров В.А. (2001). Условия формирования техногенных золотосодержащих объектов и особенности методики их геолого-технологической оценки. Автореф. дис. д. геол.-мин. наук. Красноярск, 33 c.

19. Мягкая И.Н., Лазарева Е.В., Жмодик С.М., Густайтис М.А. (2013). Распределение золота и серебра в потоке рассеяния Урского хвостохранилища (Кемеровская область). Мат. XXV Всерос. мол. конференции: Строение литосферы и геодинамика, с. 60–62.

20. Наумов В.А. (2010). Минерагения, техногенез и перспективы комплексного освоения золотоносного аллювия. Автореф. дис. д. геол.-мин. н. Пермь: ПГУ, 42 c.

21. Нестеренко Г.В. (1991). Прогноз золотого оруденения по россыпям. Новосибирск: Наука, 200 с.

22. Нестеренко Г.В., Кузнецова А.И., Пальчик Н.А., Лаврентьев Ю.Г. (1984). Петровскаит AuAg(S,Se) – новый селеносодержащий сульфид золота и серебра. Зап. Всесоюзн. минерал. общ., 4(5), с. 602–607.

23. Николаева Л.А., Гаврилов А.М., Некрасова А.Н., Яблокова С.В., Шатилова Л.В (2015). Самородное золото рудных и россыпных месторождений России: атлас. Москва: ЦНИГРИ, 200 с.

24. Николаева Л.А., Яблокова С.В. (2007). Типоморфные особенности самородного золота и их использование при геологоразведочных работах. Руды и металлы, 6, с. 41–57.

25. Оленченко В.В., Кучер Д.О., Бортникова С.Б., Гаськова О.Л., Еделев А.В., Гора М.П. (2016). Вертикальное и латеральное распространение высокоминерализованных растворов кислого дренажа по данным электротомографии и гидрогеохимии (Урской отвал, Салаир). Геология и геофизика, 57(4), с. 782–795. https://doi.org/10.15372/GiG20160410

26. Осовецкий Б.М. (2012). Наноскульптура поверхности золота: монография. Пермь: ПГНИУ, 232 с. Осовецкий Б.М. (2013). Природное нанозолото. Пермь: ПГНИУ, 176 с.

27. Пальянова Г.А., Кох К.А., Сереткин Ю.В. (2011). Образование сульфидов золота и серебра в системе Au-Ag-S. Геология и геофизика, 52(4), с. 568–576.

28. Петровская Н.В. (1973). Самородное золото: общие характеристики, типоморфизм, вопросы генезиса. М.: Наука, 349 с.

29. Плюснин А.М., Погребняк Ю.Ф. (1979). Экспериментальное изучение поведения золота в условиях зон окисления сульфидных месторождений. Геология рудных месторождений, 21(1), с. 106–109.

30. Половникова Л.М. (2009). Геологический отчет о техногенных образованиях хвостохранилища Змеиногорской золотоизвлекательной фабрики. Отчет, Роснедра, 31 с.

31. Росляков Н.А. (1981). Геохимия золота в зоне гипергенеза. Новосибирск: Наука, 237 с.

32. Рослякова Н.В., Щербаков Ю.Г., Агеенко Н.Ф., Портянников Д.И., Бортникова С.Б., Радостева Н.Е. (1983). Условия золотоносности колчеданно-полиметаллических месторождений. Тр. ИГиГ, 533, с. 31–65.

33. Савва Н.Е., Пальянова Г.А., Колова Е.Е. (2010). Минералы золота и серебра в зоне вторичного сульфидного обогащения. Вестник СВНЦ ВО РАН, 1, с. 33–45.

34. Таусон В.Л., Кварцова Р.Г., Липко С.В., Макшаков А.С., Арсентьев К.Ю. (2018). Типохимизм поверхности самородного золота. ДАН, 480(2), с. 210–216. https://doi.org/10.7868/S0869565218140165

35. Хазов А.Ф., Петровский Д.В. (2007). Генетические особенности гипергенно-модифицированного золота в корах выветривания. ДАН, 416(4), с. 533–537. https://doi.org/10.1134/S1028334X07070331

36. Харламова В.Ю. (2018). Высокоустойчивые комплексы золото (I) с серосодержащими лигандами в водном растворе. Авторефер. дисс. канд. хим. наук. ИНХ СО РАН, 22 с.

37. Хусаинова А.Ш., Наумов В.А., Наумова О.Б. (2019). Дифференциация частиц золота из отвалов гравитационного обогащения руд Тарданского месторождений. Вестник Пермского государственного университета. Геология, 18(3), с. 276–285. https://doi.org/10.17072/psu.geol.18.3.276

38. Хусаинова А.Ш., Гаськова О.Л., Калинин Ю.А., Бортникова С.Б. (2020). Физико-химическая модель преобразования золота в продуктах переработки руд колчеданно-полиметаллических месторождений (Салаирский кряж, Россия). Геология и геофизика, 61(9), с. 1181–1193. https://doi.org/10.15372/GiG2020120

39. Черепнин В.К. (1957). К вопросу о составе и генезисе руд Урских месторождений Салаира. Изв. Томск. политехн. ин-та, 90, с. 56–68.

40. Шварцев С.Л., Дутова Е.М. (2001). Гидрогеохимия и мобилизация золота в зоне гипергенеза (Кузнецкий Алатау, Россия). Геология рудных месторождений, 43(3), с. 252–261.

41. Юркевич Н.В., Карин Ю.Г., Кулешова Т.А. (2017). Состав отвала Белоключевского месторождения золота по данным электромагнитного сканирования и геохимического опробования. Труды XXI Межд. симп.: Проблемы геологии и освоения недр, 1, с. 853–855.

42. Birich A., Stopic S., Friendrich B. (2019). Kinetic Investigation and Dissolution Behavior of Cyanide Alternative Gold Leaching Reagents. Scientific Reports, 9. https://doi.org/10.1038/s41598-019-43383-4

43. Boyle R.W. (1979) The geochemistry of gold and its deposits. Geol. Surv. Canada, Bull., 280, 584 p.

44. Craw D., Lilly K. (2016). Gold nugget morphology and geochemical environments of nugget formation, southern New Zealand. Ore Geology Reviews, 79, pp. 301–315. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2016.06.001

45. Dunn S.C., Heyden B.P., Rozendaal A., Taljaard R. (2019). Secondary gold mineralization in the Amani Placer Gold Deposit, Tanzania. Ore Geology Reviews, 107, pp. 87–107. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2019.02.011

46. Etschmann B., Brugger J., Fairbrother L., Grosse C., Nies D.H., MartinezCriado G., Reith F. (2016). Applying the Midas touch: Differing toxicity ofmobile gold and platinum complexes drives biomineralization in the bacterium Cupriavidus metallidurans. Chemical Geology, 438, pp. 103–111. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2016.05.024

47. Fairbrother L., Brugger J., Shapter J., Laird J.S., Southam G., Reith F. (2012). Supergene gold transformation: Biogenic secondary and nanoparticulate gold from arid Australia. Chemical Geology, 320–321, pp. 17–31. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2012.05.025

48. Falconer D.M., Craw D. (2009). Supergene gold mobility: a textural and geochemical study from gold placers in southern New Zealand. Society of Economic Geologists, 14, pp. 77–93. https://doi.org/10.5382/SP.14.08

49. Friese F.W. (1931). The transportation of gold by organic underground solutions. Econ. Geol., 26(4), pp. 421–431. https://doi.org/10.2113/gsecongeo.26.4.421

50. Gustaytis M.A., Myagkaya I.N., Chumbaev A.S. (2018). Hg in snow cover and snowmelt waters in high-sulfide tailing regions (Ursk tailing dump site, Kemerovo region, Russia). Chemosphere, 202, pp. 446–459. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.03.076

51. Hong H., Tie L. (2005). Characteristics of the minerals associated with gold in the Shewushan supergene gold deposit, China. Clays Clay Miner, 53, pp. 162–170. https://doi.org/10.1346/CCMN.2005.0530206

52. Hough R.M., Butt C.R.M., Reddy S.M., Verrall M. (2007). Gold nuggets: supergene or hypogene? Aust. J. Earth Sci., 54, pp. 959–964, https://doi.org/10.1080/08120090701488289

53. Hyland M.M., Bancroft G.M. (1989). An XPS study of gold deposition at low temperatures on sulphide minerals: reducing agents. Geochim. Cosmochim. Acta, 53, pp. 367–372. https://doi.org/10.1016/0016-7037(89)90388-8

54. Kalinin Y.A., Palyanova G.A., Kovalev K.R., Naumov E.A., Pirajno F. (2019). Supergene remobilization of Au in Au-bearing regolith related to orogenic deposits: a case study from Kazakhstan. Ore Geology Reviews, 109, pp. 358–369. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2019.04.019

55. Kirillov M.V., Bortnikov S.B., Gaskova O.L., Shevko E.P. (2018). Authigenic gold in stale tailings of cyanide leaching of gold-sulfidequartz ores (Komsomol’skii gold-extracting factory, Kemerovo Region). Doklady Earth Sciences, 481(2), pp. 1091–1094. https://doi.org/10.1134/S1028334X18080299

56. Lengke M.F., Southam G. (2005). The effect of thiosulfate-oxidizing bacteria on the stability of the gold-thiosulfate complex. Geochim. Cosmochim. Acta, 69, pp. 3759–3772. https://doi.org/10.1016/j.gca.2005.03.012

57. Liua X., Jianga T., Xua B., Zhang Y., Lia Q., Yanga Y., He Y. (2020). Thiosulphate leaching of gold in the Cu–NH3 –S2 O3 2−–H2 O system: An updated thermodynamic analysis using predominance area and species distribution diagrams. Minerals Engineering, 151, 12 p. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2020.106336

58. Mann A.W. (1984). Mobility of gold and silver in lateritic weathering profiles: some observations from Western Australia. Econ. Geol., 79(1), pp. 38–49. https://doi.org/10.2113/gsecongeo.79.1.38

59. Myagkaya I.N., Lazareva E.V., Gustaytis M.A., Zhmodik S.M. (2016). Gold and silver in a system of sulfide tailings. Part 1: Migration in water flow. Journal of Geochemical Exploration, 160, pp. 16–30. https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2015.10.004

60. Myagkaya I.N., Lazareva E.V., Gustaytis M.A., Zhmodik S.M. (2016). Gold and silver in a system of sulfide tailings. Part 2: Reprecipitation on natural peat. Journal of Geochemical Exploration, 165, pp. 8–22. https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2016.01.016

61. Myagkaya I.N., Lazareva E.V., Zaikovskii V.I., Zhmodik S.M. (2020). Interaction of natural organic matter with acid mine drainage: Authigenic mineralization (case study of Ursk sulfide tailings, Kemerovo region, Russia). Journal of Geochemical Exploration, 211, 12 p. https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2019.106456

62. Mycroft J.R., Bancroft G.M., Mcintyre N.S., Lorimer J.W. (1995). Spontaneous deposition of gold on pyrite from solutions containing Au(III) and Au(I) chlorides. 1. A surface study. Geochim. Cosmochim. Acta, 59, pp. 3351–3365. https://doi.org/10.1016/0016-7037(95)00211-H

63. Reith F., Stewart L., Wakelin S.A. (2012). Supergene gold transformation: Secondary and nanoparticulate gold from southern New Zealand. Chemical Geology, 320–321, pp. 32–45. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2012.05.021

64. Senanayake G. (2004). Gold leaching in non-cyanide lixiviant systems: critical issues on fundamentals and applications. Minerals Engineering, 17(6), pp. 785–801. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2004.01.008

65. Shuster J., Reith F. (2018). Reflecting on Gold Geomicrobiology Research: Thoughts and Considerations for Future Endeavors. Minerals, 8(9), 401. https://doi.org/10.3390/min8090401

66. Shuster J., Reith F., Cornelis G., Parsons J.E., Parsons J.M., Southam G. (2017). Secondary gold structures: Relics of past biogeochemical transformations and implications for colloidal gold dispersion in subtropical environments. Chemical Geology, 450, pp. 154–164. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2016.12.027

67. Vlassopoulos D., Wood S.A. (1990). Gold speciation in natural waters: I. Solubility and hydrolysis reactions of gold in aqueous solution. Geochim. Cosmochim. Acta, 54(1), pp. 3–12. https://doi.org/10.1016/0016-7037(90)90189-R

68. Wang L., Wang H., Ma B., Wang Ch., Xing P., Ma R. (2019). Research on gold extraction from uytenbogaardtite via in situ microzone analysis. Hydrometallurgy, 186, pp. 170–175. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2019.04.013

69. Wierchowiec J., Mikulski St.Z., Gąsiński A. (2018). Nanoforms of gold from abandoned placer deposits of Wądroże Wielkie, Lower Silesia, Poland – The evidence of authigenic gold mineralization. Ore Geology Reviews, 101, pp. 211–220. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2018.07.009

70. Yurkevich N., Bortnikova S., Abrosimova N., Makas A., Olenchenko V., Yurkevich Nic., Edelev A., Saeva O., Shevko A. (2019). Sulfur and Nitrogen Gases in the Vapor Streams from Ore Cyanidation Wastes at a Sharply Continental Climate, Western Siberia, Russia. Water Air Soil Pollut, 230, 307. https://doi.org/10.1007/s11270-019-4363-y

71. Xia С. (2008). Associated Sulfide Minerals in Thiosulfate Leaching of Gold: Problems and Solutions. PhD Thesis. Ontario, 339 р.