ЗОЛОТОНОСНОСТЬ ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ ОБЪЕКТОВ РОССЫПИ РЕКИ МАРАКАН (ВОСТОЧНАЯ СИБИРЬ)

ЗОЛОТОНОСНОСТЬ ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ ОБЪЕКТОВ РОССЫПИ РЕКИ МАРАКАН (ВОСТОЧНАЯ СИБИРЬ)

Научная статья

Мовзитова К.И.^1, *, Плюснин И.А.², Наумов В.А.³, Фиоруччи А.⁴

^{1, 2, 3} Естественнонаучный институт Пермского государственного национального исследовательского университета, Пермь, Россия;

⁴ Туринский Политехнический университет, Турин, Италия

* Корреспондирующий автор (ksyumovzitova[at]mail.ru)

Аннотация

Авторами проведен анализ условий формирования золотоносности реки Маракан и техногенно-минеральных образований, возникших при разработке россыпи. На формирование золотоносности россыпи и техногенно-минеральных образований оказали влияние процессы разложения золотоносных сульфидов и перераспределение высвобожденного золота из растворов. После отработки россыпи продолжается  окисление  сульфидов, с высвобождением находящегося в них золота. В кислых техногенных водах происходит перемещение золота в растворенной форме, осаждение и восстановление металлических фаз золота. На основе изучения свободного золота и теоретических предпосылок формирования хемогенно - и биогенно осажденного золота, сделан вывод, что техногенные отвалы месторождения Маракан могут иметь зоны повышенной концентрации новообразованного свободного золота.

Ключевые слова: техногенно-минеральные образования, свободное и связанное золото, золото из растворов.

GOLD MINERALIZATION OF NATURAL AND TECHNOGENIC OBJECTS OF THE PLACER GOLD OF THE MARAKAN RIVER (EASTERN SIBERIA)

Research article

Movzitova K.I.^1, *, Plyusnin I.A.², Naumov V.A³, Fiorucci A.⁴

^{1, 2, 3} Perm State National Research University, Natural Sciences Institute, Perm, Russia;

⁴ Polytechnic University of Turin, Turin, Italy

* Corresponding author (ksyumovzitova[at]mail.ru)

Abstract

The authors analyzed the conditions for the formation of gold on the Marakan River as well as technogenic and mineral formations that arose during the development of the placer. The formation of placer gold and man-made mineral formations was influenced by the processes of decomposition of gold-bearing sulfides and the redistribution of released gold from solutions. After mining the placer, the oxidation of sulfides continues along with the release of the gold contained in them. In acidic man-made waters, gold moves in dissolved form, precipitation and restoration of the metallic phases of gold take place. Based on the study of free gold and the theoretical prerequisites for the formation of chemogenic and biogenic precipitated gold, it was concluded that the technogenic dumps of the Marakan deposit may have zones of increased concentration of newly formed free gold.

Keywords: technogenic and mineral formations, free and bound gold, gold from solutions.

Введение

Долина реки Маракан расположена в России на севере Иркутской области, в Бодайбинском районе (см. рисунок 1). В долине реки Маракан широко распространены рыхлые образования элювиального, аллювиального, флювиогляциального, делювиального происхождения.

Россыпь золота реки Маракан выделена в пределах эрозионно-аккумулятивных и прислоненных аллювиальных террас. Аллювиальные террасы состоят из нескольких свит с нормальным межледниковым (гумидной обстановки) и перигляциальным (сформированным в период оледенения) аллювием. Основная продуктивная залежь россыпи  установлена  в нижней части разреза и тяготеет к глубокому тальвегу нормальной (межледниковой) свиты  аллювия.  Глубокая (тальвеговая) часть россыпи представлена высокоглинистым галечно-валунно-гравийным материалом. Плотик россыпи сложен углистыми сланцами с  вкрапленными сульфидами, и тонкими прослоями мраморов [1]. Общая мощность аллювиальных террас золотоносной толщи достигает 50 м.

 

Рис. 1 – Обзорная схема расположения россыпи реки Маракан

 

Добычу золота из россыпи проводили неоднократно. Ранее россыпь отрабатывали дражным способом с проходкой сплошным забоем и переработкой перигляциальной и нормальной части аллювия на объем технических возможностей драги. Работала 600-л драга с глубиной черпания до 50 м. Если продуктивный пласт был глубже 50 м или находился вне зоны технических возможностей работы драги в бортах карьера, он сохранился как нетронутый целик.

Оставшиеся после дражной отработки целики были отработаны гидравлическим прибором ППМ-5 (прибор промывочный модульный с шириной грохота – 5 м) по экскаваторно-транспортной схеме с подвозкой песков на гидравлический прибор. Хвосты гидравлической отработки сформировали техногенные отвалы. Техногенный рельеф речных долин, остающийся после разработки россыпных месторождений, сложен и разнообразен. По своим параметрам он сопоставим с параметрами естественных форм рельефа: высотами речных террас, глубиной вреза в их поверхность долин и ручьев [1]. Глубина карьерной выработки достигает 35 м. Высота отвалов хвостов обогащения при промывке на промывочном приборе ППМ-5 составляет 2-3 м.

Объектами изучения было золото из природной россыпи и из техногенно-минеральных образований (ТМО), накапливающееся в продуктах разработки россыпи. ТМО – хорошо промытые и отсортированные образования двух литолого-технологических типов (см. рисунок 2). Золотоносность ТМО оценена по материалу валунно-галечных (+50 мм) и гравийно-песчаных (-50 мм) осадков (эфеля), разделенных в результате грохочения и гравитационного обогащения на наклонных шлюзах при гидравлической промывке.

 

Рис. 2 – Техногенные отвалы россыпи реки Маракан

 

Валунно-галечные осадки представляют собой промытые обломки пород элювиального, аллювиального горизонтов. В них практически отсутствует глинисто-песчаный заполнитель. Гравийно-песчаные комплексы формируются гидронамывом, после отсева класса менее 50 мм и обогащения «песков» на наклонных шлюзовых комплексах. Они образуют своеобразный конус отвалов и характеризуются лито-динамической зональностью и хорошей сортировкой по крупности [11]. Гравийно-галечная часть сложена окатанными обломками песчаников и сланцев, в песчаной присутствует большая доля кварца и сульфидов.

Практический интерес представляют гравийно-песчаные отвалы. В их пределах минеральный состав тяжелой фракции представлен сульфидными (пирротин, пирит, халькопирит), рудными (ильменит, гематит, магнетит), гипергенными (лимонит) минералами,  гранатом. Встречается незначительное количество рутила, циркона, эпидота [1]. Среди сульфидов встречаются как окисленные, так и неокисленные разности. Глинистая фракция водным потоком с приборов  выносится в отстойники, где твердая фаза постепенно осаждается на дно водоема.

Золото россыпи долины реки Маракан представлено зернами мелких, средних и крупных классов (см. таблицу 1). Золото окатанное и  полуокатанное, пластинчатой и  таблитчатой формы. Цвет золота золотисто-желтый (см. рисунок 3). Встречаются частицы золота  с желтоватыми пленками, и красновато-коричневыми корочками гидроксидов железа.

Распределение частиц золота ТМО по содержанию, крупности, в плане и по разрезу песчаных отложениях неравномерное. Повышенные концентрации более крупного золота находятся вблизи зоны боя потока у прибора, и постепенно снижаются к периферии зоны конуса намыва ТМО. Неравномерность распределения частиц золота в ТМО обусловлена их гравитационной дифференциацией в процессе промывки «песков» и просадкой тяжелой фракции. К сожалению, головная часть гравийно-песчаных отвалов транспортируется бульдозерами в общий отвал. Места его расположения относительно локальны и незакономерны. В отдельных точках на месте сброса пульпы со шлюзов, содержание золота в гравийно-песчаных отложениях достигает десятков граммов на тонну.

 

Таблица 1 – Распределение частиц золота тальвеговой части россыпи по крупности (данные геологоразведочных работ[1])

Размер фракции,мм	Масса фракции,г	Выход фракции,%	Накопленный выход фракции,%
–  0,125	0,005	0,2	0,2
+0,125-0,25	0,051	2,2	2,4
+0,25-0,5	0,252	10,8	13,2
+0,5-1,0	0,553	23,6	36,8
+1,0-2,0	0,947	40,5	77,3
+2,0	0,532	22,7	100,0
	2,339	100,0

 

Рис. 3 – Примеры и общий вид золота: а – природной части; б – техногенной части  россыпи реки Маракан

  Методы исследования

Авторами проведено системное изучение золотоносности нескольких участков гравийно-песчаной части ТМО. Отобрано и проанализировано 105 проб общим объемом 1076 л. по сети 2х2 м и 1х1 м. Пробы отобраны с поверхности «свежих» техногенных отложений рядом с промышленными приборами из закопуш размером 0,3х0,3 м глубиной около 0,2-0,3 м, объемом 20 литров каждая; промыты на лотке до «черного» шлиха. Оптимальный объём шлиховой пробы, и шаг опробования для техногенных россыпей определены на основании ранее проведенных методических работ.

Сокращение концентрата, сушка, отделение магнитной и электромагнитной фракций,  рассев по размерным классам, тяжелосредная сепарация и выделение свободного золота, было проведено в лабораториях предприятия АО «Маракан» и Пермского государственного национального исследовательского университета. Среднее содержание золота, поступающее с прибора ППМ-5 в ТМО, составило 0,1 г/м³. Определен состав размерных фракций металла, поступающего в ТМО с прибора ППМ-5 путем улавливания его в подшлюзках  (см. таблицу 2).

 

Таблица 2 – Распределение содержания золота, полученного с подшлюзков после прибора ППМ-5

Фракция, мм	Масса золота,г	Выход фракции, %	Нормативный коэффициент извлечения	Извлечение золота, %	Потери золота,%
-8,0+4,0	2,2	10,38	0,995	10,325	0,052
-4,0+2,0	2,3	10,85	0,995	10,795	0,054
-2,0+1,0	3,3	15,57	0,980	15,255	0,311
-1,0+0,5	5,3	25,00	0,930	23,275	1,725
-0,5+0,25	4,5	21,23	0,800	16,981	4,245
-0,25+0,1	3,4	16,04	0,500	8,019	8,019
-0,1+0	0,2	0,94	0,500	0,472	0,472
Итого:	21,2	100,00		85,122	14,878

 

Основное извлечение золота приходится на средний класс крупности (минус 2,0 мм - плюс 0,5 мм). Основные потери золота на приборе ППМ-5 связаны с неудовлетворительным извлечением класса менее 0,25 мм.  Определение потерь металла, полученного путем использования подшлюзков, показало, что среднее содержание золота в отвалах может составлять более одного грамма на кубометр. Поэтому необходимо технологическое переоснащение используемой схемы обогащения с учетом более полного извлечения металла класса менее 0,25 мм.

Обсуждение результатов

Природа россыпного золота

Формирование россыпных концентраций золота в россыпях р. Маракан, обусловлено не только высвобождением частиц золота из золото-кварцевых жил и сульфидных объектов [2], но и связанно с процессами разложения первичных золотосодержащих сульфидов, находящиеся в черносланцевой толще или черносланцевой формации (ЧСФ) и осаждением металла [3]. ЧСФ, содержащая углерод, является природным сорбентом растворенного золота [4]. Осадок накапливает металл на этапе первичного формирования углеродистой толщи (синегенетичный с формированием углеродистого осадка этап накопления золота). Происходит физическая сорбция золота на угле [4]. Золото в ионной или коллоидной форме восстанавливается на углях до металлических фаз из золотосодержащих растворов, о чем свидетельствуют экспериментальные данные [5].

На эндогенном этапе рудообразования при орогенезе и сопутствующем ему метаморфизме и гранитизации, в результате температурного прогрева происходит перераспределение и укрупнение первичных золотоносных фаз [6], [7]. На границе черносланцевой и кварцевой и сульфидной  фазы из первичных нанообразований золота образуются микро- и макровыделения золота в приконтактовой зоне.

На экзогенном этапе происходит формирование россыпи. Частицы микро - и макроформ золота высвобождается из зон контакта углеродистой и кварц-сульфидной фаз; поступает в аллювий [6]. При этом продолжаются разрушение сульфидной части золотосодержащих минералов. Формируются золотосульфатные растворы. На этапе промораживания осадков в период оледенения  формируются прослои перигляциального аллювия [8]. Золотосодержащие растворы существенным образом промерзают, уменьшается объем жидкой части и при этом повышается концентрация золота в раствор. На определенном этапе промораживания (криогенном барьере), золото осаждается из пересыщенных растворов в виде пленок или металлических частиц в межзерновом пространстве или на частицах золота или других минералов. Образуются микро- и макроформы  самородных частиц металла или псевдорудное золото [3]. В процессе промораживания сульфидов до 20 %  их массы  разлагается [9]. Металл при размораживании  переходит в растворы или образует кристаллогидратные соединения сульфатов по металлам первичных сульфидов. Золотосодержащие сульфиды поступают в растворы и могут осаждаться в виде нанопленок золота на других минералах и частицах золота [10]. Свидетельством остаточного эффекта такого взаимодействия могут служить гидроксиды железа в виде пленок и примазок на поверхности частиц золота.

Техногеогенез и новообразования золота в пределах ТМО

После обработки россыпи породы плотика и предплотиковой части россыпи поступают на поверхность. В ТМО проявляются процессы преобразования золота в экзогенных условиях, такие, как и при условиях формирования россыпей [11]. Взаимодействие сульфидов с поверхностными водами приводит к их последующему разложению и переотложению золота, как на частицах золота, так и в виде пленок (примазок) на других минералах [10]. Свидетельством того также  служат пленки гидроксидов железа на частицах золота и других минералов. Таким образом, рассмотренные нами процессы преобразования вещества или несколько этапов преобразований вещества, показывают нам, что это золото находящиеся в россыпях реки Маракан, а так же золото, поступившее в ТМО, может представлять собой продукт многофазного развития и являться продуктом многократного переотложения.

При этих процессах формируется достаточно большая доля золота мелких и тонких классов крупности, золота «в пленках» на других минералах. Такое золото частично извлекают при лотковом опробовании, и оно поступает в ТМО при разработке россыпи наклонными шлюзами гидравлических приборов.

Заключение

На основании проведенных исследований прослежен вероятный механизм формирования первичной золотоносности углеродистых черносланцевых отложений на основе сорбции золота углеродистым веществом. Показано, что процессы новообразования (укрупнения) золота могут протекать достаточно эффективно как на этапе формирования россыпного золота, так и после поступления его в ТМО.

Процессы преобразования золота были изучены на других объектах ТМО. Существует высокая вероятность, что показанные механизмы перераспределения золота  более широко распространены в природе. Доказательством укрупнения золота в ТМО являются фактические данные, полученные при изучении новообразованного золота присутствие техногенного новообразованного золота [12].

После детального изучения частиц золота, их внутренней структуры, микро и нанопористости, в результате цикла экспериментальных работ, будут получены дополнительные данные, доказывающие или опровергающие высказанные положения.

Финансирование Статья подготовлена по результатам работы, выполненной в рамках научного проекта международной исследовательской группой на базе Пермского государственного национального исследовательского университета «Разработка природоподобной технологии формирования концентраций полезных компонентов внутри техногенных отвалов путем управления процессами техногеогенеза».	Funding The article presents the results of the work carried out within the flamework of the scientific project by the international research team on the basis of the Perm State National Research University «Development of a nature-like technology for the formation of concentrations of useful components within man-made dumps by controlling the processes of technogenesis».
Благодарности Авторы благодарят Пермский государственный национальный исследовательский университет за предоставление исследовательской лаборатории. А.Н. Бокарева за возможность проведения полевых исследований. В.В. Голдыреваза критику и помощь в написании.	Acknowledgement The authors thank the Perm State University for providing the research laboratory. Also authors express gratitude to A.N. Bokarev for the possibility of conducting field research. V.V. Goldyrev for criticism and help in writing the manuscript.
Конфликт интересов «Не указан».	Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Мунгалов Н. Н. Золотая россыпь рч. Маракан. Том 1/ Н.Н. Мунгалов, В.Д. Шагаев, Ю.Г. Кирсанова; Иркутск: Министерство цветной металлургии СССР, Комбинат «Лензолото», 1975.
2. Shuster J. and Southam G.The in-vitro “growth” of gold grains / Shuster J. and Southam G. // Geological Society of America. 2015; v. 43; no. 1; p. 79–82. doi: 10.1130/G36241.
3. Наумов В.А. Кристалломорфология и химический состав золота ледниковой области развития россыпей территории Юкон (Канада) / В.А. Наумов, К.П. Казымов, Б.М. Осовецкий и др. // Вестник Пермского университета. – 2010. - №1 (9). – 24-33 с.
4. Развозжаева Э.А. Сорбционная активность нерастворимого углеродистого вещества черносланцевых образований в процессе регионального метаморфизма (Байкало-Патомское нагорье) [Текст] / Э. А. Развозжаева, А.Е. Будяк, С.И. Прокопчук. – Иркутск: Издательство «Наука», 2013. – 92-96 с.
5. Наумов В. А. Механизмы накопления золота на углях: статья / В.А. Наумов, Б.М. Осовецкий.– в сборнике «Цветные металлы и минералы», 2017. – 952-961 с.
6. Шило Н.А. Учение о россыпях : Теория россыпеобразующих рудных формаций и россыпей / Н.А. Шило; - Владивосток: Дальнаука, 2002. - 576 с.
7. Иванов А.И. Основные черты геологического строения и золотоносность Бодайбинского рудного района / А.И. Иванов // Руды и металлы. – 2008. - № 3. – 43-61 с.
8. Осовецкий Б.М. «Новое» золото: монография: статья / Б.М. Осовецкий; - Пермь: Перм. гос. нац. исслед. ун-т., 2016. – 115 с.
9. Наумов В.А. Влияние сезонного промораживания и прогрева сульфидов на частицах золота в техногенно-минеральных образованиях : статья / В.А. Наумов, А.Ш. Хусаинова.- в сборнике: «Цветные металлы и минералы», 2017. – 942-951 с.
10. Патык–Кара Н.Г. Минерагения россыпей: типы россыпных провинций / Патык–Кара Н.Г. М.: ИГЕМ РАН, 2008. - 528 с.
11. Наумов В.А. Минерагения, техногенез и перспективы комплексного освоения золотоносного аллювия / В.А. Наумов - Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук / Пермский государственный университет. Пермь, 2010. - 42 с.
12. Наумов В.А. Научные основы геологии техногенно-минеральных образований: статья / В.А. Наумов, А. Фиоруччи – Пермь: Перм. Гос. Нац. Исслед. Ун-т. – Пермь, 2018. – 89-92 с.

Список литературы на английском языке / Referencesin English

1. Mungalov N. N. Zolotaya rossyp' rch. Marakan. Tom 1 [Golden placer the Marakan river, Volume 1] / N. N. Mungalov, V.D. Shagayev, Y.G. Kirsanov; Irkutsk: USSR Ministry of Non-Ferrous Metallurgy, «Lenzoloto» Combine, 1975.
2. Shuster J. and Southam G. The in-vitro “growth” of gold grains [The in-vitro “growth” of gold grains] / Shuster J. and Southam G.// Geological Society of America. 2015; v. 43; no. 1; P. 79–82. doi: 10.1130/G36241.
3. Naumov V. A. Kristallomorfologiya i himicheskij sostav zolota lednikovoj oblasti razvitiya rossypej territorii YUkon (Kanada) [Crystallomorphology and chemical composition of gold of glacial region of placer development of Yukon territory (Canada)] / V. A. Naumov, K. P. Kazimov, B. M. Osovetsky and others // Bulletin of Perm University. - 2010. - №. 1 (9). - 24-33.
4. Razvozzhaeva E. A. Sorbcionnaya aktivnost' nerastvorimogo uglerodistogo veshchestva chernoslancevyh obrazovanij v processe regional'nogo metamorfizma (Bajkalo-Patomskoe nagor'e) [Sorption activity of insoluble carbon-containing substance of black shale formations in the process of regional metamorphism (Baikal-Patomskoe highlands) [text]] / E. A. Razvozzhaeva, A. E. Budyak, S. I. Prokopchuk. - Irkutsk: Nauka Publishing House, 2013. P. 92-96.
5. Naumov V. A. Mekhanizmy nakopleniya zolota na uglyah: stat'ya [Mechanisms of gold accumulation on coals: article] / V.A. Naumov, B.M. Osovetsky.–Collection «Non-Ferrous metals and minerals», 2017.– P. 952-961.
6. Shilo N.A. Uchenie o rossypyah : Teoriya rossypeobrazuyushchih rudnyh formacij i rossypej [Teaching on placers deposits: The placer-forming ore associations and generation theory] / N.A. Shilo; - Vladivostok: Dalnauka, 2002. – Р. 576.
7. Ivanov A. I. Osnovnye cherty geologicheskogo stroeniya i zolotonosnost' Bodajbinskogo rudnogo rajona [Main features of geological structure and gold content of bodaibinsky ore district] / A. I. Ivanov // Ores and metals.- 2008. - №. 3.– P. 43-61.
8. Osovetsky B. M. «Novoe» zoloto: monografiya: stat'ya ["New" gold: monograph: article] / B. M. Osovetsky; - Perm: Perm. State Un-ty., 2016. – Р. 115.
9. Naumov V. A. Vliyanie sezonnogo promorazhivaniya i progreva sul'fidov na chasticah zolota v tekhnogenno-mineral'nyh obrazovaniyah : stat'ya [Influence of seasonal freezing and heating of sulfides on gold particles in technogenic-mineral formations: article] / V.A. Naumov, A.S. Khusainova.-In the collection: «Non-Ferrous metals and minerals», 2017.– P. 942-951.
10. Patyk-Kara N. G. Minerageniya rossypej: tipy rossypnyh provincij [Mineralogy of placers: types of placer provinces] / Patyk-Kara N. G. Moscow: IGEM RAS, 2008. – Р. 528.
11. Naumov V. A. Minerageniya, tekhnogenez i perspektivy kompleksnogo osvoeniya zolotonosnogo allyuviya [Minerageny, technogenesis and prospects of complex development gold-bearing alluvium. Avtoreferat dissertatsii doktora geologo-mineralogicheskih nauk] / Naumov V. A.// Perm State University. Perm, 2010. Р. 42.
12. Naumov V. A. Nauchnye osnovy geologii tekhnogenno-mineral'nyh obrazovanij: stat'ya [Scientific bases of geology of technogenic-mineral formations: article] / V.A. Naumov, A. Fiorucci–Perm: Perm. State Un-ty. – Perm, 2017. – P. 89-92.