Возникновение месторождений золота
Месторождения золота, как и других металлов и минералов, бывают первичными и вторичными. Золото первичных месторождений содержится в коренных горных породах в виде вкраплений, иногда абсолютно незаметных. Руды, в которых золото заметно только под микроскопом, могут быть богаче тех, в которых оно видно невооруженным глазом.
Описывая свойства золота, обычно подчеркивают его устойчивость к воздействию кислот и щелочей. И тем не менее надо признать, что все месторождения золота возникли именно за счет растворения и переноса золота водой. Не совсем обычной водой, а очень горячим и сложным по своему составу гидротермальным раствором, который некогда циркулировал в трещинах горных пород. Это высококонцентрированные рассолы с температурой свыше 400°С и содержащие огромное количество щелочей, углекислоты, серы, хлора и фтора. Концентрация лишь одной углекислоты в гидротермальном растворе иногда в 2 тыс. раз выше, чем в знакомой нам воде "Нарзан", из которой часами выделяются пузырьки углекислого газа.
Эти растворы образуются при затвердении расплавленной магмы или при нагревании содержащих воду осадочных пород в глубинах земли. Именно в таких растворах возникают комплексные растворимые соединения золота, и в этом виде металл переносится из недр земли к ее поверхности. Поднимаясь, растворы остывают, попадают в области низкого давления, из них выделяются газы, комплексные соединения металлов становится неустойчивыми, и золото осаждается в виде самородного металла или в виде немногих очень редких соединений золота с серебром, теллуром некоторыми другими металлами.
Иногда встречаются настоящие кристаллики золота, обычно имеющие форму октаэдров и формирующие очень красивые срастания, похожие на маленькие деревья - так называемые дендритовые агрегаты. Нередко выделения золота имеют форму капель, проволочек, прожилок. Однако чаще всего золото рассеяно в виде мелких выделений, видимых лишь под микроскопом. Можно сказать, что практически все добытое золото прошло через стадию гидротермального переноса и сконцентрировалось в "удобных" для рудоотложения зонах земной коры.
Естественно, не всякий гидротермальный раствор настолько богат золотом, чтобы из него кристаллизовались сверкающие драгоценные крупинки. Однако благоприятные для отложения золота зоны практически не отличаются от тех, в которых концентрируются руды сурьмы, свинца, цинка, меди. Обычно это крупные трещины - разломы, заполненные кварцевыми жилами, содержащими различные по форме и размерам обособления сульфидов железа, меди, цинка, свинца. Нередко здесь же встречаются кальцит и другие карбонаты железа, марганца, сульфат бария - барит, хлорит, слюдистые минералы - серицит и гидрослюды ; иногда появляется калиевые полевой шпат. Интерес представляют также золотоносные иглистые сланцы.
Приуроченность месторождений золота к молодым вулканическим структурам мезозойского и кайнозойского возраста отражает отчетливую связь месторождений драгоценного металла с областями взаимодействия океанической коры и континентальной. Наиболее наглядна в этом отношении карта золотоносности побережья Тихого океана.
Не следует думать, что речь пойдет о затонувших испанских галеонах, набитых сундуками с драгоценностями, о затерянных в океане островах, на которых скелеты указывают путь к пиратским кладам. Речь идет о сокровищах восточных районов Азии, гораздо более реальных, но запрятанных также надежно, как и клады в старые времена.
Геологические исследования выявили, что гигантскую чашу Тихого океана окружает протянувшийся на десятки тысяч километров Тихоокеанский рудный пояс. Он охватывает западные побережья Северной и Южной Америки, все восточное побережье Азии и многие острова Тихого океана. Сложен пояс миллионами кубических километров изверченных вулканических пород и напоминает колоссальный шрам на теле Земли. Эта переходная зона между континентов-материков и океанической впадиной послужила ареной грандиозных вулканических извержений. Их причина остается для исследователей загадкой. Возможно, они были связаны с дрейфом континентальных глыб и носили катастрофические характер. Вырастали огромные вулканические горы, из трещин земли на сотни километров растекались потоки огненной лавы, раскаленный вулканический пепел закрывал солнце.
В напряженных неустойчивых участках планеты по глубинным трещинам-разломам, уходящим в глубь земной коры, вместе и с огненным дыханием недр поднимались гидротермальные растворы, нагретые до 200-300шС. В трещинах среди вулканических пород, отмечая путь подъема растворов, отлагались сверкающие крупицы драгоценных металлов. Как наследство от этих бурных процессов остались золотосеребряные месторождения. Они протягиваются полосой в вулканических породах Северной и Южной Америки, островов Новой Зеландии, Суматры, Явы, Сулавеси, Новой Гвинеи, а также Филиппин, Японии и КНДР.
Таким образом, бесследно исчезнувшее золото инков, захваченное конкистадорами золото ацтеков, золото месторождений Мексики и Калифорнии в известной мере родственно золоту, найденному по другую сторону Тихого океана, - в Нижне-Амурской и Магаданской областях, на Охотском побережье и Чукотке. Сходные золотосеребряные месторождения известны в вулканических поводах Венгрии, Румынии, Чехословакии. Интересно, что они образовались также в мезозое - кайнозое.
Все эти месторождения, несмотря на то, что они удалены друг от друга на тысячи километров, тесно связаны с вулканическими извержениями. Золото сопровождается серебром, рудные минералы представлены светло-желтым, низкопробным золотом, самородным серебром, соединениями серебра с серой и мышьяком, иногда появляются здесь и теллуриды золота. В качестве обязательной примеси в различных количествах присутствуют минералы цинка, меди, свинца. Химические анализы неизменно показывают, что в рудных зонах концентрируется скромный, но удивительный радиоактивный элемент калий.
Быть спутником благородного металла почетная роль. Спутники золота известны наперечет. Это медь, серебро, цинк, мышьяк. Что касается калия, то он долгое время оставался в тени, на него просто не обращали внимания. А калий как спутник золота, оказывается, не так уж бесполезен.
Под действием горячих гидротермальных растворов окружающие вулканические породы сильно изменяются. В лавах появляются новые образования - зеленый хлорит, бесцветный пластинчатый кальцит, мел, козернистый калиевый полевой шпат - адуляр, кристаллы прозрачного горного хрусталя и фиолетового аметиста, голубовато- серый полосчатый агат-халцедон, пятнистый алунит, различные глинистые минералы.
От глубоких горизонтов месторождения и до поверхности эти минералы закономерно сменяют друг друга, что отражает изменение состава и кислотности-щелочности гидротермальных растворов по мере того, как они поднимаются.
Наблюдения, проведенные вулканологами и гидрогеологами при бурении глубоких скважин в районах развития гейзеров и горячих источников на Камчатке, в Калифорнии, Новой Зеландии и других районах, показали, что на большой глубине горячее растворы имеют кислый характер. При этом в лавах возникают вторичные минералы железа и натрия: хлорит, эпидот, натриевый полевой шпат - альбит. Затем растворы поднимаются выше и попадают в область пониженных давлений - и здесь внезапно вскипают, словно шампанское в откупоренной бутылке. Эта аналогия известна еще и потому, что в обоих случаях - и из вина, и из рудоносное раствора - выделяется углекислота.
Потеря углекислоты приводит к резкому ощелачиванию рудоносного раствора. В свою очередь, в щелочной среде возрастает активность калия и начинается интенсивное образование калиевого полевого шпата, заполняющего мельчайшие трещинки. В итоге содержание калия в этих новообразованиях возрастает в 2-3 раза по сравнению с исходной породой. Еще одно важное обстоятельство: рудоносный раствор на глубине был кислым, а затем стал щелочным. Это значит, что какое-то время он был нейтральным.
Химики знают, что минимальной растворяющей способностью обладают как раз нейтральные растворы. И природные гидротермальные растворы в этом отношении не являются исключением, именно при переходе их через нейтральную среду они "сбрасывают" груз наиболее труднорастворимых металлов-попутчиков - золота и серебра.
Наблюдения, проведенные на близкоповерхностных месторождениях драгоценных металлов, показали, что значительная часть золота и серебра на самом деле концентрируется в кварцевых жилах среди пропитанных калиевым полевым шпатом "адуляризированных" лав. Правда, обнаружить их нелегко: породы в зоне адуляризации светлые, плотные, мелкозернистые, внешне почти неотличимые от многих типов лав. Если же провести анализ, то окажется, что содержание калия достигает 5-6%, тогда как в неизменных лавах оно обычно не превышает 3%.
Значит, резкое накопление калия служит индикаторов рудного процесса, важным поисковым признаком! Но как его обнаружить? Как выделить зоны адуляризаций? Здесь на помощь приходит гамма- спектрометр, установленный на борту вертолета, летающего на небольшой высоте над землей и фиксирующего гамма-излучение радиоактивного элемента калия.
Впервые такие наблюдения с воздуха над золоторудным месторождением в вулканических породах провел в 1967 году геофизик доктор технических наук Э. Я. Островский. Ему удалось выделить рудную зону по аномально высокое содержанию калия и установить, что она одновременно отличается низким содержанием тория, так как торий выносится из богатых щелочами золотоносных зон.
Месторождения, образовавшиеся в результате кристаллизации из горячих водных источников, характерны для цветных металлов. Чаще всего они приурочены к жилам и трещинам горных пород и носят название жильных. Большинство месторождений цветных металлов содержат золото, хотя и в разных концентрациях. Это означает, что источником получения золота могут быть не только золотосодержащие руды, но и руды других металлов. Чаще всего попутно добывается золото из медных, медно-никелевых и свинцово- цинковых руд.
В зависимости от температуры кристаллизации отличают месторождения гипотермальные (400-300°С), мезотермальные (500- 150°С) и эпитермальные (ниже 150°С). Основные месторождения имеют мезотермальное происхождение, но в последнее время геологи стали интересоваться и эпитермальными. В них золото соседствует преимущественно с серебром.
Из химических соединений золота в месторождениях известны теллуриды - калаверит, креннерит, сильванит и другие. Не вступая в химические соединения с другими веществами, золото никогда не бывает чистым. К металлам, которые образовывают с золотом твердые растворы, относятся медь, серебро, палладий, висмут, платина, ирридий, осмий и родий. Медь придает золоту красный цвет.
Основным источником получения золота долгое время являлись россыпные месторождения. Их называют вторичными, так как они образовались в результате разрушения материала рудных месторождений, которые являются первичными к россыпям. Еще в начале XX в. россыпные месторождения давали львиную долю золота мировой добычи. Сегодня на первую роль вышли рудные месторождения, хотя кое-где в мире продолжается разработка россыпей.
Горные породы на поверхности земли подвергаются воздействию перепадов температур, ветра, дождей, в результате чего породы разрушаются. Геологи называют этот процесс выветриванием. Раз рушение освобождает частицы металлов и минералов, поверхность земли уравнивается. Этот процесс происходил всегда, происходит и в наши дни. Из разрушенных золотосодержащих пород высвобождается золото. Оно может быть в виде свободного металла или сростков с породой. Скопление разрыхленных частиц горных пород, содержащих какое-либо полезное ископаемое, и называют россыпным месторождением. В них может оказаться не только золото, но и многие другие минералы и металлы - платина, олово, алмазы.
Среди россыпных месторождений, промышленное значение имеют в основном аллювеальные, или переотложные, россыпи. Как они образовались?
Разрушенные коренные месторождения, как уже говорилось, дают начало россыпям. Первое время разрыхленный материал остается на месте. Под действием дождей, таяния снегов он постепенно сползает вниз по склону. Когда россыпь оторвалась от коренного месторождения, но еще не достигла подножия горы, ее называют делювиальной. Когда россыпь сползла полностью, она чаще всего встречается с ручьем, который переносит ее в долину. Эту россыпь и называют аллювеальной, или переотложной. Обладающее высокой плотностью, золото выпадает на дно, осаждается неровностях, где может скапливаться в значительных количествах. Как и известно, реки часто меняют свои русла, и в таких случаях, отложившееся на дне золото может быть перекрыто толщей различных наносов, оказавшись на значительном расстоянии от современного русла реки.
Россыпи можно обнаружить на самой поверхности земли и на очень больших глубинах. Есть россыпи, залегающие на глубине 200 м. Можно встретить россыпи древних долин рек, от которых не осталось никаких следов на поверхности.
Россыпное золото, как правило, чище рудного. Оно имеет более высокую пробу. Это происходит в результате того, что разрушение горных пород и перенос вещества водными потоками сопровождается очистков золота от примесей. Россыпное золото отличается от рудного и внешним видом. Это особенно бросается в глаза в аллювиальных россыпях, подвергавшихся длительному механическому воздействию. Частицы золота постепенно теряли острые грани и обкатанную форму. Это не означает, что в россыпях нельзя встретить угловатый кусок золота. Такое может случиться, если золото находилось в каменной оболочке, из которой освободилось относительно недавно.
Россыпные месторождения лежат в верхних слоях земли и более доступны, чем коренные месторождения. Другое важное преимущество россыпей заключается в том, что золото в них находится в свободном виде и не требует при, разработке таких трудоемких и дорогих операций, как дробление и измельчение. Все это при равных содержаниях драгоценного металла в россыпях и в коренном месторождении требует значительно меньше затрат на разработку первых. Именно по этой причине освоение золотоносных районов всегда начиналось с разработки россыпей, зятем только переходили к добыче золота из руды.
Однако, если обнаружена россыпь, это не означает, что по соседству обязательно окажется коренное месторождение. Коренное месторождение монет быть разрушено полностью, а россыпь является лишь свидетельством его существования в незапамятные времена. Это напоминает древнегреческий миф о золоте, пересказанный Овидием в поэме "Метаморфозы".
Однажды веселый бог виноделия Дионис с толпой сатиров броди по лесистым скалам у берегов реки Тмола во Фригии. С ними не было лишь Силена. Он отстал и, сильно захмелев, попал на фригийские поля. Крестьяне его увидели и, связав гирляндами из цветов, отвели к царю Мидасу. Мидас узнал учителя Диониса, принял его с почетом и девять дней чествовал. На десятый день Мидас сам отвел Силена к богу Дионису.
Дионис очень обрадовался и позволил Мидасу выбрать в награду любой дар, какой только он пожелает. Мидас с готовностью воскликнул:
- О, великий бог Дионис, повели, повели, чтобы все, к чему я прикоснусь, превращалось в чистое, блестящее золото!
Пожалел Дионис, что царь не выбрал себе лучшего дара, но желание Мидаса все-таки исполнил.
В великой радости ушел Мидас. Срывает ветку дерева - золотой становится она ; срывает колосья в поле - они обращаются в золото, срывает яблоко - оно становится золотым. Даже, когда он мыл руки, вода стекала золотыми каплями. Но золотыми стали у него и хлеб, и вино, и прочие яства. Тут понял Мидас, что придется ему погибнуть от голода. Взмолился он:
- Смилуйся, о Дионис! Прости, возьми назад этот дар.
Явился Дионис и сказал Мидасу:
- Иди к истокам Пактола, там в его водах смой с тела этот дар.
Отправился Мидас к истокам Пактола и погрузился в чистые воды. Золотом заструились воды реки и смыли дар Диониса. С тех пор золотоносным стал Пактол.
Долгое время считалось, что в растворенное виде золото может переноситься водами с высоким содержание гумусовых кислот. Например, в теплых и влажных районах с богатой растительностью. Это золото обогащало пески. Порой так пытались даже объяснить возникновение самородков. Сейчас окончательно установлено, что самородки образуются при разрушении коренных месторождений. Но среди несведущих людей возникают разговоры о том, что золото в россыпях можно "выращивать", что самородки "растут". Это неправильные рассуждения.
Рассказывая о происхождении месторождений золота, нельзя не упомянуть еще об одном удивительном типе гигантских концентраций золота в земной коре. Это открытие исключительной важности про изошло в 1886 году в Южной Африке, когда местный фермер Уолкер случайно обратил внимание на какие-то блестящие точки в камне. Правда, блестки оказались всего лишь сульфидом железа - пиритом, но первая же проба на золото при промывке раздробленной породы в тазу с водой дола отличный результат: когда весь легкий кварц был смыт водой, на дне таза осталась желтая полоска золотого песка. Так были открыты знаменитые золотоносные конгломераты Битватерсранда, до наших дней дающих значительную част мировой добычи золота. Добавим, что, как и многим другим первооткрывателям, это открытие не принесло фермеру Уолкеру ни счастья, ни богатства и он умев в нищете.
В наши дни в этих золотоносных конгломератах заключена и большая часть ресурсов золота западных стран. В период с 1886 по 1972 год на месторождении; Витватерсранд было добыто 30 тыс. т золота, а в некоторое годы добыча превышала 900 т.
На рудниках Витватерсранда в шахтах, достигающих рекордной глубины, добываются конгломераты, залегающие в виде выдержанных прослоев и линз, так называемых "рифов". Внешне конгломераты очень похоти на речные отложения: преобладают округлая кварцевая галька размером с голубиное яйцо и окатанные зерна пирита, напоминающие охотничью дробь. Содержание золота в этих породах 8г-12 г/т, возраст - более 2 млрд. лет. В дискуссии о происхождении золотоносных конгломератов мнения специалистов разделились. Одни считали, что эти золотоносные конгломераты как россыпи заполняют русла древних рек. Другие не отрицали речного происхождения конгломератов, но золотое оруднение связывали с более поздней гидротермальной деятельностью, избирательно наложенной на конгломераты, как на более пористые породы. Действительно, в окружающих сланцах и кварцитах золота практически нет.
Ученых всегда удивлял состав "речных отложений" в них сохранились окатанные сульфиды, уранинит и другие минералы, которые обычно в россыпях не встречаются, так как они неустойчивы па земной поверхности. Почему же они не окислились? Ведь последние данные по изотопии кислорода и углерода в протерозойских осадках показывают, что уже тогда в атмосфере Земли был свободный кислород.
По мнению А. М. Портнова, многие противоречивые данные, характерны для месторождений типа Витватерсранда, могут быть объяснены в свете тактов, указывающих на возможность скатывания рудного кварца, пирита и других минералов, непосредственно под землей, при вскипании гидротермальных растворов. На золоторудном месторождении на территории бывшего СССР, расположенном в вулканических породах, есть руды, необычайно похожие на конгломераты Витватерсранда: окатанная галька кварца и раннего пирита, сопровождаемая галькой и валунами окружающих лав, цементировалась золотосодержащий кварцем, поздним пиритом, блеклыми рудами. Интересно, что при этом, как и на месторождении Витватерсранд, отмечалось повышенное содержание радиоактивных элементов.
Как образовались пиритовые конгломераты в вулканоструктуре? Очевидно, они возникли также, как и галька в горных реках, только вулканические "реки" были подземными, они бурлили и вскипали при потере газов в областях пониженного давления.
Если предположить, что и на Витватерсранде присутствуют такие же глубинные конгломераты, снимается ряд противоречий, связанных с попыткой объяснить совмещение поверхностного конгломерата глубинной золотоурановой минерализации. Возможно, что в протерозое процессы дегазации Земли были проявлены сильнее н гидротермальные растворы были белее насыщены газами, чем в по следующее время.
Будь эти месторождения менее богаты, их происхождение не привлекло бы к себе такое внимания. Но галечники подобного типа могут быть золотоносными и в других районах. Например, в Канаде у озера Гурон в конгломератах обнаружено месторождение золота и урана. Есть золотоносные конгломераты н в других местах. Если точно знать, как образовались конгломераты Южной Африки, легче было бы искать подобные им месторождения золота.
