Месторождение медистого золота Золотая Гора
(О "золото - родингитовой" формации)

ОБЗОР МИНЕРАЛОВ ГРУППЫ МЕДИСТОГО ЗОЛОТА

Ведущие минералы золота месторождения Золотая Гора - минералы группы медистого золота. До настоящего времени нет четкой классификации этой группы.

Экспериментально система Cu-Au интенсивно исследуется, начиная с работ Н.С.Курнакова с соавторами [1915]. В системе Cu-Au компоненты неограниченно растворимы в жидком состоянии. Кривые ликвидуса и солидуса имеют касание и проходят через минимум при 910С и 56,3 ат.% Au [Хансен, Андерко, 1962], при 905С и 59,5 ат. % Au [Шанк, 1970], при 910С и 56,0 ат.% Au [Okamoto et al., 1987]. Ниже этих температур до примерно 400С расположена область существования неупорядоченного твердого раствора -(Cu,Au) с ГЦК решеткой (пр. гр. Fm3m), параметры которой уменьшаются от Au (a₀= 4,0856 ) к Cu (a₀= 3,6074 ) с небольшими положительными отклонениями от правила аддитивности. В твердых растворах состава CuAu установлено наличие ближнего порядка, степень упорядоченности при 525С составляет 0,359, при 425 - 0,369. Закаленные ГЦК твердые растворы состава Cu₃Au, CuAu и CuAu₃ при низких температурах имеют параметры решетки соответственно около 3,75 , 3,85 и 3,95 . Закалке CuAu с ГЦК решеткой и, следовательно, его устойчивости при низких температурах способствует наличие примесей Ag, Hg, Pd и др.

При понижении температуры в процессе упорядочения ГЦК твердых растворов в системе образуются три промежуточных фазы - соединения Курнакова : Cu₃Au, CuAu и CuAu₃, каждое с довольно широкими полями состава (рис. 1).

Рис. 1

Экспериментально определены температуры фазовых переходов. Температура конгруэнтного перехода -(Cu,Au) Cu₃Au составляет 390С; температура эвтектоидного равновесия Cu₃Au и CuAu равна 250С; температура конгруэнтного перехода -(Cu,Au) CuAu составляет 410С; температура перитектоидного равновесия образования фазы CuAu₃ равна 240С [Okamoto et al.,1987]. Более высокие значения температур образования соединений Cu₃Au, CuAu и CuAu₃ получены расчетным путем с использованием метода кластерных вариаций и потенциала Lennard-Jones, расчетные точки Курнакова для фазы Cu₃Au - 742C, для фазы CuAu - 536C, для фазы CuAu₃ - 414C [Mohri, Watanabe, 1988].

По данным работ [Хансен, Андерко, 1962; Huray et al., 1971; Эллиот, 1972; Шанк, 1973; Вол, Каган, 1976; Дриц и др., 1979; Ивченко, Саутин, 1983; Tendeloo, 1986; Prince, 1988], при составах 38-60 ат.% Cu (т.е. в CuAu) в твердом состоянии осуществляются следующие превращения : неупорядоченный твердый раствор -(Cu,Au) CuAu II CuAu I. Наиболее достоверная температура превращения -(Cu,Au) CuAu II около 410С; по данным работы [Aarouson, Kinsman, 1977], это превращение мартенситного типа. В области стабильности CuAu II при 390С превращение -(Cu,Au) CuAu II кинетически достаточно затруднено [Mohri, Watanabe, 1988]. Фаза CuAu II имеет упорядоченную ромбическую (псевдотетрагональную) структуру (пр. гр. I mma); вариации состава от 35 ат.% Au (Cu₂Au) до 65 ат.% Au (CuAu₂); параметры решетки соответственно cоставляют для Cu₃Au₂ (40 ат.% Au) и Cu₂Au₃ (60 ат.% Au) - a₀ 3,889 и 3,984 , b₀ 42,776 и 43,823 , c₀ от 3,695 и 3,682 .

Наиболее достоверная температура превращения CuAu II CuAu I около 385С [Okamoto et al., 1987]. При температуре 250 в области стабильности CuAu I упорядочение -(Cu,Au) происходит быстро и сопровождается образованием тонких пластинчатых двойников полиморфных переходов. Фаза CuAu I имеет упорядоченную тетрагональную структуру (пр. гр. P4/mmm). Область гомогенности фазы CuAu I примерно 40-60 ат.% Au, т.е. Cu₃Au₂ - Cu₂Au₃. Параметры решетки варьируют в зависимости от состава и степени упорядоченности, обычные их значения a₀= 3,959 - 3,967 , c₀= 3,659 - 3,689 . Степень упорядоченности обычно менее 1 даже для эквиатомных составов. Для фазы состава 50,24 ат.% Au степень упорядоченности 0,89. Для фазы с составом 50,0 ат.% Au степень упорядоченности 0,77 при 380С; 0,80 при 376 0,92 при 320; 1 при 150С.

Превращения твердого раствора в области концентраций 29,8-33,5 ат.% Au -(Cu,Au) Cu₃Au являются фазовым переходом первого рода по данным Van der Perre et al. [1974]. Соединение Cu₃Au существует в двух упорядоченных модификациях. Фаза Cu₃Au I, устойчивая ниже 390С, имеет кубическую структуру типа AuCu₃ (пр. гр. Pm3m), область ее состава от 15 ат.% Au (Cu₆Au) до примерно 30 ат.% Au (Cu₂Au), параметр решетки варьирует в зависимости от состава и степени упорядочения, обычно a₀ = 3,748-3,784 [Guinier, 1956]. В интервале температур 352-342С непосредственно из неупорядоченной фазы -(Cu,Au) растет упорядоченная фаза Cu₃Au II с тетрагональной структурой (пр. гр. P4mm), которая может быть описана как состоящая из 18 элементарных ячеек Cu₃Au I с антифазной границей после 9 ячеек [Шанк, 1973]. В процессе упорядочения в соединении Cu₃Au происходит образование упорядоченных антифазных доменов [Skai, Mikkola, 1971]. Упорядочение в соединении CuAu₃ рассмотрено в работах [Batterman, 1957; Bessiere et al., 1983 и др.].

Эталонные рентгенометрические данные, необходимые для диагностики минералов группы медистого золота, которые оптически почти не отличимы, приведены в работах [Johanssen, Linde, 1936; Миркин, 1961].

Минералы системы Cu-Au в акцессорных количествах широко развиты в разнообразных базит-гипербазитовых комплексах в ассоциации с минералами платиноидов [Линдгрен, 1932; Сафронов, Кацнельсон, 1979; Жданов, Рудашевский, 1980; Platinum..., 1981; Ramdohr, 1982; Бегизов и др., 1982; Chen et al., 1982; Сидоров и др., 1987; Leblanc et al., 1990; Tarkian et al., 1992; Мочалов, 1994; Некрасов и др., 1994, 1995, 1999; Bird et al., 1995; Мурзин и др., 1999 и др.]. В заметных количествах они наблюдаются в пегматоидных гортонолитовых дунитах трубки Моихук Бушвелдского плутона в ассоциации с сульфидами Cu-Fe-Ni и платиноидами [Ramdor, 1975], в верхних горизонтах плутона Скэргаард [Nielsen, Brooks, 1995; Andersen et al., 1998], а также в поздних ассоциациях минералов магматических сульфидных Fe-Cu-Ni руд Норильска-Талнаха, Инсизвы и иных месторождений с электрумом и платиноидами [Годлевский и др., 1970; Разин и др., 1971; Разин, Бегизов, 1973; Разин, 1975; Юшко-Захарова, 1975; Генкин и др., 1981; Бегизов и др., 1982; Шведов и др., 1998 и др.]. Зачастую здесь минералы группы медистого золота содержат от первых до 10 мас. % Pd, реже примесь Pt. Минералы системы Cu-Au изредка встречаются в лиственитизированных скарново-магнетитовых рудах с медно-пирротиновой минерализацией - Янгикан,Средняя Азия [Куличихина, Губанов, 1975] и Ниппо, Япония [Yamaoka, 1982]; в гидротермальных арсенидных Ni-Co месторождениях в хромититах среди серпентинизированных перидотитов с наложенной Au-Se минерализацией - Бени-Бушера, Бу-Аззер, Марокко [Oen, Kieft, 1974); в акцессорных количествах широко развиты в серпентинизированных гипербазитах [Ramdor, 1967; Tarkian et al., 1992; Мурзин и др., 1999; Жмодик и др., 2000]. Минералы системы Cu-Au распространены в гидротермальных месторождениях Au среди измененных перидотитов - окрестности Генуи [Digay, 1850], Золотая Гора - Карабашское [Николаев, 1908; Ложечкин, 1935, 1936, 1939; Покровский и др., 1979; Новгородова, Цепин, 1976; Новгородова и др., 1977; Берзон, 1983; Берзон, Бородаевский, 1984; Мурзин и др., 1987; Чвилева и др., 1988; Сазонов и др., 1993], Мелентьевское, Урал [Мурзин и др., 1987], Танкаваара, Финляндия [Ramdor, 1967, 1982 и др.] и среди гидротермально измененных коматиитов - Кэрр-Эдисон, Канада [Ramdor, 1975; Knipe et al., 1997].

Минералы системы Cu-Au развиты в зоне выветривания гидротермальных золото-теллуридных месторождений как продукты окисления плюмботеллуридов золота-меди(-железа) группы билибинскита [Спиридонов, 1991 в] и в россыпях ближнего сноса [Карпинский, 1845; Николаев, 1908; Мурзин, Малюгин, 1987; T rnroos, Vuorelainen, 1987; Onenstetter et al., 1989; Разин, Разин, 1991 и др.].

По В.И.Вернадскому [1914] медистое золото имеет состав от CuAu до CuAu₃. М.П.Ложечкин [1935, 1939] рентгенометрически изучил медистое золото Золотой Горы и установил, что оно состоит из двух кубических фаз - золота (электрума) с параметром решетки 4,085 и купроаурида с параметром решетки a₀= 3,83 . Этому параметру, по М.П.Ложечкину, отвечает состав Cu₃Au₂; на самом деле, кубическому твердому раствору состава Cu₃Au₂ отвечает a₀= 3,796 , составу CuAu - a₀= 3,843 . Следовательно, состав купроаурида, изученного М.П.Ложечкиным, близок к CuAu. М.П.Ложечкин [1939] полагал, что этот купроаурид близок известной синтетической фазе CuAu. Для другой известной фазы Cu₃Au М.П.Ложечкин предлагал название трикупроаурид. Название минерала купроаурид CuAu по Ложечкину широко используется в литературе [Boyle, 1979 и др.]. В рудах Золотой Горы фаза состава СuAu с рентгенограммой, содержащей только отражения, принадлежащие ГЦК структуре (пр. гр. Fm3m), выявлена также А.И.Горшковым [Новгородова и др., 1977], Э.М.Спиридоновым [Чвилева и др., 1988] и В.В.Мурзиным и С.Г.Суставовым [1989]. Итак, кубической модификации CuAu отвечает минерал купроаурид; устойчивость купроаурида ниже 410С вероятно обусловлена примесями Ag, Hg, Pd. Описан минерал CuAu c 4-5 мас. % Pd [Leake et al., 1992], и минерал, близкий к CuAu, который содержит 20 мас. % Pt и 5,5 мас. % Pd [Trnroos, Vuorelainen, 1987].

Упорядоченная тетрагональная модификация CuAu, отвечающая фазе CuAu I, не удачно названа китайскими минералогами тетрааурикупридом [Chen et al., 1982]. Минерал очень слабо анизотропен и от купроаурида практически не отличим; диагностируется по рентгенограмме - по наличию сверхструктурных отражений средней интенсивности 3,67 и 2,80 .

Существование упорядоченной ромбической модификации CuAu, отвечающей фазе CuAu II, впервые было относительно надежно показано Л.В. Разиным [1975]; минерал отчетливо анизотропен, имеет индивидуальную рентгенограмму, назван рожковитом в честь известного исследователя золотых месторождений нашей страны И.С.Рожкова. Существование такой фазы в агрегатах медистого золота Золотой Горы показали В.В.Мурзин и С.Г.Суставов [1989]. Устойчивость рожковита до низких температур вероятно обусловлена примесями Ag, Hg, Pd, а также, возможно, и отклонением от стехиометрии.

Кубической модификации Cu₃Au I отвечает минерал аурикуприд [Ramdor, 1967]. Его существование в рудах Золотой Горы показали П.В.Покровский с соавторами [1979], М.И.Новгородова c cоавторами [1979], В.В.Мурзин с соавторами [1987, 1989], Э.М.Спиридонов [Чвилева и др., 1988]. В природных ассоциациях описана и тетрагональная модификация Cu₃Au [Некрасов и др., 1999].

Кубическая модификация CuAu₃, известная в рудах ряда эндогенных месторождений, в том числе в рудах Золотой Горы [Покровский и др., 1979 и многие другие], именуется в ряде работ М.И.Новгородовой купроауридом, что противоречит приоритету М.П.Ложечкина. Для минерала состава CuAu₃ нет утвержденного названия, ниже он именуется "минерал CuAu₃". Описан минерал CuAu₃ c 4-6 мас. % Pd [Leake et al., 1992].

Рис. 2

В системе Au-Cu-Ag взаимная растворимость компонентов резко снижается при падении температуры от 700 до 350С и ниже [Chang et al., 1977]. Бедные серебром фазы системы Au-Cu и бедные медью фазы системы Au-Ag образуются при температурах ниже 350С (рис. 2 ).