Russian Federation
Russian Federation
The results of mineralogical studies of the Besapantau deposit, typical of the Muruntau ore field (Central Kyzylkum), belonging to the low-sulfide gold-quartz geological-industrial type, are discussed. The most productive for gold is the early sulfide (pyrite-arsenopyrite) stage of mineralization. The minerals associated with gold and silver include pyrite, arsenopyrite, galena, fahlore, sulfoantimonides, and tellurides. Native gold varies in composition from electrum to very fine gold. Silver is present in the forms: native, gold-bearing, hessite, argentite, stephanite, pyrargyrite. Arsenopyrite can serve as an effective search indicator for gold in the conditions of forms, and also as the Central Kyzylkum, and the content of arsenic in ores can serve as a criterion for the degree of gold enrichment.
Uzbekistan, Central Kyzylkum, Muruntau ore field, Besapantau deposit, gold and silver minerals
Введение
Узбекистан является одним из основных производителей золота и по разведанным запасам металла входит в первую десятку стран мира с 1 800 т запасов. В 2021 году он вошел в топ-10 стран мира и по производству золота (Minerals, 2022). К настоящему времени в Узбекистане открыты около сотни золоторудных месторождений — от мелких до гиганта мирового уровня Мурунтау.
Золоторудные месторождения Узбекистана приурочены к единому Кызылкумо-Кураминскому металлогеническому поясу, включающему Южно-Тяньшанский орогенический пояс и Бельтау-Кураминскую вулкано-плутоническую дугу (рис. 1), образованные в результате субдукции коры Туркестанского палеоокеана под Казахстано-Киргизский континент и коллизии последнего его с Каракумо-Таримским континентом (Далимов и др., 2004; Yakubchuk et al., 2005; Goldfarb et al., 2013).
Большое количество золоторудных объектов, включая крупные месторождения республики, такие как Мурунтау, Мютенбай, Кокпатас, Даугызтау, сосредоточены в Центральных Кызылкумах и локализованы в черносланцевых толщах (Мурунтау, Мютенбай), карбонатных, терригенных и вулканогенных породах (Кокпатас, Балпантау), в интрузивных образованиях в Зармитане (Конеев и др., 2019). Рудные тела в этих месторождениях представлены кварцево-жильными образованиями и метасоматически измененными зонами вмещающих пород (Цой и др., 2015). В Чаткало-Кураминских горах расположены известные месторождения Кызылалмасай и Кочбулак. В соответствии с зональностью, глубиной формирования на золоторудных месторождениях установлен единый последовательный ряд геохимических парагенезисов: Au-W / Au-As / Au-Te / Au-Ag / Au-Sb / Au-Hg (Koneev et al., 2005; Конеев и др., 2009). Запланировано масштабное увеличение добычи золота в ближайшие годы с привлечением новых собственно золоторудных объектов для отработки в известных горнорудных районах, а также увеличение объема перерабатываемых золотосодержащих медно-порфировых руд. В последние годы был построен гидрометаллургический завод № 5 (ГМЗ‑5) для переработки руд месторождения Амантай, продолжаются строительные работы ГМЗ-6 на базе месторождения Пистали в горах Нуратау, медно-обогатительной фабрики № 3 на базе месторождения Ёшлик, на которой будут извлекать золото попутно с медью.
Увеличение разведанных запасов золота за счет изучения флангов и глубоких горизонтов известных месторождений в регионах с развитой горнорудной промышленностью является приоритетным направлением экономического развития Узбекистана. В этой связи изучение месторождения Бесапантау, которое расположено в пределах Мурунтауского рудного поля, является актуальным.
Месторождение Бесапантау расположено в южной части гор Тамдытау, в пределах Мурунтауского рудного поля, в 5 км к северо-западу от месторождения Мурунтау (рис. 2). Административно входит в состав Тамдынского района Навоийской области. Рудные залежи месторождения локализованы в отложениях косманачинской толщи, которая является основной рудовмещающей для рудного поля (Рудные месторождения Узбекистана, 2001).
Многие исследователи связывают формирование золоторудных месторождений Узбекистана с гранитоидным магматизмом, возраст которого карбон—пермь. По данным Ю. А. Костицына граниты Мурунтауского рудного поля имеют возраст (287.2 ± 3.9) млн лет, сиенодиоритовые порфириты — (285.4 ± 5.1) и (284.4 ± 1.9) млн лет, адамеллиты — (286.2 ± 1.8) млн лет (Костицын, 1991). Результаты Re-Os-He изотопии арсенопирита показывают возраст 285.5 ± 1.7 млн лет (Morelli et al., 2007). Так как арсенопирит является минералом-спутником самородного золота в золоторудных месторождениях Центральных Кызылкумов, можно сделать заключение о взаимосвязи золотого оруденения именно с гранитоидным магматизмом. Данные U-Pb геохронологии также свидетельствуют о том, что золотоконтролирующий гранитоидный магматизм имеет преимущественно постколлизионный возраст в 270—290 млн лет (Koneev, Seltman, 2014). Золотое оруденение накладывалось здесь в течение 60—70 млн лет на осадочно-вулканогенные и магматические породы различного состава возрастом от докембрия до верхнего карбона — нижней перми (Конеев и др., 2009). Близкие результаты изотопных анализов сульфидов и гранитоидов также указывают на их генетическую связь и подтверждают выводы о синхронности золотого оруденения и гранитоидного магматизма (Хамрабаев, 1969).
Изучение минерального состава руд и определение форм нахождения ценных компонентов, выявление продуктивных парагенетических минеральных ассоциаций, расшифровка стадийности гипогенного минералообразования — все это помогает оценить рудный потенциал объекта, разработать технологические схемы обогащения руд и способы комплексного извлечения из них продуктивных компонентов. Примером таких исследований может служить наш опыт изучения месторождения Бесапантау.
Методы исследования
В процессе исследований были изучены рудные и минерализованные зоны, вскрытые скважинами и канавами. При полевых геологических работах были отобраны различные пробы для дальнейших минералого-петрографических и химико-аналитических исследований. Химический состав руд и рудовмещающих пород определялся классическим методом силикатного анализа. Для оценки содержаний элементов-примесей использовались спектральный полуколичественный, ИСП-МС и атомно-абсорбционный методы. Петро- и минераграфические исследования осуществлялись с использованием микроскопа Nikon Eclipse LV100 Pol. Фазовая диагностика проводилась рентгенодифрактометрическим методом на приборе ДРОН-3. Состав анализировался на сканирующем электронном микроскопе EVO MA 10 (Zeiss), оснащенном рентгеновским детектором Oxford Instrument NanoAnalysys, и на рентгеноспектральном микрозонде JXА -8800R Superprobe (JEOL).
Обсуждение результатов
Рудовмещающие терригенные породы представлены алевропесчаниками, псаммоалевролитами (с реликтами и хорошо сохранившейся обломочной структурой), алевросланцами, филлитовидными сланцами однотипного углисто-серицит-полевошпат-кварцевого и углисто-хлорит-серицит-полевошпат-кварцевого состава. По степени вторичного изменения эти породы не превышают стадию глубинного метагенеза. На месторождении Бесапантау также установлены дайковые и жильные образования. Жилы по составу подразделяются на кварц-полевошпатовые, кварцевые, кварц-карбонатные, часто с сульфидами. Редко отмечаются дайки лампрофиров. Внедрение даек произошло после формирования главного оруденения на месторождении.
Примерно 30—40 % месторождения составляют катаклазированные породы, насыщенные вторичными минералами. Генеральное направление простирания катаклазированных зон — западное и северо-западное, падение в северных румбах — под углом 10—60 градусов. Именно в них локализованы основные рудные тела, представленные кварцевыми жилами, прокварцованными катаклазитами и метасоматитами. Основным нерудным минералом выступает кварц. Содержание SiO2 и Al2O3 в рудах и рудовмещающих породах месторождения Бесапантау варьируется в пределах соответственно 52.2—88.24 и 5.01—17.29 мас. %. Общее содержание оксидов железа достигает 12 мас. %. Сера представлена в основном сульфидной формой с содержанием до 12.26 мас. %. Средний химический состав проанализированной 21 пробы оценивается следующим образом (мас. %): SiO2 — 66.93; TiO2 — 0.69; Al2O3 — 11.72; Fe2O3 — 2.26; FeO — 2.93; MnO — 0.04; MgO — 1.68; CaO — 2.09; Na2O — 2.18; K2O — 2.78; P2O5 — 0.22; Sобш 1.75; SO3 — 0.17; Sсульфидная — 1.68; ППП — 4.35; CO2 — 1.63; H2Oгигр — 0.13.
В результате рентгенофазового анализа содержание кварца в рудах Бесапантау составило 68.7—88.6 %. В подчиненном количестве отмечаются слоистые минералы — гидрослюды (4.9—11.4 %) и хлориты. Установлены также плагиоклазы и калиевые полевые шпаты. Суммарное содержание карбонатов, представленных в основном кальцитом и сидеритом, составляет до 4.2 %. Из рудных минералов установлены пирит, арсенопирит, анатаз, ильменит (табл. 1).
Текстура руд в основном вкрапленная, прожилковая, гнездовая, спорадически массивная. Структура — гипиди- и аллотриоморфная тонко-мелкозернистая. Рудные минералы развиваются по трещинам пород или в межзерновых промежутках нерудных минералов, образуя вкрапленность и гнездообразные скопления.
Самородное золото является основным продуктивным минералом в составе руд. Отмечается в виде единичных свободных зерен в кварце, в сростках с сульфидами, чаще всего с арсенопиритом, в котором развивается по трещинам и интерстициям. Установлены также включения самородного золота в пирите (рис. 3—7). Изредка золото наблюдается в сростках с галенитом и блеклой рудой, которые развиваются по краям золотин, что указывает на более раннее образование золота. Форма золотин изометричная, ксеноморфная, вытянутая, проволоковидная. Часто эти формы повторяют межзерновые пространства сульфидов. Размеры золотин составляют <0.01–0.6 мм. Включения золота в пирите и арсенопирите более мелкие по размеру.
Состав самородного золота установлен рентгеноспектральным локальным анализом на сканирующем электронном микроскопе. По результатам 67 замеров состав этого минерала соответствует интервалам (мас. %): Au = 60.87—100; Ag = 0—39.13 (электрум – весьма высокопробное золото). В среднем по данным 67 замеров средний состав самородного золота составляет Au — 83.60, Ag — 22.28 мас. % (среднепробное золото). В единичных зернах самородного золота установлены примеси железа, мышьяка, тантала, кобальта. Это может быть за счет вмещающих минералов.
Наиболее ранняя пирит-арсенопиритовая с золотом парагенетическая минеральная ассоциация (ПМА) является наиболее продуктивной. Более поздние — халькопирит-пирротиновая и сфалерит-халькопирит-галенитовая ПМА — проявились в меньшей степени. Кюстелит, золотосодержащее самородное серебро, серебряные сульфиды, сульфоантимониды и теллуриды (табл. 2; рис. 8) являются продуктом наиболее поздней золотосеребряной стадии минерализации. Все это указывает на многостадийную историю образования месторождения Бесапантау, что обычно характерно для наиболее масштабных по запасам рудных объектов (Цой и др., 2020).
Валовое содержание золота в рудах колеблется от 0.08 до 20 г/т, составляя в среднем 2.7 г/т. Полученные результаты ИСП-МС показали, что кларки концентраций (КК) для Ag, Ni, W, Sb, V составляют десятки единиц, для Au, U, Bi, Re, Se, REE — сотни единиц, для Te и Мо — тысячи единиц. Геохимический ряд степени обогащения основными рудогенными элементами месторождения Бесапантау и других золоторудных объектов малосульфидно-золотокварцевого типа в Центральных Кызылкумах имеет вид: W < Ag < Re < Au < Mo. Корреляционный анализ выявил особенно сильную прямую связь между золотом и мышьяком (рис. 9), что подтверждает вывод о наибольшей продуктивности золото-пирит-арсенопиритовой ПМА. Также установлена прямая корреляция между золотом, серебром и вольфрамом, указывающая на некоторую продуктивность и дорудной альбит-шеелитовой ПМА.
Заключение
Результаты проведенных исследований дают основания отнести месторождение Бесапантау к убогосульфидному золотокварцевому геолого-промышленному типу, весьма характерному именно для Мурунтауского рудного поля. К основным сульфидам относятся пирит и арсенопирит. Примесью выступают пирротин, халькопирит, сфалерит, галенит, ковеллин, блеклые руды, висмутин, ильменит, рутил, шеелит, антимонит, молибденит, оксигидроксиды железа, магнетит, гематит и др. Золото и серебро представлены собственными минералами. Самородное золото варьируется по составу в диапазоне от электрума до весьма высокопробного. Серебро присутствует в самородной золотосодержащей форме, а также в виде сульфидов, сульфоантимонидов, теллуридов.
На основе изучения минерального состава руд можно заключить, что пирит-арсенопиритовая с золотом парагенетическая минеральная ассоциация, отвечающая раннесульфидной стадии минерализации, является наиболее продуктивной в части золотого оруденения. Это подтверждается сильной прямой корреляцией (r = 0.74) между валовым содержанием золота и содержанием мышьяка. Таким образом, присутствие арсенопирита может служить в Центральных Кызылкумах поисковым признаком золотого оруденения.
Минералы более ранних (оксидная, вольфраматовая) и более поздних (полиметаллическая, золотосеребряная, сурьмяная) стадий минерализации отмечаются редко или в единичных зернах. Тем не менее выявляющийся широкий диапазон стадий — от оксидной до сурьмяной — свидетельствует о длительности рудного процесса и значительных перспективах месторождения Бесапантау на благородно-металльное оруденение.
Самородное золото является основным продуктивным минералом. Наблюдается в виде единичных свободных зерен в кварце, в сростках с арсенопиритом, пиритом. Развивается по трещинам и межзерновым интерстициям в пирит-арсенопиритовых агрегатах, обрастает галенитом и блеклыми рудами, что указывает на более позднее образование последних. Форма золотин изометричная, ксеноморфная, проволоковидная. Размеры золотин варьируются в диапазоне от 10 до 600 мкм. Особой формой золотоносности является тонкодисперсное насыщение зерен пирита и арсенопирита частицами нанометровой размерности.
1. Dalimov T. N., Koneev R. I., Ganiev I. N., Ishbaev Kh. D. Metallogeniya zolota i geodinamika severnoy okrainy Turkestanskogo paleookeanicheskogo basseyna (Gold metallogeny and geodynamics of the northern margin of the Turkestan paleoocean basin). Modern problems of metallogeny: Proceedings of the scientific conference dedicated to the 90th anniversary of Academician Kh. M. Abdullaeva. Tashkent: RUAS, 2004, pp. 142-144.
2. Koneev R.I., Kholmatov R.A., Krivosheeva A.N. Nakhozhdeniya i mikro-nanoansambli zolota - indikatory usloviy obrazovaniya, razmeshcheniya i tipizatsii orogennykh mestorozhdeniy Uzbekistana (Yuzhnyy Tyan'-Shan') (Findings and micro-nanoensembles of gold as indicators of the conditions for the formation, location and typification of orogenic deposits in Uzbekistan (Southern Tien Shan)). Proc. of RMS, 2019, No. 4, pp. 30-45.
3. Koneev R. I., Khalmatov R. A., Mun Yu. S. Zolotorudnyye mestorozhdeniya Uzbekistana: mineral'no-geokhimicheskiy stil', zakonomernosti razmeshcheniya i formirovaniya (Gold deposits of Uzbekistan: mineral-geochemical style, regularities of location and formation). Geology and Mineral Resources, 2009, No. 4, pp. 11-24.
4. Kostitsyn Yu. A. Rb-Sr izotopnyye issledovaniya mestorozhdeniya Muruntau. Rudonosnyye metasomatity (Rb-Sr isotopic studies of the Muruntau deposit. Ore-bearing metasomatites). Geochemistry, 1994, No. 4, pp. 486-497.
5. Rudnyye mestorozhdeniya Uzbekistana (Ore deposits of Uzbekistan). Ed. N. A. Akhmedov. Tashkent: IMR, 2001, 661 p.
6. Khamrabaev I. Kh. Petrologo-geokhimicheskiye kriterii rudonosnosti magmaticheskikh kompleksov (na primere Uzbekistana) (Petrological and geochemical criteria for the ore content of igneous complexes (example of Uzbekistan)). Tashkent: Fan, 1969, 471 p.
7. Tsoi V. D., Koroleva I. V., Alimov Sh. P. Prirodnyye tipy rud zolotorudnykh mestorozhdeniy Uzbekistana (Natural types of ores of gold deposits in Uzbekistan). Tashkent: NIIMR, 2015, 156 p.
8. Tsoi V. D., Koroleva I. V., Sayitov S. S., Bulin S. E. Stadiynost gipogennogo mineraloobrazovaniya rudnykh mestorozhdeniy Uzbekistana i yeyo znacheniye pri otsenke perspektivnosti razveduyemykh obyektov (Staging of hypogenic mineral formation of ore deposits in Uzbekistan and its significance in assessing the prospects of explored objects). Geology and Mineral Resources, 2020, No. 1, pp. 15-18.
9. Goldfarb R. J., Taylor R. D., Collins G. S., Goryachev N. A., Orlandini O. F. Phanerozoic continental growth and gold metallogeny of Asia // Gondvana Rearch. 2013. V. 25. № 1. P. 48-102.
10. Koneev R., Ignatikov E., Turesebekov A., Aripov U., Khalmatov R., Kodirov O., Usmanov M. Gold ore deposits of Uzbekistan: geochemistry and nanomineralogy of tellurium and selenium // Geochemistry, mineralogy and petrology. 43. Sofia. 2005. P. 102-107.
11. Koneev R. I., Seltmann R. South Tien Shan orogenic belt: structure, magmatism and gold mineralization (Uzbekistan) // Geophysical Research Abstracts. 2014. V. 16. EGU2014-7384-1.
12. Minerals Commodity Summaries, U.S. Geological Survey. Reston, Virginia. 2022. P. 202. https://doi.org/10.3133/mcs2022.
13. Morelli R., Creaser R., Seltmann R., Stuart F., Selby D., Graupner T. Age and source constraints for the giant Muruntau gold deposits, Uzbekistan, from coupled Re-Os-He isotopes in arsenopyrite // Geological Society of America. Geology. 2007. V. 35. № 9. P. 795-798.
14. Yakubchuk A. S., Shatov V. V., Kirwin D., Edwards A. Tomurtogoo O., Bardach G., Buryak V. A. Gold and Base Metal Metallogeny of the Central Asian Orogenic Supercollage: Society of Economic Geology // Economic Geology 100th Anniversary Volume. 2005. P. 1035-1068.
