Geochemical criteria of the gold content of the Tom-Yaya interfluve weathering crusts

Full Text

Введение

Актуальной задачей в области рационального природопользования в целом на территории России и Томской области в частности является расширение минерально-сырьевой базы стратегически важных металлов за счет выявления новых перспективных площадей. Потенциальный Томский рудный район имеет все геологические предпосылки для формирования золоторудных месторождений промышленного масштаба. Вследствие ориентирования геологических работ в регионе преимущественно на нефть и газ поисковая изученность района на рудное и гипергенное золото недостаточна. Поэтому изучение потенциально перспективных золотоносных кор выветривания является актуальной задачей для экономического развития Томской области. Интерес к золотоносным корам выветривания, располагающимся в близповерхностных условиях и характеризующимся высокой степенью дезинтеграции вещества, определяется рядом причин: возможностью открытой разработки, отсутствием необходимости дробления руды, простой технологией и высокой экономической эффективностью извлечения золота при низких его содержаниях [1–6].

За последнее время в Томь-Яйском междуречье выявлен ряд золоторудных объектов, общие ресурсы драгоценного металла которых оцениваются в десятки тонн. Так, в 2011–2015 гг. компанией ООО ГРК «Геосфера» в результате поисковых работ были оценены прогнозные ресурсы золота в линейных корах выветривания в количестве более 38 т по категории Р₂ [3]. Этим перспективы района не ограничиваются, поэтому актуальным является вопрос дальнейшего исследования закономерностей концентрирования золота в корах выветривания и разработки критериев прогнозирования и поисков гипергенных месторождений золота.

Целью данного исследования является обоснование геохимических критериев золотоносности кор выветривания Томь-Яйского междуречья.

Геолого-структурная позиция золотоносных кор выветривания

В региональном плане изучаемый район находится в области сочленения крупных геологических структур – Колывань-Томской складчатой зоны, Западно-Сибирской плиты, Кузнецкого прогиба и Кузнецкого Алатау [7].

Коры выветривания сформированы по вулканогенно-терригенным отложениям и дайкам основного состава. Вулканогенные отложения среднедевонского возраста митрофановской свиты (D₂mt) представлены лавами базальтов, базальтовых порфиритов, их туфами, в меньшем количестве кислыми вулканитами, линзами известняков и известковистых туфоосадочных пород. На участках повышенной проницаемости породы преобразованы в метабазальты и метаморфизованы до хлорит-серицитовых сланцев. Терригенные породы на площади работ представлены пачинской, юргинской свитами, нерасчлененной саламатовской и ярской толщей, лагерносадской и басандайской свитами. Пачинская свита (D₃pč) сложена отложениями трех подсвит. Нижняя подсвита представлена аргиллитами кремнистого состава с тонкими прослоями кварц-полевошпатовых песчаников и алевролитов с примесью туфогенного материала. Средняя подсвита образована битуминозными аргиллитами и алевролитами с конкрециями фосфоритов. Верхняя подсвита представлена алевролитами с редкими прослоями глинистых и алевритистых известняков. В зонах тектонической нарушенности породы свиты преобразованы в филлиты. Юргинская свита (D₃jur) подразделена на две подсвиты. Нижняя подсвита сложена кварц-полевошпатовыми, полимиктовыми мелко-, средне- грубозернистыми, гравелитистыми песчаниками с прослоями алевролитов, аргиллитов и глинистых сланцев. Саламатовская и ярская толщи (D₃sl–C₁jar) сложены алеврито-глинистыми, известково-глинистыми, углеродисто-глинистыми сланцами и глинистыми, слабоизвестковистыми алевролитами с тонкими прослоями тонко- и мелкозернистых известковистых полевошпат-кварцевых песчаников, в зонах метаморфизма породы часто филлитизированы. В составе лагерносадской свиты (C₁lg) установлены алеврито-глинистые, реже углисто-глинистые сланцы с прослоями мелкозернистых песчаников и алевролитов. Басандайская свита (C_1–2bs) сложена средне-, мелко- и крупнозернистыми массивными кварц-полевошпатовыми, аркозовыми, иногда полимиктовыми песчаниками с прослоями алевролитов и глинистых сланцев. Интрузивные образования характеризуются значительным петрографическим разнообразием и представлены дайками томского ареала изылинского базитового комплекса (m-enT_1–2t) [8, 9].

Сформировавшиеся коры выветривания по генезису делятся на остаточные (ОКВ) и переотложенные (ПКВ), по морфологии – на площадные и линейные. Коры выветривания характеризуются зональным строением профиля, в полном профиле остаточной коры выветривания присутствует три зоны: дезинтеграции, гидратации и гидролиза. В нижней части постоянно присутствует зона дезинтеграции, представленная слабовыветрелыми, в различной степени трещиноватыми исходными терригенными породами с развивающимися по трещинам гидрослюдами и монтмориллонитом. Для зоны дезинтеграции по магматическим породам, сложенной темно-серыми в разной степени выветрелыми долеритами, характерно развитие по трещинам монтмориллонита, минералов группы гидрослюд и хлорита. Выше по разрезу зона дезинтеграции сменяется зоной гидратации, состав которой преимущественно каолинит-гидрослюдистый с дресвой и щебнем в различной степени выветрелых терригенных пород и кварца. В зоне гидратации магматических пород развиты следующие глинистые минералы: каолинит, минералы группы гидрослюд и в меньшей степени монтмориллонит. Наиболее преобразованная часть остаточной коры выветривания, зона гидролиза, представлена, как правило, бесструктурными глинами каолинит-гидрослюдистого состава с небольшим количеством минералов группы хлорита. В результате эрозии остаточных кор выветривания и плоскостного делювиального смыва происходит переотложение остаточных кор выветривания в виде аллювиально-пролювиальных отложений. Продукты переотложения остаточных кор выветривания представлены пестрыми бесструктурными глинами. Наибольшие содержания золота приурочены к зоне гидролиза остаточной коры и переотложенной коре выветривания [7, 10, 11].

Фактический материал и методы исследования

Фактическим материалом для проведения исследования послужили более 1300 керновых проб из 36 скважин, пройденных ООО ГРК «Геосфера». Керновые пробы анализировались в Химико-аналитическом центре «Плазма» (г. Томск) методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС) на Ag, As, Au, Bi, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Hf, Mn, Mo, Ni, P, Pb, Sb, Sn, Tl, W и Zn. Анализ проводился на масс-спектрометрах ELAN-9000 DRC-e, Agilent-7700x, Agilent-7900. Изучен химический состав продуктов выветривания осадочных пород юргинской свиты позднедевонского возраста и магматических пород томского ареала изылинского базитового комплекса ранне-среднетриасового возраста.

Обработка всех геохимических данных и статистический анализ выполнены с использованием программного комплекса Statistica 12 (StatSoft). Определены основные параметры распределения химических элементов в профилях золотоносной и незолотоносной кор выветривания с использованием общепринятых статистических методов. Рассчитаны параметры распределения анализируемых элементов в сформированных выборках, с использованием рангового критерия Манна–Уитни оценено поведение элементов в процессах выветривания и накопления золота [12–15].

В рамках многомерной статистики проведены дискриминантный и факторный анализы, которые широко используются при интерпретации геохимических данных [16–20].

Результаты и обсуждение

Оценивая геохимические особенности золотоносных кор выветривания, необходимо иметь в виду, что речь идет о двух самостоятельных процессах: 1) образовании коры выветривания как региональных геологических продуктов и 2) формировании обогащенных золотом остаточных вторичных ореолов.

Для оценки поведения химических элементов в зоне гипергенеза сформированы выборки по всем выделенным зонам профиля выветривания, раздельно для золотоносных и незолотоносных участков. Расчеты показывают, что во всех выборках распределение всех исследованных элементов не соответствует нормальному закону, поэтому в качестве оценки средних содержаний выбраны средние геометрические значения. Соответственно, для проверки гипотез о равенстве неизвестных средних использован непараметрический критерий Манна–Уитни. Распределение химических элементов в профиле незолотоносной коры выветривания иллюстрирует табл. 1.

 

Таблица 1. Сравнение содержаний химических элементов в зонах профиля незолотоносной коры выветривания

Table 1. Comparison of the contents of chemical elements in the profile zones of non-gold-bearing weathering crust

Элемент Element	Средние геометрические содержания, г/т Geometric averages, ppb			Значения критерия Манна–Уитни Mann–Whitney test
	Зона дезинтеграции (a) zone of disintegration (a)	Зона гидратации (b) zone of hydration (b)	Зона гидролиза (c) zone of hydrolysis (c)	Сравниваемые выборки Comparable samples
				b–a	c–b	c–a
P	681	327	369	–1,65	0,63	–2,86
Cr	61,8	84,4	87,3	5,30	2,00	5,09
Mn	590	52	127	–4,82	2,74	–3,42
Fe	30496	24297	27111	0,39	0,20	0,31
Co	13,5	9,54	5,96	–0,42	–2,08	–2,86
Ni	34,0	36,2	25,5	0,70	–3,18	–2,34
Cu	30,4	25,2	30,3	–1,66	2,70	1,15
Zn	81,4	62,4	36,1	0,40	–2,94	–4,01
As	7,42	5,27	5,59	–1,06	1,56	0,31
Mo	0,38	0,39	0,52	–0,02	3,23	2,35
Ag	0,04	0,05	0,06	2,45	1,19	3,08
Cd	0,11	0,12	0,10	–0,99	0,30	–0,62
Sn	1,27	1,48	1,51	2,67	1,20	2,52
Sb	0,39	0,63	0,62	3,33	0,08	3,38
Hf	1,57	2,72	2,75	3,15	0,47	3,18
W	0,59	0,17	0,22	–4,47	3,90	–3,29
Au	0,001	0,001	0,001	1,07	–1,51	–0,31
Tl	0,29	0,43	0,43	2,67	–0,05	2,60
Pb	6,85	12,3	11,4	3,85	–1,24	3,44
Bi	0,15	0,19	0,20	2,68	1,98	2,62

Примечание: При значении критерия Манна–Уитни >1,96 (по модулю) средние значения различаются с вероятностью >95 %.

Note: If the Mann–Whitney test value is >1.96 (modulo), the probability of difference in average contents exceeds 95%.

 

Отдельно для золотоносной и незолотоносной части остаточной коры выветривания проведен дискриминантный анализ для подтверждения различия между выделенными в разрезе зонами коры выветривания. Дискриминантный анализ показывает, что выделенные зоны незолотоносной коры выветривания уверенно различаются по своим геохимическим особенностям (рис. 1). Статистическая значимость различий превышает 99 %.

Сравнение средних значений показывает, что при гидратации дезинтегрированных пород происходит вынос Mn, W и накопление Cr, Ag, Sn, Sb, Hf, Tl, Pb, Bi. В процессе дальнейшего гидролиза пород происходит перераспределение элементов с выносом Zn, Co, Ni и накоплением относительно зоны гидратации Cr, Mn, Mo, W. В итоге можно говорить о выносе в процессе выветривания P, Mn, Co, Ni, Zn и накоплении Cr, Mo, Ag, Sn, Sb, Hf, Tl, Pb, Bi при индифферентном поведении Au, As, Fe, Cu (табл. 2). Перераспределение элементов в целом незначительное (средние содержания изменяются не более чем в 1,5–2 раза) и вполне объясняется различиями в их гипергенной подвижности.

 

Таблица 2. Сравнение содержаний химических элементов в зонах профиля золотоносной коры выветривания

Table 2. Comparison of the contents of chemical elements in the profile zones of gold-bearing weathering crust

Элемент Element	Средние геометрические содержания, г/т Geometric averages, ppb			Значения критерия Манна–Уитни Mann–Whitney test
	Зона дезинтеграции (a) zone of disintegration (a)	Зона гидратации (b) zone of hydration (b)	Зона гидролиза (c) zone of hydrolysis (c)	Сравниваемые выборки Comparable samples
				b–a	c–b	c–a
P	535	432	326	–2,32	–3,66	–3,77
Cr	71,7	68,7	68,3	0,16	–0,46	–0,24
Mn	312	146	160	–3,21	0,84	–2,39
Fe	34060	27830	24097	–1,78	–1,57	–2,48
Co	13,37	11,34	9,65	–1,32	–1,06	–1,30
Ni	36,10	31,04	23,99	–1,18	–2,59	–2,53
Cu	43,97	38,35	32,15	–1,44	–1,76	–2,06
Zn	90,85	87,77	56,54	–0,11	–4,03	–2,62
As	186,3	53,7	103,3	–4,91	3,94	–3,19
Mo	0,48	0,46	0,61	–0,72	2,77	1,49
Ag	0,07	0,06	0,07	–0,66	0,10	–0,55
Cd	0,23	0,22	0,23	0,13	–0,50	–0,36
Sn	2,32	2,16	2,09	–1,25	–0,20	–0,79
Sb	7,62	3,10	4,55	–4,74	2,80	–3,25
Hf	3,88	3,42	3,73	–2,93	2,36	–0,93
W	13,8	4,8	4,04	–3,51	–0,69	–3,31
Au	0,020	0,004	0,005	–4,66	0,38	–4,46
Tl	0,67	0,57	0,55	–2,49	0,07	–1,84
Pb	11,01	13,63	19,66	2,19	5,72	4,77
Bi	0,23	0,21	0,24	–1,14	0,89	–0,36

Примечание: При значении критерия Манна–Уитни >1,96 (по модулю) средние значения различаются с вероятностью >95 %.

Note: If the Mann–Whitney test value is >1.96 (modulo), the probability of difference in average contents exceeds 95%.

 

Коры выветривания сульфидных месторождений («железные шляпы») традиционно являются источником легкоизвлекаемого золота. На территории Сибири извлечение этого золота началась еще в XVIII в., раньше, чем из россыпей.

 

Рис. 1. Результат дискриминантного анализа эталонных выборок из незолотоносной коры выветривания

Fig. 1. Result of the discriminant analysis of reference samples from non-gold-bearing weathering crust

 

В то же время глинистые коры выветривания до 80-х гг. XX в. вообще не рассматривались в качестве возможных объектов промышленной добычи металла. В последние десятилетия в латеритных и каолинитовых корах выветривания всего мира, включая Россию, открыты десятки месторождений золота, в том числе крупных, что позволило объединить их в самостоятельный геолого-промышленный тип. Характерной особенностью таких месторождений является их развитие не только по первичным золотым рудам, но и по слабозолотоносным гидротермально измененным породам и минерализованным зонам с бедной сульфидно-кварцевой минерализацией [21].

Золотоносные коры выветривания Томь-Яйского междуречья, в сравнении с незолотоносными, характеризуются резким повышением (на порядок и более) концентраций Au, As, W, Sb и незначительным (до 1,5–2 раз) возрастанием содержаний других элементов-спутников золота: Cu, Zn, Pb, Bi, Tl, Hf, Sn, по всему профилю выветривания. Это свидетельствует о том, что золотоносные коры выветривания являются, по сути, остаточными вторичными ореолами гидротермальных зон минерализации. В частности, теми же элементами фиксируются зоны золоторудной минерализации в коренном залегании на Батуринском рудопроявлении золота, где минералами-спутниками золота являются сульфиды – пирит, пирротин, арсенопирит, сфалерит, галенит и халькопирит. Все это подтверждает известное положение о том, что формирование рудоносных кор выветривания определяется в первую очередь присутствием рудного компонента в субстрате [21–23]. Такое условие является обязательным, но недостаточным. Имеются многочисленные примеры как наличия, так и отсутствия обогащенных гипергенным золотом зон на золоторудных месторождениях разных типов. Поэтому выяснение условий возникновения таких зон является важнейшим вопросом как в теоретическом, так и в прикладном аспектах.

Среднее содержание золота и большинства элементов-спутников (кроме Pb) от зоны дезинтеграции к зоне гидролиза снижается, но дисперсия возрастает на 1–2 порядка. Это означает, что участки выщелачивания сопряжены с областями переотложения элементов, и позволяет предполагать наличие зон вторичного обогащения золотом и элементами-спутниками. Золото может в этой ситуации осаждаться на частицах минерального субстрата, адсорбироваться глинистыми минералами либо непосредственно осаждаться из коллоидного раствора [24]. Такие интервалы с промышленно интересными содержаниями золота действительно вскрыты поисковыми скважинами в пределах зон гидролиза и гидратации.

 

Рис. 2. Результат дискриминантного анализа эталонных выборок с разной золотоносностью коры выветривания

Fig. 2. Result of the discriminant analysis of reference samples with different gold content of the weathering crust

 

С целью выявления геохимических особенностей обогащенных золотом локальных интервалов сформированы три выборки из остаточных кор выветривания с содержаниями золота: 1) менее 1 мг/т; 2) от 5 до 10 мг/т; 3) более 20 мг/т.

Дискриминантный анализ показывает, что по геохимическим данным эти выборки различаются с вероятностью более 99,9 %, следовательно, прогноз золотоносности можно успешно осуществлять по данным геохимического опробования с использованием программ распознавания образов (рис. 2).

Сравнение выборок с использованием рангового критерия Манна–Уитни показывает, что синхронно с золотом устойчиво накапливаются Sb, As, Ag, Sn, Tl, в меньшей степени Co, Cu, Zn, Cd, Bi, обладающие высокой подвижностью в гипергенных условиях, в связи с чем содержание их в зоне гидролиза ниже, чем в зоне гидратации (табл. 2, 3). Фосфор, железо и марганец в процессе накопления золота частично перераспределяются, входя в состав новообразованных фосфатов, гидроокислов и карбонатов, но в целом среднее содержание их существенно не изменяется.

Характер перераспределения химических элементов в процессе оруденения находит отражение в многомерных корреляционных зависимостях, что позволяет использовать результаты факторного анализа для геометризации аномальных геохимических полей.

Результатом факторного анализа является матрица факторных нагрузок, которая содержит коэффициенты, представляющие взаимосвязи между факторами и переменными. Коэффициент с высоким абсолютным значением показывает, что фактор и переменная тесно взаимосвязаны. Для упрощения интерпретации факторов проведено вращение факторных осей методом варимакс [15, 17]. Критериев статистической значимости коэффициентов матрицы факторных нагрузок не существует, для удобства восприятия жирным шрифтом выделены их значения от 0,4 и выше, объединяющие, по опыту работ, наиболее информативные для данной ассоциации химические элементы (табл. 4).

По результатам факторного анализа по остаточным корам выветривания получена матрица факторных нагрузок, включающая четыре группы (фактора), объединяющих химические элементы, сходные по поведению в геологических процессах.

Факторный анализ показывает, что в остаточной коре выветривания золото тесно коррелируется с Sb, W, As, Cu (фактор 4). Вероятнее всего, эта ассоциация сохранилась от первичных руд, представляет собой остаточный вторичный ореол и может рассматриваться как геохимический признак золотого оруденения в коре выветривания. Мышьяк, сурьма, медь отмечаются в составе сульфидов, сопровождающих коренное оруденение и являются типичными элементами-спутниками золота [10, 25–28].

 

Таблица 3. Сравнение по критерию Манна–Уитни выборок с различной степенью золотоносности из остаточных кор выветривания

Table 3. Comparison by the Mann–Whitney test of samples with different degrees of gold content from residual weathering crusts

Элемент Element	Средние геометрические содержания, г/т Geometric averages, ppb			Значения критерия Манна–Уитни Mann–Whitney test
	Выборка (a) Sampling (a)	Выборка (b) Sampling (a)	Выборка (c) Sampling (c)	Сравниваемые выборки Comparable samples
				b–a	c–b	c–a
P	325	412	411	–0,56	–0,28	–0,78
Cr	87,6	66,9	75,7	1,83	3,85	4,20
Mn	69	154	146	2,06	–2,27	0,59
Fe	24476	28341	26384	2,77	–2,56	1,01
Co	6,63	10,68	15,43	3,51	–0,20	4,11
Ni	29,0	31,0	29,6	2,54	–2,61	1,57
Cu	26,4	35,5	52,3	3,02	1,79	4,91
Zn	45,3	84,7	84,3	3,34	–1,97	2,54
As	5,1	56,5	123,2	3,99	2,15	4,95
Mo	0,45	0,49	0,49	1,92	–0,18	2,22
Ag	0,05	0,06	0,09	2,57	2,54	4,62
Cd	0,11	0,23	0,24	2,44	–0,97	2,17
Sn	1,51	2,09	2,53	2,77	2,91	4,16
Sb	0,60	2,92	7,88	3,99	4,20	5,82
Hf	2,76	3,54	3,50	2,02	1,13	2,55
W	0,19	3,57	17,42	0,62	4,54	5,30
Au	0,001	0,003	0,063	6,86	8,39	7,18
Tl	0,43	0,55	0,72	3,33	2,89	4,59
Pb	12,4	14,9	13,7	2,92	–2,40	0,84
Bi	0,19	0,21	0,25	3,80	–0,18	3,26

Примечание: Выборка (a) – менее 1 мг/т; выборка (b) – от 5 до 10 мг/т; выборка (c) – более 20 мг/т. При значении критерия Манна–Уитни >1,96 (по модулю) средние значения различаются с вероятностью >95 %.

Note: Sample (a) – less than 1 mg/t; sample (b) – from 5 to 10 mg/t; sample (c) – more than 20 mg/t. If the Mann–Whitney test value is >1.96 (modulo), the probability of difference in average contents exceeds 95%.

 

Элементы Sn, Tl, Hf выделились в отдельную ассоциацию (фактор 2). Разрез вдоль типовой скважины Z35 показывает, что значения факторов 2 и 4 снизу вверх по профилю выветривания сначала синхронно возрастают, а в верхней зоне корреляция между ними становится обратная (рис. 3). То есть механизм накопления этих ассоциаций различный, соответственно, Sn, Tl, Hf прямыми индикаторами золотого оруденения в корах выветривания не являются.

Кора выветривания по дайке долеритов уверенно фиксируется повышенными концентрациями P, Hf, Zn, Fe (фактор 3), накопление фосфора связано с апатитом, гафния – обусловлено его примесью в цирконе [29, 30]. Золото с этой ассоциацией не коррелируется.

Фактор 1 объединяет группу элементов (Fe, Co, Ni, Mn, Cu, Zn), которые образуют повышенные содержания в основных породах. Fe, Co, Ni, Mn относятся к сидерофильным, Cu, Zn – к халькофильным элементам. Повышенные значения фактора 1 отражают основность исходных пород и приурочены, прежде всего, к коре выветривания по дайкам долеритов. Рост интенсивности фактора 1 в верхней части скважины Z35 связан только с аномалиями Cu, Zn, Co, которые в данном случае отражают специфику первичного сульфидного оруденения (рис. 3).

 

Таблица 4. Результаты факторного анализа по остаточным и переотложенным корам выветривания

Table 4. Results of factorial analysis for residual and redeposited weathering crusts

Элемент Element	Остаточная кора выветривания Residual weathering crusts				Переотложенная кора выветривания Redeposited weathering crusts
	F1	F2	F3	F4	F1	F2	F3	F4
P	0,30	0,01	0,74	–0,06	0,65	0,52	–0,25	–0,13
Cr	–0,13	0,12	–0,80	–0,04	0,30	–0,75	0,23	0,05
Mn	0,73	–0,03	0,01	0,07	0,77	0,17	–0,09	–0,11
Fe	0,69	–0,11	0,40	–0,10	0,82	–0,04	–0,19	–0,23
Co	0,81	–0,01	0,13	0,16	0,81	–0,07	–0,18	–0,07
Ni	0,43	0,37	0,04	–0,18	0,73	0,05	0,21	–0,22
Cu	0,40	0,10	–0,37	0,46	0,73	–0,20	0,00	0,21
Zn	0,56	0,24	0,50	–0,10	0,58	0,62	0,09	–0,14
As	–0,09	0,32	0,28	0,54	0,08	0,38	–0,10	0,73
Mo	0,14	–0,11	0,39	0,15	0,72	0,04	–0,05	0,15
Ag	0,03	0,18	–0,03	0,04	0,64	–0,01	0,02	0,35
Cd	0,39	0,21	0,19	–0,01	0,40	0,78	0,04	0,18
Sn	–0,09	0,82	0,16	0,14	–0,34	0,42	0,72	0,01
Sb	–0,03	0,28	0,17	0,76	0,05	0,53	0,15	0,51
Hf	–0,13	0,53	0,65	0,02	–0,21	0,83	0,21	0,19
W	0,16	–0,04	–0,10	0,60	0,01	0,02	–0,02	0,49
Au	–0,10	0,13	–0,01	0,67	–0,03	–0,07	0,08	0,63
Tl	0,44	0,62	–0,24	0,24	–0,13	0,02	0,84	0,10
Pb	0,06	0,25	0,09	0,14	0,70	–0,15	–0,06	0,25
Bi	0,00	0,74	–0,27	0,05	0,17	–0,48	0,64	–0,13

 

Таким образом, геохимическими признаками золотого оруденения в остаточных корах выветривания служат аномалии Au, As, Sb, W. Менее надежными индикаторами являются Zn, Cu, Co, Bi. Наблюдаемое иногда синхронное с золотом поведение Sn, Tl, Hf отражает, видимо, литологический контроль оруденения, поскольку эта ассоциация присутствует и в незолотоносной коре выветривания.

Характерной особенностью золотоносных кор выветривания во многих регионах является их тесная пространственная связь с переотложенными корами, также золотоносными. В Томь-Яйском междуречье в результате интенсивных тектонических движений в олигоцене и эоплейстоцене произошла существенная эрозия кор выветривания и их переотложение в виде аллювиально-пролювиальных отложений. Породы основания кирсановской свиты (pdN₂-Q_Ekrs) являются типичным примером переотложенных золотоносных кор выветривания. С практической точки зрения эти образования представляют несомненный интерес, поскольку содержания золота в них достигают 6,3 г/т [10]. Пространственно они часто тесно ассоциируют с золотоносными остаточными корами.

 

Рис. 3. Распределение геохимических ассоциаций в профиле золотоносной коры выветривания по скважине Z35: 1 – глинистые отложения тайгинской свиты (Q_1-2tg); 2 – близко- и дальнеприносные отложения кирсановской свиты (pdN₂-Q_Ekrs); зоны остаточной мел-палеогеновой коры выветривания: 3 – гидролиза; 4 – гидратации; 5 – дезинтеграции; состав исходных пород: 6 – дайка долеритов (m-enT_1–2t); 7 – песчаники с прослоями алевролитов, аргиллитов и глинистых сланцев юргинской свиты (D₃jur); 8 – дресва и щебень кварца

Fig. 3. Distribution of geochemical associations in the profile of the gold-bearing weathering crust: 1 – argillaceous deposits of the Taiga suite (Q_1-2tg); 2 – near- and far-bearing deposits of the Kirsanovskaya suite (pdN₂-Q_Ekrs); zones of residual Cretaceous-Paleogene weathering crust: 3 – hydrolysis; 4 – hydration; 5 – disintegration; composition of the product: 6 – dolerite dike (m-enT_1–2t); 7 – sandstones with interlayers of siltstones, mudstones and shales of the Yurga suite (D₃jur); 8 – gruss and crushed stone of quartz

 

Факторный анализ показывает, что геохимические ассоциации, характерные для остаточных кор выветривания, во многом сохраняются и в переотложенных корах (табл. 4). В совокупности со слабой окатанностью золота это указывает на очень незначительные расстояния его переноса и позволяет рассматривать золотоносные объекты как комплексные корово-россыпные.

 

Таблица 5. Сравнение по критерию Манна–Уитни выборок с различной степенью золотоносности из переотложенных кор выветривания

Table 5. Comparison by the Mann–Whitney test of samples with different degrees of gold content from redeposited weathering crusts

Элемент Element	Средние геометрические содержания, г/т Geometric averages, ppb		Значения критерия Манна–Уитни Mann–Whitney test
	Незолотоносные отложения Non-gold-bearing rocks	Золотоносные отложения Gold-bearing deposits
P	384	438	1,24
Cr	75,4	72,2	–1,45
Mn	517	323	–2,47
Fe	43258	31708	–2,10
Co	18,23	14,57	–0,83
Ni	36,16	32,91	0,40
Cu	33,58	32,27	–0,27
Zn	70,26	84,07	1,67
As	11,63	36,14	5,97
Mo	0,85	0,75	–1,32
Ag	0,05	0,06	2,00
Cd	0,10	0,21	5,39
Sn	1,89	2,20	3,39
Sb	1,14	3,62	5,92
Hf	2,06	3,06	3,92
W	0,84	3,87	4,64
Au	0,001	0,046	8,27
Tl	0,49	0,54	1,91
Pb	17,51	20,29	1,97
Bi	0,26	0,26	–1,25

Примечание: При значении критерия Манна–Уитни >1,96 (по модулю) средние значения различаются с вероятностью >95 %.

Note: If the Mann–Whitney test value is >1.96 (modulo), the probability of difference in average contents exceeds 95%.

 

Сравнение золотоносных и незолотоносных участков переотложенных кор выветривания показывает, что синхронно с золотом в них накапливаются As, Sb, W, Cd, Ag, Pb, Sn, Hf. Это практически тот же комплекс элементов, которым фиксируются золотоносные участки остаточных кор выветривания (табл. 3, 4). Значения критерия со знаком плюс в табл. 5 означают, что эти элементы (Au, As, Sb, W, Cd, Hf, Pb, Sn, Ag) накапливаются в золотоносных корах, в сравнении с незолотоносными. Знак минус характеризует обратную картину: содержания Mn и Fe в переотложенных золотоносных корах ниже, чем в незолотоносных.

Таким образом, общим геохимическим критерием золотоносности остаточных и переотложенных кор выветривания является, в первую очередь, наличие аномалий Au, As, Sb, W, реже в комплексе с Sn, Hf, Cd. В остаточных корах с Au нередко коррелируют также Co, Zn, Cu; в переотложенных корах эта корреляция исчезает ввиду высокой подвижности Co, Zn и Cu в гипергенных условиях.

Заключение

В результате проведенных исследований установлено, что зоны профиля выветривания статистически значимо различаются между собой по химическому составу. В процессе выветривания незолотоносных пород происходит вынос P, Mn, Co, Ni, Zn и накопление Cr, Mo, Ag, Sn, Sb, Hf, Tl, Pb, Bi. Содержания Au, As, Fe, Cu при этом не изменяются.

 Золотоносные коры выветривания формируются по минерализованным зонам и изначально обогащены Au, As, W, Sb, в меньшей мере – Cu, Zn, Pb, Bi, Tl, Hf, Sn. Из-за окисления сульфидов процессы выветривания здесь более интенсивные, что приводит к выносу и перераспределению многих элементов. Среднее содержание золота и большинства элементов-спутников (кроме Pb) в процессе выветривания минерализованных зон снижается, но дисперсия многократно возрастает, вследствие чего в пределах зон гидролиза и гидратации возникают участки вторичного обогащения золотом и элементами-спутниками Sb, As, Ag, Sn, Tl, Co, Cu, Zn, Cd, Bi. Этот комплекс элементов является индикаторным при поисках промышленных скоплений золота в остаточных корах выветривания.

Геохимические ассоциации, характерные для остаточных кор выветривания в значительной степени сохраняются и в переотложенных корах, где совместно с золотом накапливаются As, Sb, W, Cd, Ag, Pb, Sn, Hf.

About the authors

Valery G. Voroshilov

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: v_g_v@tpu.ru
ORCID iD: 0000-0003-0955-5750

Dr. Sc., Professor

Russian Federation, Tomsk

Timofey V. Timkin

National Research Tomsk Polytechnic University

Author for correspondence.
Email: timkin@tpu.ru
ORCID iD: 0000-0002-8113-3555

Cand. Sc., Associate Professor

Russian Federation, Tomsk

Olesya V. Savinova

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: logvinenkoov@tpu.ru
ORCID iD: 0000-0002-7925-6150

Cand. Sc., Associate Professor

Russian Federation, Tomsk

Diana K. Molukpaeva

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: dkm3@tpu.ru
ORCID iD: 0000-0002-0495-4456

Postgraduate Student

Russian Federation, Tomsk

References

Supplementary files