name: «Поведение золота в техногенно-минеральных образованиях месторождений золото-сульфидного типа»
keyword_list: золото зона гипергенеза техногенно-минеральные образования физико-химическое моделирование золото-сульфидный тип
abstract: Актуальность исследований обусловлена необходимостью решения
  фундаментальной задачи рудной геологии и геохимии – выяснение условий,
  источников и механизмов формирования рудных концентраций металлов в
  экзогенных условиях. Опубликованный материал по разнообразным
  экзогенным золотоносным объектам [Билибин, 1937; Петровская, 1973; Шило,
  2002; Моисеенко, Палажченко, 2003; Калинин и др., 2006, 2009; Наумов, 2010;
  Reith et al., 2012; Николаева и др., 2015; Осовецкий, 2016; Shuster, Reith, 2018;
  Wierchowiec et al., 2018; Dunn et al., 2019 и др.] позволяет говорить о новом
  облике гипергенной геохимии Au, в связи с достаточно высокой его
  мобильностью, способностью изменять свои минеральные и растворимые
  формы, концентрироваться на геохимических барьерах.
  Воссоздание модели поведения Au и Ag позволит объяснить физикохимические условия формирования не только рудных концентраций в
  природных объектах, но и в зонах вторичного обогащения техногенных
  объектов. К последним относятся хвостохранилища продуктов добычи и
  переработки разнообразных золотосодержащих руд, называемые техногенноминеральными образованиями (ТМО). Их особенность заключается в том,
  что они, по своей сути, являются аналогами природных систем, в которых все
  химические реакции происходят быстрее и в узко ограниченном пространстве
  [Наумов, 2010; Литвинцев и др., 2016; Kirillov et al., 2018; Wierchowiec et al.,
  2018; Кузнецова и др., 2019; Хусаинова и др., 2019, 2020]. Горизонты
  вторичного обогащения образуются за первые десятки – сотни лет, позволяя
  при этом рассматривать ТМО в качестве потенциальных (а зачастую и
  реальных) рудных объектов.
  Однако, вопрос о масштабах перераспределения и образования «нового»
  золота остается дискуссионным. Не до конца выяснены механизмы
  диспергации и укрупнения частиц Au, причины изменения пробности зерен,
  химизм и масштабы процессов растворения, переноса и отложения Au из
  металлоносных комплексов, дальности их миграции в гипергенных условиях.
  Цель работы заключается в определении основных минералогогеохимических характеристик, условий миграции и концентрирования золота
  в техногенно-минеральных образованиях месторождений золото-сульфидного
  типа.
  Для этого решались следующие задачи:
  1. Комплексно изучить типоморфные характеристики самородного золота
  и оценить степень их преобразования в процессе хранения ТМО.
  2. Охарактеризовать зоны вторичного обогащения гипергенным золотом и
  классифицировать геохимические барьеры.
  3. Создать термодинамическую модель растворения, переноса и отложения
  золота в системе ТМО.
  4
  4. Сравнить типоморфные характеристики и степень преобразования
  золота в ТМО на примере хвостохранилищ золоторудных и россыпных
  месторождений разных генетических типов.
  Предметом исследования является самородное золото,
  золотосодержащие растворы и вмещающее их вещество (первичные и
  окисленные руды, техногенные отложения). Под месторождениями золотосульфидного типа автор понимает объекты, в продуктах переработки (ТМО)
  которых присутствует значимое количество сульфидных минералов: (5-50 %)
  – высокосульфидные; (до 5%) – низкосульфидные.
  Объектами исследования являются хвостохранилища переработанных
  руд колчеданно-полиметаллических месторождений (высокосульфидные): 1)
  Ново-Урское и Белоключевское (Северо-Восточный Салаир); 2)
  Змеиногорское (Рудный Алтай). Кроме того, для сравнения золотоносности
  переработанных руд месторождений разных типов дополнительно изучались
  ТМО (низкосульфидные): 3) месторождения Тардан (Тува); 4) месторождений
  Акжал, Даубай, Яковлевское, Президент (Восточный Казахстан); 5) россыпей
  Чернореченская и бассейна рр. Ис и Тура (Урал).
  Фактический материал. Первичный материал с ТМО Ново-Урского,
  Белоключевского и Змеиногорского месторождений, а также с ТМО
  золоторудных месторождений Восточного Казахстана (Акжал, Даубай,
  Яковлевское и Президент) получены автором совместно с коллегами ИГМ СО
  РАН в ходе полевых работ за период 2015-2019 гг.
  Фактический материал с «хвостов» гравитационного обогащения
  месторождения Тардан был получен студенческим полевым отрядом
  Пермского государственного университета (ПГНИУ) в 2013 г. и изучался
  автором на протяжении обучения на программе специалитета в ПГНИУ в
  лаборатории осадочных полезных ископаемых (ЛОПИ). Кроме того, за этот
  период были изучены коллекции вещества ТМО и частиц золота, отобранные
  сотрудниками Естественно-научного института ПГНИУ, из техногенных
  отложений Чернореченской россыпи и бассейна рр. Ис и Тура.
  Методика исследования. Основной объем аналитических исследований
  проводился в Центре коллективного пользования многоэлементных и
  изотопных исследований ИГМ СО РАН (Новосибирск), а также в лаборатории
  «ЛОПИ» и секторе «Наноминералогия» ПГНИУ (Пермь).
  Опробование техногенных отложений осуществлялось по разным
  литологическим слоям (для насыпных отвалов) или вдоль профиля
  распространения вещества (для намывных отвалов), с объемом пробы не менее
  10 кг каждая. Для каждой исходной пробы методом квартования отбирался
  дубликат для аналитических исследований. Обогащение осуществлялось
  гравитационным способом с помощью лотка или на установке «Мелкиеценные минералы (МЦМ)» ПГНИУ и винтовом шлюзе. В лабораторных
  условиях, полученный концентрат (черный шлих) доводился до
  суперконцентрата, с помощью домывки в бромоформе или воде. У полученной 
  5
  пробы отделялась магнитная и электромагнитная фракции и проводился
  ситовой анализ по классам: >1.0, 1.0-0.5, 0.5-0.25, 0.25-0.1, <0.1 мм. Выделение
  самородного золота осуществлялось под бинокулярным микроскопом (ЛОМО
  XC1422).
  Для аналитических исследований были использованы методы: а) атомноабсорбционной спектрометрии (ААС) с использованием спектрометра 3030 В
  (Perkin-Elmer) и фотометра Solar M6 (Thermo Electron) для определения
  содержаний Au и Ag в исходных пробах (аналитик Ильина В.Н.); б) рентгенофлуоресцентного анализа (РФА) на спектрометре ARL-9900XP (Thermo Fisher
  Scientific Ltd) для определения элементного состава исходных проб (аналитик
  Карманова Н.Г.). Содержание благородных металлов в поровых растворах
  определялось методом масс-спектрометрического анализа с индуктивносвязанной плазмой (МС ИСП) в ХАЦ «Плазма» (Томск).
  Исследования поверхности золота и отдельных её участков
  осуществлялось с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ)
  TESCAN MIRA 3LMU (Tescan, Чехия) с энергетическим спектрометром
  OXFORD (Oxford Instruments, Великобритания) в режимах вторичных и
  обратно-рассеянных электронов при различных увеличениях (при
  ускоряющем напряжении электронного пучка 20 кВ) (аналитики Карманов
  Н.С., Хлестов М.В.) и на ED-спектрометре INCA ENERGY 350 (Oxford
  Instruments) на установке JSM 6390LV фирмы JEOL (аналитик Осовецкий
  Б.М.). Химический состав определялся методом локального
  микрорентгеноспектрального (микрозондового) анализа (МРСА) на установке
  Camebax micro (Камека, Франция), с ускоряющим напряжением 20 кВ, током
  зонда 70 na (аналитик Хмельникова О.С.). Структурное травление золота
  проводилось по известной методике [Петровская и др., 1980].
  Термодинамическое моделирование проведено с помощью пакета
  программ «HCh 6.0» [Шваров, 2008], включающего базу термодинамических
  данных “UNITHERM”, при 25°С и общем давлении 1 атм. Расчеты
  проводились в 19-компонентной системе H2O-Na-Ca-Mg-K-Sr-Ba-Si-Al-Cl-CS-Fe-Mn-Ag-Au-Cu-Zn, включающей частицы в растворе, минералы и газы.
  Исходной информацией служили аналитические данные по минеральному и
  химическому составу вещества по данным РФА. Окислительновосстановительные условия задавались открытием системы по кислороду,
  кислотность создавалась степенью окисления сульфидов при разных Eh,
  щелочность корректировалась присутствием в растворе карбонат- и
  бикарбонат-ионов в равновесии с CO2(газ), соответствующим атмосферному,
  т.е. 10-3.5 атм.
  Научная новизна. Впервые изучены типоморфные характеристики золота
  (размер частиц, морфология, химический состав и внутреннее строение
  золота) из продуктов переработки руд Ново-Урского, Белоключевского и
  Змеиногорского месторождений. Выделены внешние и внутренние признаки,
  доказывающие, что золото, недоизвлеченное при промышленной добыче, 
  6
  подверглось существенным преобразованиям в техногенных отвалах.
  Предложена физико-химическая модель поведения золота в
  хвостохранилищах продуктов переработки руд золото-сульфидного типа.
  Образующийся при этом горизонт вторичного обогащения, по условиям
  преобразования вещества, схож с горизонтом вторичного обогащения
  сульфидных руд в так называемых «железных шляпах» (по Крейтеру В.М.).
  Практическая значимость исследований. Показана и доказана
  перспективность ТМО месторождений золото-сульфидного типа на примере
  Ново-Урского, Белоключевского и Змеиногорского хвостохранилищ.
  Полученные типоморфные характеристики золота могут использоваться
  предприятиями для создания схем обогащения и извлечения металлов, а также
  для возможности управления процессами формирования зон с локальными
  (повышенными) концентрациями металла.
  Основные защищаемые положения:
  1. В техногенно-минеральных образованиях сульфидного типа золото
  подвергается процессам растворения, миграции и осаждения. Происходит
  укрупнение золотин, формирование наростов Au разных форм и размеров на
  поверхности самородных частиц и образование сростков Au c гипергенными
  минералами.
  2. Специфика минеральных парагенезисов техногенно-минеральных
  образований (обилие пирита и выделений самородной серы) определяет
  условия миграции золота. В области метастабильной устойчивости FeS2, Au
  неизбежно осаждается на его поверхности при достижении пересыщения
  поровых вод (рН 4, Au(HS)2
  - > 10-6 мг/л). При развитии процесса, в условиях
  образования S(эл), происходит резкое увеличение миграционной способности
  золота за счет образования прочных тиосульфатных комплексов Au(S2O3)2
  3-
  (до 10-3 мг/л при рН 1.6). Именно их распад приводит в обильному
  переосаждению Au0 на окислительно-восстановительных барьерах в теле
  отвала.
  3. Вне зависимости от типа складирования вещества, способа обогащения
  и размерности самородных частиц, в техногенно-минеральных образованиях
  золото активно подвергается поверхностным процессам преобразования,
  благодаря взаимодействию вода-порода. В хвостохранилищах насыпного типа
  преобразование вещества происходит по аналогии с корами выветривания.
  При этом, главенствующими являются химические процессы преобразования
  золота, которые лучше проявляются при обилии сульфидных минералов и
  наличии ртути. Намывные ТМО близки к россыпным объектам, где
  определяющими являются механические процессы с незначительной
  трансформацией поверхности золотин.
  Апробация результатов исследования. Основные результаты, а также
  отдельные ее разделы, обсуждались и докладывались на Международной
  научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов»,
  МГУ, 2015, 2016 гг.; VI Российской молодежной научно-практической Школе 
  7
  с международным участием «Новое в познании процессов рудообразования»,
  ИГЕМ РАН, 2016; на Международной научно-практической конференции
  студентов, аспирантов и молодых ученых «Геология в развивающиеся мире»,
  ПГНИУ, 2013, 2015-2017 гг.; на Международной научно-практической
  конференции «Технологическая платформа. Твердые полезные ископаемые:
  технологические и экологические проблемы отработки природных и
  техногенных месторождений», 2015 г.; на Всероссийской молодежной
  геологической конференции «Геология, геоэкология и ресурсный потенциал
  Урала и сопредельных территорий», ИГ УНЦ РАН, 2015-2016 гг.; на
  Международном совещании по геологии россыпей и месторождений кор
  выветривания (РКВ-2015), ПГНИУ, 2015; на IX Сибирской конференции
  молодых ученых по наукам о Земле, ИГМ СО РАН, Новосибирск, 2018; на III
  Всероссийской научной конференции «Геологическая эволюция
  взаимодействия воды с горными породами», БНЦ СО РАН, Чита, 2018; на VIII
  Всероссийской научно-практической конференции «Геология и минеральносырьевые ресурсы Северо-Востока России», СВФО им. М.К. Аммосова,
  Якутск, 2018; на Международной научно-студенческой конференции МНСК2019, Новосибирск, НГУ, 2019; в научной школе «Металлогения древних и
  современных океанов: месторождения океанических структур: геология,
  минералогия, геохимия и условия образования», ИМин УрО РАН, 2015-2017,
  2019; на Международной конференции «Mine Water: Technological and
  Environmental Challenges (IMWA)», ПГНИУ, 2019; на Международном
  симпозиуме 16th International Symposium on Water-Rock Interaction (WRI-16)
  and 13th International Symposium on Applied Isotope Geochemistry (1st IAGC
  International Conference), Томск, 2019; на Международной конференции 15th
  Biennial Meeting of the Society for Geology Applied to Mineral Deposits (SGA),
  Scotland, Glasgow, 2019.
  Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 2 статьях в
  рецензируемых журналах по перечню ВАК, в 15 публикациях, включенных в
  материалы научных мероприятий.
  Личный вклад соискателя. Автор принимала непосредственное участие
  на всех этапах работы: отбор и обогащение проб, пробоподготовка исходного
  вещества для аналитических исследований, подготовка материала и его
  изучение на СЭМ (более 500 частиц) и МРСА (более 100 частиц), обобщение
  полученных результатов. Помимо этого, автором проведен анализ
  опубликованных и фондовых материалов по геохимии Au в гипергенных
  условиях, осуществлено сопоставление собственных полученных данных с
  материалами предыдущих исследований по изучению частиц самородного
  золота и его поведения в техногенных объектах.
chairman_dissertation_council.name: Андрей
chairman_dissertation_council.surname: Изох
chairman_dissertation_council.patronymic: Эмильевич
chairman_dissertation_council.position: главный научный сотрудник
chairman_dissertation_council.degree: Доктор геолого-минералогических наук
chairman_dissertation_council.rank: Профессор
chairman_dissertation_council.wos_research_id: O-2456-2013
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 6701523041
chairman_dissertation_council.rinc_id: 60477
chairman_dissertation_council.url: https://www.igm.nsc.ru/index.php/component/comprofiler/userprofile/izokh
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Татьяна
organization_supervisor.surname: Дзюбенко
organization_supervisor.patronymic: Викторовна
organization_supervisor.position: ведущий инженер
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 38.49.19
rubrics.name: Геология рудных месторождений
oecds.code: 01.05.KY
oecds.name: GEOLOGY
speciality_codes.name: Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения
speciality_codes.code: 25.00.11
supervisors.fio: Калини Ю.А.
supervisors.scientific_degree: Доктор геолого-минералогических наук
supervisors.speciality_code: Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Макаров В.А.
opponents.scientific_degree: Доктор геолого-минералогических наук
opponents.speciality_code: Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Юркевич Н.В.
opponents.scientific_degree: Кандидат геолого-минералогических наук
opponents.speciality_code: Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И МИНЕРАЛОГИИ СО РАН; ИГМ СО РАН
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И МИНЕРАЛОГИИ ИМ. В.С. СОБОЛЕВА СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
protection_organization.ogrn: 1065473055713
protection_organization.supervisor_name: НИКОЛАЙ
protection_organization.supervisor_surname: КРУК
protection_organization.supervisor_patronymic: НИКОЛАЕВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И МИНЕРАЛОГИИ СО РАН; ИГМ СО РАН
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И МИНЕРАЛОГИИ ИМ. В.С. СОБОЛЕВА СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
author_organization.ogrn: 1065473055713
author_organization.supervisor_name: НИКОЛАЙ
author_organization.supervisor_surname: КРУК
author_organization.supervisor_patronymic: НИКОЛАЕВИЧ
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения