УДК 553.661.2 ПИРИТ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ВИТВАТЕРСРАНД

79
УДК 553.661.2
ПИРИТ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ВИТВАТЕРСРАНД (ЮЖНАЯ АФРИКА)
Яблокова Д.А.
Камчатский государственный университет им. Витуса Беринга
Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН
г. Петропавловск-Камчатский
Научный руководитель к.г.-м.н. Округин В.М.
Витватерсранд - одно из самых крупных месторождений золота в мире. Из
этих золотоносных (с высокими содержаниями урана) конгломератов уже
извлечено более 30 тысяч тонн драгоценного металла. Главные рудные минералы – самородное золото, пирит, урановые смолки. Одна из наиболее
интересных особенностей золотоносных конгломератов - присутствие в
кварцевом цементе округлых концентрически зональных образований –
шариков, сложенных преимущественно пиритом. Они получили название
«пиритовая дробь» и «пиритовая картечь» из-за своей формы и размеров
(от n 0.001 до 0.5-1.5 см). В данном сообщении приведены новые данные о
химическом составе, формах выделения пирита, ассоциирующих с ним
минералов и показано наличие определенного сходства с глобулями диоксидов железа из современных гидротермальных систем Камчатки.
Ключевые слова: пирит, месторождения Витватерсранд, Южная Африка,
сферолиты, зональное строение, элементы-примеси
ВВЕДЕНИЕ
Под понятием «месторождения Витватерсранд» в мировую литературу вошла крупнейшая золотоносная провинция, давшая около четверти
всей мировой добычи золота. Месторождения рудного бассейна Витватерсранд разрабатываются с 1886 г., и с тех пор геологами многих стран
опубликованы многочисленные работы, посвященные различным аспектам
проблемы генезиса этих месторождений [2]. Крупнейшие геологи-рудники
П. Рамдор и К. Девидсон были лидерами двух крайних направлений, поразному объясняющих образование месторождений. Рамдор считал золотоносные конгломераты древними россыпями, Дэвидсон предполагал их
гидротермальное происхождение [9]. В настоящее время наметилась четкая тенденция к признанию существования эндогенных источников, как
золота, так и «галек» пирита [7].
80
Яблокова Д.А.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕСТОРОЖДЕНИИ ВИТВАТЕРСРАНД
Рудный бассейн Витватерсранд расположен на территории ЮжноАфриканской Республики, на юге провинции Трансвааль (рис. 1). Месторождения Витватерсранда располагаются к юго-западу от Йоханнесбурга,
занимают площадь около 35 тыс. км2, образуя крупную мульду (прогиб),
вытянутую в северо-восточном направлении на 500 км при ширине около
100 км.
Рис. 1. Геология бассейна Витватерсранд. В геологическом строении месторождения принимают участие отложения системы Доминион-Риф (2.9-2.8), Витватерсранд (2.8-2.7), Вентерсдорп (2.7-2.63) и Трансвааль (2.65-2.05 млрд. лет, соответственно)
(рис. 1) [7].
Месторождения района представляют собой горизонты золотоносных конгломератов различной мощности - от первых метров до нескольких
десятков. Характерной особенностью конгломератов является их состав,
представленный в основном гальками крупнозернистого кварца. Гальки
сцементированы кварцем и пиритом. Среди них встречаются овальные
ПИРИТ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ВИТВАТЕРСРАНД …… 81
гальки пирита различного размера, причем с площадями их развития и связаны повышенные содержания золота. Наряду с кварцем, составляющим
70-80% цемента конгломерата, в нем отмечаются также хлорит и небольшое количество акцессорных минералов: рутил, циркон, монацит, шпинель. Из рудных в основной массе конгломератов присутствуют сульфиды:
пирит, пентландит, пирротин, сфалерит, халькопирит, галенит, арсенопирит.
ОБЪЕКТ, ЦЕЛИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Однако в связи с так называемым окатанным пиритом или пиритовой
«картечью» возникает весьма один важный вопрос, который и побудил нас
к исследованию пиритов месторождения Витватерсранд. Дело в том, что
Округин В.М. в течение продолжительного времени занимается изучением
сульфидов современных гидротермальных систем Камчатки. В таких горячих источниках как Двухъюрточные, Киреунские, Войновские, Перевальные, Дачные, Мутновские присутствуют округлые сферические агрегаты фрамбоиды дисульфидов железа, имеющие определенное сходство с «пиритовой дробью и картечью» Витватерсранд (рис. 2). Имеют ли они общее
происхождение - предстоит еще узнать.
а
б
Рис. 2. Сферолиты пирита Двухъюрточной гидротермальной системы с элементамипримесями As, Hg, Sb (белое). Микрофотографии в: отраженном свете (а), обратно рассеянных электронах (б). 82
Яблокова Д.А.
Задачи данного исследования - изучение химического состава, особенностей внутреннего строения и минеральных ассоциаций пирита одного из месторождений Витватерсранда.
Методы
исследований:
минералогический,
минераграфический,
рентгеноспектральный с электронным зондом и новейшим энерго дисперсионным спектрометром Oxford Instruments X-max 80.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Пирит и его галькоподобные образования в рудах Витватерсранда
изучались многими исследователями, считавшими, что это имеет важное
значение для познания генезиса месторождений (рис. 3). Было установлено, что он имеет полигенное происхождение [9].
Рис. 3. Сферолиты пирита (пиритовая картечь и дробь), месторождение Витватерсранд. Белым цветом выделены гальки кварца, желтым замещение
кварцевых галек пиритом. Цемент представлен кварцем и пиритом.
ПИРИТ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ВИТВАТЕРСРАНД …… 83
Пирит - один из главных рудных минералов месторождения Витватерсранд. По данным наших исследований среди галькоподобных образований пирита выделяются 3 группы:
Рис. 4. Псевдогальки пирита. Микрофотография в отраженном
свете. Py – пирит, Рyr – пирротин.
Рис. 5. Замещение пиритом кварц-хлоритового агрегата; белое – пирит, светло-серое – хлорит, темно-серое – кварц. Микрофотография в обратно
рассеянных электронах.
84
Яблокова Д.А.
Первая группа представлена округлыми образованиями эллипсоидальной формы. Эти псевдогальки отличаются интенсивной микротрещиноватостью, их обломки присутствуют во вмещающей матрице (рис. 4).
а
б
в
Рис. 6. Минеральные ассоциации пирита. Микрофотографии в отраженном свете
(а), в обратно рассеянных электронах (б, в). Py - пирит, Pn – пентландит,
Pyr – пирротин, Cpy – халькопирит, Au – золото.
ПИРИТ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ВИТВАТЕРСРАНД …… 85
Вторая группа - псевдоморфозы пирита по аллювиальным галькам. В
ряде случаев отмечается замещение пиритом кварцевых галек, а также неполное замещение пиритом кварц-хлоритовых агрегатов (рис. 5).
Третья группа - пиритовая дробь – мелкие оолиты и сферолиты пирита, имеющие зональное строение (рис. 7).
а
в
б
г
Рис. 7. Зональное строение пирита, обусловленное неравномерным распределением
элементов-примесей: а, б, в – никеля и мышьяка (светлые зоны); г – элементпримесь кобальт, мышьяк (светлые зоны максимальное содержание Co, As) в
срастании с урансодержащем минералом. Микрофотографии в обратно рассеянных электронах.
86
Яблокова Д.А.
Для пирита месторождения Витватерсранд характерны минеральные
ассоциации с золотом, халькопиритом, арсенопиритом, пирротином и
урансодержащим минералом. Перечисленные минералы образуют как тесные срастания с пиритом, так и находятся в виде микровключений в нем
(рис. 6).
Изучая пирит месторождений Витватерсранд А.Д. Щеглов и Н.И.
Шумская, установили в них следующие элементы-примеси: никель, кобальт и мышьяк [8]. Нами установлено, что эти элементы-примеси распределены вполне определенным образом внутри агрегатов пирита, обуславливая его зональное строение за счет аномального обогащения отдельных
микроучастков (рис. 7).
По данным микрозондового анализа по содержанию элементов примесей выделены две группы пирита: - с примесью мышьяка и никеля; - с
содержанием кобальта и мышьяка (рис. 7).
ВЫВОДЫ
1.
Впервые установлена химическая неоднородность пирита, обу-
словленная зональным распределением таких элементов-примесей как Ni,
Co, As.
2.
Пиритовая дробь и картечь содержит включения не только са-
мородного золота, но и сульфидов (галенит, халькопирит, пирротин, арсенопирит) и уран-содержащих минералов.
3.
Самородное золото представлено двумя формами: свободное –
разнообразные по форме и размерам агрегаты в кварцевом цементе; связанное - включения и срастания с пиритом, пирротином.
4.
Выделено не менее трех генераций пирита, различающихся
своими размерами микроморфологией, степенью катаклаза и реакционными взаимоотношениями с нерудными минералами.
ПИРИТ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ВИТВАТЕРСРАНД …… 5.
87
Пиритовые дробь и картечь золотоносных конгломератов Вит-
ватерсранда обнаруживают определенные черты сходства по микроморфологии, химической неоднородности со сферическими образованиями таких
гидротермальных систем Камчатки как
Двухъюрточная, Киреунская,
Мутновская (Войновские, Перевальные источники, метасоматиты гидротермальных резервуаров скважин Гео-1, Гео-2).
Автор выражает благодарность научному руководителю заведующему лабораторией вулканогенного рудообразования ИВиС ДВО РАН к.
г.-м. н. Округину В.М. за постановку задачи, постоянное внимание, поддержку и непосредственное участие на протяжении всех этапов работы;
сотрудникам лаборатории вулканогенного рудообразования Чубарову
В.М., Философовой Т.М., Полушину С.В., оказавшим неоценимую помощь
в обработке каменного материала и обеспечивших своевременное выполнение анализов.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Генезис рудных месторождений: В 2-х томах. Т. 1. Пер. с англ./ Под ред. Б. Скиннера. – М.: Мир, 1984. – 532 с, ил. – (Науки о Земле).
2.
Константинов М.М. Золоторудные провинции мира – М.: Научный мир . 2006. –
358 с., 8с. цв. вкл.
3.
Некрасов Е.М. Зарубежные эндогенные месторождения золота. – М.: Недра, 1988.
– 286 с.: ил.
4.
Портнов А.М. О возможном гипогенном происхождении конгломератов Витватерсранда //ДАН. 1978. Т. 239. № 3. С. 664-667
5.
Рудные ресурсы и их размещения по геоэпохам. Благородные металлы (металлы
платиновой группы, золото, серебро): Справочное пособ. / Б.И. Беневольский,
И.Г. Ганеев, В.В. Скрипченко и др.; Под ред. Д.В. Рундквиста. – М.: Недра, 1995. 223 с.: ил.
6.
Шило Н.А., Сахарова М.С. Природа пиритовых образований из отложений Витватерсранда // Геология рудных месторождений. 1986. №2. С. 85-89
7.
Щеглов А.Д., Шумская Н.И. О природе «галек» пирита из золоторудных месторождений Витватерсранда (ЮАР)// ДАН. 1995. Т. 340. №5. С. 667-671
8.
Щеглов А.Д. О кварце «Балейского типа» из золоторудных конгломератов Витватерсранда (ЮАР) // ДАН. 1995. Т. 340. №5. С. 521-524
88
9.
Яблокова Д.А.
Щеглов А.Д. О генезисе золоторудных месторождений района Витватерсранда
(ЮАР) // ДАН. 1993. Т. 333. №1. С. 79-82
PYRITE OF THE WITWATERSRAND DEPOSIT (SOUTH AFRIKA)
Yablokova D.A.
Vitus Bering Kamchatka State University
Institute of Volcanilogy and Seismology FEB RAS
Witwatersrand is one of the most large-scale deposits of gold in the world. From
these gold-bearing (with high contents of uranium) conglomerates more than 50
thousand tons of precious metal are already taken. The main ore minerals – native
gold, a pyrite, uranium smolka. One of the most interesting features of goldbearing conglomerates - presence at quartz cement round concentric - zone educations – the balls combined mainly by a pyrite. They received the name «piritovy
fraction» and «a piritovy case-shot» because of the form and the sizes (from n
0.001 to 0,5-1,5 cm). New data on chemical composition and forms of allocation
of pyrite and associating minerals with it are provided in this message.
Keywords: Pyrite, Witwatersrand deposit, South Africa,