Круговорот золота в природе (стр. 2 из 4)

Большой круговорот золота

Этот круговорот включает процессы перемещения драгоценного металла в нижних слоях земной коры и в магме. В нем участвуют соединения золота, образующиеся в процессе малого круговорота. В результате дальнейшего погружения осажденные золотосодержащие породы попадают в магматическую область, где они подвергаются воздействию давления и высокой температуры. Переплавленное золото с магмой может быть вновь вынесено на поверхность Земли с образованием гидротермальных месторождений. Другое направление перемещения золота в земной коре связано с его миграцией из ультраосновных горных пород через осадочные в метаморфические породы с выходом на поверхность в виде коренных месторождений.

Таким образом, циклический процесс большого круговорота золота идет при непрерывной подпитке из мантии.

Третий тип круговорота

Появление третьего типа круговорота, в который вовлекается золото, связано с жизнедеятельностью человека, с добычей и потреблением этого драгоценного металла. Золото добывают в 41 стране, и мировыми лидерами являются ЮАР, США и Австралия (рис. 1). По некоторым оценкам, суммарная добыча золота из недр Земли в исторически обозреваемый период превышает 135 тыс. тонн. За последнюю четверть прошлого века в мире было добыто золота в полтора раза больше, чем в предыдущие 25 лет. При этом если с 1985 по 1995 г. примерно 70 % годового прироста добычи приходилось на США, Канаду и Австралию, то с 1995 по 2000 г. не менее 80 % прироста обеспечили Индонезия, Папуа — Новая Гвинея и Перу.

Основные месторождения золота сосредоточены в России, ЮАР и Канаде. Месторождения — это участки горной породы, содержащие золото в повышенной концентрации. Если его количество окупает затраты на добычу, то такие скопления называют промышленными. Минерально-сырьевая база золотодобывающей промышленности слагается из собственно золотых месторождений и комплексных золотосодержащих месторождений, в которых золото входит в состав руд цветных, редких и других металлов в качестве попутного промышленного компонента. В рамках малого и большого круговорота образовались два основных типа месторождений золота: коренные и россыпи.

В качестве примеров коренных месторождений можно привести Синюхинское (Алтай, Россия) и Натальевское (Кемеровская обл., Россия), Юбилейное и Васильковское (Казахстан), Витватерсранд (ЮАР), Керк-ленд-Лейк (Канада), Моро-Вельо (Бразилия), Копперхед (Австралия). По запасам металла коренные месторождения подразделяются на уникальные, крупные, средние и мелкие.

По типу образования коренные (рудные и гидротермальные) месторождения относятся к первичным, в них золото находится в коренной горной породе. Они образовались в ходе большого круговорота как результат кристаллизации металла из горячих водных растворов, образовавшихся при застывании магмы, когда сульфидная магма, содержащая в себе ряд металлов, в том числе и золото, заполняла трещины в образованном силикатной магмой гранитном массиве.

При естественном разрушении золотосодержащих пород коренных месторождений образуются вторичные месторождения, или россыпи — скопления разрыхленных частиц горных пород. По величине запасов россыпные месторождения также подразделяются на уникальные, весьма крупные, крупные, средние и мелкие (схема 1).

В целом россыпные месторождения содержат золота меньше, чем коренные: уникальные россыпные месторождения (запасы золота более 50 т) соответствуют лишь средним коренным, но в россыпях концентрация золота больше. Редко, но случается, что в средних россыпных месторождениях неожиданно обнаруживают богатейшие скопления золота — легендарные «карманы» или «сундуки».

С момента образования россыпь проходит ряд превращений, эволюционируя во времени (рис. 2). В геологии принято выделять три типа россыпей: элювиальные, делювиальные и аллювиальные (или переотложные).

Разрушаясь, породы коренных месторождений под действием меняющейся температуры воздуха, ветра и дождя превращаются в рыхлый материал и образуют россыпи, которые сначала остаются на том же месте, где и материнские породы, и называются элювиальными. Однако под влиянием гравитации и природных факторов материал россыпи отрывается от коренного месторождения и начинает сползать по склону, образуя делювиальную россыпь. Если путь перемещения преграждает протекающая по долине река, то она переносит золото в другое место, где оно, переоткладываясь, образует аллювиальную россыпь.

Как уже упоминалось, не последнюю роль в трансформации коренного месторождения в россыпное играют микроорганизмы, обладающие избирательной аурофильностью, т. е. способностью извлекать из окружающей среды и концентрировать внутри себя золото (схема 2). Они выделяют его из горных пород, переносят в грунтовые воды и укрупняют.

На микроуровне это происходит следующим образом: клеточная стенка бактерии взаимодействует с коллоидными частицами золота при помощи селективно действующих гликопротеидов. В результате на поверхности бактерии собираются частицы металла, затем происходит их перекристаллизация и они укрупняются в десятки раз. Таким образом, бактерия одевается в «шубу» из микрокристаллов золота. Образующиеся бактериальные организмы срастаются в достаточно крупные агрегаты, которые можно выделить. Так возможно сконцентрировать золото, рассредоточенное в коллоидной системе в виде мельчайших частиц. Затем может происходить растворение тонкого золота под действием органических комплексообразователей: золото переходит из нейтрального состояния в ионную форму. Переход ионного золота в коллоидное состояние благодаря стабилизации органическими соединениями происходит в природе самопроизвольно. Довершает процесс рудообразования работа аурофильных бактерий, которые укрупняют и осаждают частицы коллоидного золота.

Коренные и россыпные месторождения существенно различаются по своим свойствам. Как правило, россыпи более доступны: они залегают на поверхности земли, хотя известны случаи, когда их обнаруживают и на больших глубинах. В процессе образования россыпей золото частично механически очищается от примесей, и поэтому в таких месторождениях (особенно аллювиального типа) оно чище рудного и имеет более высокую пробу. Россыпное золото отличается от рудного и внешним видом. В аллювиальных россыпях весь материал подвергался длительному механическому воздействию, в результате которого золото приобретает округлую форму — окатывается, в руде же коренных месторождений обычно распространено угловатое золото. Еще одно отличие — присутствие самородков, которые образуются только при разрушении коренных месторождений. Очень важно, что золото в россыпях находится в свободном виде, и поэтому нет необходимости применять дорогостоящие и трудоемкие процессы дробления и измельчения, буровзрывные работы, которые необходимы при разработке коренных месторождений.

Таким образом, при равном содержании золота для добычи россыпи экономически более выгодны, чем коренные месторождения. Не случайно исторически освоение новых золотоносных районов начиналось с добычи золота из россыпи, а после ее истощения переходили к коренному месторождению. Однако надо отметить, что наряду с достоинствами у россыпного месторождения есть и недостатки: быстрое истощение запасов, небольшие размеры месторождений и их нелокализованность, требующая проведения работ на обширной территории.

В разное время приоритет в разработке золота отдавался месторождениям разного типа (рис. 3). Более ста лет назад из россыпей добывали почти 90 % всего золота. В 70-е гг. прошлого века их доля составляла не более 3-5 %. В последнее время с открытием новых типов россыпных месторождений их вклад в общее производство золота снова увеличился до 14-15 %. Однако основными на сегодняшний день считаются коренные месторождения.

По своему происхождению обособленно стоят крупнейшие золотые месторождения Южной Африки, которые сложены золотоносными конгломератами (сцементированными галечниками). Механизм их образования, вероятно, отличается от описанного выше для коренных и россыпных месторождений и до настоящего времени точно не определен. Исследователи полагают, что в далекий геологический период по галечникам циркулировали золотосодержащие гидротермальные растворы. Другая версия — там первично образовалась морская россыпь, которая впоследствии под воздействием магмы приняла современный вид. Если геологи разгадают загадку образования месторождений Южной Африки, то, возможно, они смогут обнаружить и другие аналогичные им богатейшие скопления золота.

Способы добычи золота

В отечественной практике при открытом способе разработки коренных месторождений глубина карьеров обычно не превышает 200-250 м. Чаще всего золото коренных месторождений заключено в кварцевых жилах разной толщины и длины, которые могут быть одиночными или залегают целыми семействами, образуя рудную зону. Такие месторождения обычно невыгодно разрабатывать открытым способом, так как рудные жилы круто уходят вглубь и с глубиной количество пустой породы увеличивается. На практике при разработке коренных тонкожильных скоплений применяют подземный способ разработки. Трудность добычи золота из коренных месторождений связана еще с высокой твердостью пород, образующих жилу.