авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |

Генезис и минеральные ассоциации золота и платиноидов в месторождениях черносланцевого типа казахстана

-- [ Страница 5 ] --

Нанослой – поверхностная неавтономная фаза характеризуется существенной поглотительной способностью в отношении микроэлементов, чем объясняется активная роль реальных кристаллов (арсенопирита и пирита) в пределах 100-300 нанометрового окисленного слоя. Концентрация полезных компонентов, в том числе благородных металлов, зависит от их кристаллических особенностей, геохимических параметров среды минералообразования и, прежде всего, от температуры и летучести серы в системе. Пределы вхождения золота в НФ на 2-3 порядка превышают величину «истинной» изоморфной емкости кристалла-хозяина (пирита, арсенопирита и др. Обычно такие наночастицы имеют вид наноструктурированных кристаллов с шести-пятигранным очертанием. Ограненные разности имеют размерности с большим диапазоном – от первых нанометров до 100 и более нм. Встречаются они в НФ как пиритов, так и арсенопиритов. Неограненные – сферические полупрозрачные разности с фуллереноподобной структурой чаще встречаются в нанослое НФ арсенопирита и среди шунгита из рудной зоны месторождения Бакырчик. Сферические наночастицы непрозрачные широко развиты в ассоциации с шунгитом рудной зоны месторождений Большевик и Бакырчик. Они обычно заполнены «самородными» металлами: золотом, серебром, платиной, танталом с серебром, медью. Непрозрачные разности представлены «слипшимися» округлыми нанозернами, перерастающими в микрозерна. Встречаются сложные структуры, малоразмерные (первые нм), состоящие из сочетания наночастицы с фуллереноподобной структурой и ограненной нанотрубки. Полупрозрачные и прозрачные, ограненные и сферические наноформы с фуллереноподобной структурой заполнены большим разнообразием наноминералов – сульфиды, арсениды, сульфосоли, оксиды, карбиды благородных, редких элементов.

Из минералов благородных металлов, заполняющих нанотрубки и наночастицы с фуллереноподобной структурой, особое место занимают сульфиды и арсениды: PtS2, PdS2, PtAs2, PdAs2, Pt(As,S)2, Ag3 AsS3, AgAuS и другие. Нередко нанотрубки и частицы с фуллереноподобной структурой (ограненные и сферические) заполнены карбидами благородных металлов: Fe3PtС, Cr2Pt2C. В сферических наночастицах встречены соединения вольфрама – тунгстенит (WS2), Li2WO4 и шеелит CaWO4. Большое количество подобных «микросфер», которые непрозрачны и сложены металлами (самородные) встречено в ассоциации с шунгитом в рудной зоне месторождений Бакырчик и Большевик. Такие частицы часто встречаются среди шунгита рудной зоны и заполнены платиной. Микронные зерна платины состоят из наночастиц размером в несколько нм. Микронные частицы золота имеют вид «слипшихся» округлых наночастиц. Эти структуры демонстрируют тесноту связей нано- и микрозон, характерных для парагенных минерально-рудных ассоциаций (Рис. 2).

Наноструктурированные образования, включающие наноформные минералы благородных металлов на месторождениях Васильевское и Кварцитовые Горки, значительно отличаются от наноструктур Бакырчикского района. На месторождении Кварцитовые Горки больше развиты фуллереноподобные структуры, отличающиеся меньшей размерностью и ограненностью и большей плотностью. Встречаются скопления очень мелких фуллеренопобных структур, стянутых в дендриды. Нанотрубки месторождения Васильевское часто образуют плотные дендритоидные срастания. Все эти структуры сопровождаются углеродными графеноподобными пленками. На многих рисунках видны фрагменты этой взаимосвязи, а также элементы перерастания графеноподобных плёнок в нанотрубчатые или фуллереноподобные структуры).

Основной вывод: 1) применение микро-наноминералогических исследований подтверждает парагенетичность золота, платиноидов и других ценных компонентов не только с сульфидами, но и углеродистым веществом, это является основанием для выявления индикаторной золото-платиноидно-сульфидно-углеродистой парагенетической ассоциации; 2) подчеркивается значительное содержание золота и платиноидов в углеродистом веществе; 3) золото и платиноиды в наноформе имеют минеральное состояние, а в микроформе, преоблает самородное; 4) все наноформные минералы приурочены к поверхности различных наноструктурированных частиц (нанотрубка, фуллереноподобная структура; микроразмерные входят в состав «слипшихся» микросфер).

5. РОЛЬ УГЛЕРОДИСТЫХ МИНЕРАЛОВ И СОЕДИНЕНИЙ В РУДООБРАЗОВАНИИ

5.1 Свойства шунгита

Шунгит – углеродистое вещество, по элементному составу на 90-95 % состоит из углерода. Долгие годы считалось, что шунгиты – дар природы одной Карелии, где он представляет собой основу шунгитового сырья.

В Казахстане шунгит открыт автором в 70-е годы прошлого столетия как минерал, входящий в парагенетическую ассоциацию с сульфидами золоторудных объектов Восточного Казахстана. В последние десятилетия шунгит отмечается на различных по глубине рудонакопления объектах. Шунгит – наиболее карбонизированный антраксолит в группе нафтоидов. Шунгит Казахстанский по многим параметрам сходен с миграционным шунгитом Карелии. Шунгитовое вещество представлено в основном аморфной формой. Электронно-микроскопические данные и электронография определяют наличие, кроме аморфной формы, криптокристаллов графита (до 15 %) и карбина (1-2 %). Морфоструктура шунгита Восточного Казахстана глобулярная в отличие от сфероидальной шунгита Шуньги, но глобули имеют сферическое строение. Шунгит – минерал черного цвета, блестящий с раковистым изломом и стеклянным блеском, характерной побежалостью, изотропный или анизотропный, его твердость по шкале Мооса от 3 до 5 баллов, микротвердость 80-82 кг/мм2, плотность 1,83 г/см3, Т.э.д.с. 26-28мкВ/0С. Рентгенографические исследования свидетельствуют о характерной развитости межслоевого отражения d002, равного 3,5 ангстрем.

5.2 Фуллерены и графены в геохимии эндогенных процессов

По своим сорбционным свойствам, твердый С60 напоминает активированный уголь и сорбирует различные органические соединения или кислород в хемосорбционной или ковалентной формах (H. Werner et.al., 1992). В растворах, фуллерены С60 и С70 разлагаются под действием света и кислорода воздуха даже в таких инертных растворителях, как углеводороды (H. Werner, 1991).

По химическим свойствам фуллерены подобны во многом полициклическим ароматическим углеводородам, они еще в большей степени способны как принимать, так и отдавать электроны, проявляя при этом высокую степень непредельности. Эти свойства и определяют химическое поведение фуллеренов как молекулярных систем, для которых наиболее характерны окислительно-восстановительные процессы с полным или частичном переносом электронов и многообразные реакции присоединения различных групп, частиц и комплексов, в том числе образование экзоэдральных комплексов с переходными металлами.

Металлофуллерены – фуллерены, в которых один или несколько атомов металлов находятся внутри углеродистого каркаса и связаны с ним не только химической, но и топологической связью. Если атом металла находится в виде катиона, то он не может быть извлечен из фуллеренового полиэдра без полного его разрушения, в силу чего они более устойчивы к окислению кислородом воздуха и обладают высокой склонностью к образованию сложных комплексов с переносом заряда. Характерна исключительная подвижность металлофуллеренов вследствие нахождения их, как и фуллеренов, в газообразном состоянии при температуре более 600-900С. Стабильность металлофуллеренов сильно зависит от окислительно-восстановительного потенциала среды в связи с быстрым разрушением их, как и фуллеренов, в присутствии кислорода, и температура разрушения может быть гораздо ниже 6000С.

Фуллерены и металлофуллерены представляют собой уникальные соединения чистого углерода с исключительными миграционными и концентрационными свойствами в высокотемпературной обстановке, которые не имеют конкурентов среди известных химических соединений. Эти свойства определяют потенциальные возможности их участия в различных геохимических процессах, в том числе эндогенного рудообразования.

Экспериментальные работы показывают значительные возрастания относительного выхода фуллеренов с увеличением на четыре порядка энергетического воздействия, благоприятные для более жестких условий, характерных для ударно-взрывных событий. В природе такие ударные и взрывные события, в первую очередь, характерны для алмазоносных кимберлитов и лампроитов, трубок взрыва, редкометалльных и редкоземельных карбонатитов. На золоторудных месторождениях Бакырчикского района, где в рудообразовании принимали участие магматогенные углеродистые флюидизаты (взрывные структуры), в шунгитах нами определены фуллерены С60.

Основной вывод – изучение литературных источников и собственных материалов по фуллеренам и металлофуллеренам, позволяет сделать вывод об их значительном развитии и активном участии в рудообразовании Бакырчикского рудного поля.

5.3 Роль окисленных углеводородов, фулереновых и графеновых наночастиц в накоплении золота и платиноидов на месторождениях «черносланцевого» типа

Многие годы нами фиксируется пространственная и парагенетическая ассоциативность благородных металлов не только с сульфидами, но и с углеродистыми соединениями на месторождениях Бакырчикского рудного района, что позволило автору выделить индикаторную золото-платиноидно-сульфидно-углеродистую парагенетическую минеральную ассоциацию.

Существует две фракции углеродистых соединений – жидкая и твердая. Жидкая представлена эпибитумоидами, которые закономерно распределены в рудной, околорудной и надрудной зонах Бакырчикского рудного поля. Намечена тесная взаимосвязь золота и серебра с окисленными углеводородами, количество которых максимально в богатых рудах. Жидкие углеводороды (в сумме) связаны положительной корреляцией не только с золотом и серебром, но и с рудогенными элементами - As, Sb, Cu, W и петрогенным калием, что отражает участие в процессе оруденения углеродистого флюида. Степень окисленности битумоидов изменяется по вертикали. Углеводороды сульфидных ассоциаций имеют преобладающее содержание карбонильных и карбоксильных соединений, которые в безсульфидных и малосульфидных (надрудных) ассоциациях развиты в значительно меньшем количестве. Твердое углеродистое вещество – шунгит – широко развито в рудном поле Бакырчикского района и содержит общее количество золота и серебра, соразмерное с их содержаниями в сульфидах (до 170-200 г/т.). Электронная микроскопия (при воздействии луча) фиксирует наличие жидкой фракции в виде «Кобра» и «Гриб» - специфических «всплесков» (рис. 3 а, б) полимерной фазы в форме агрегативно-сферических образований различной размерности, объемности, прозрачности и наполненности, чем подтверждается вывод о разложении фуллеренов под действием света в инертных растворителях – углеводородах, которые в рудной зоне Бакырчикского района присутствуют в большом количестве. «Гриб» напоминает взрыв микроатомной бомбы. Для прозрачных участков характерна явно выраженная сферичность. Микродифракционная картина представлена диффузными кольцами со значением межплоскостных расстояний для d1 = 3,27-3,37 ангстрем. Различные стадии заполнения сферических пустот наномерными кристаллитами отражают их многофазность и закономерное изменение состава нанофаз: сульфидные – арсенидные – хлоридные - оксидные. На наш взгляд, этот всплеск – фуллереноподобное вещество в квази-жидком фазовом состоянии.

Как было сказано выше, металлофуллерены обладают исключительной миграционной способностью в сочетании с высокой термической и химической устойчивостью, не имеют конкурентов среди любых соединений-переносчиков металлов, с чем можно связать перенос рудных элементов в трансмагматических флюидах и углеродистых флюидно-магматогенных рудоносных потоках. Последние могли создать крупномасштабные ареалы аномальных концентраций элементов в рудовмещающих черных сланцах, либо принять участие в формировании руд со значительной ролью металлофуллеренов.

Углерод соединяется с различными металлами, образуя большое разнообразие видового состава в нанослое сульфидов и в шунгите рудных, околорудных и надрудных зон Бакырчикского, Боко-Васильевского районов и месторождения Кварцитовые Горки.

Первое наноразмерное твердое соединение углерода с элементами (калием) представлено графипоташиумом (КС8-КС9), которое ассоциирует с шунгитом и сульфидами рудной зоны месторождений Большевик и Бакырчик.

Встречаются полые, не заполненные, одностенные нанотрубки в сопровождении полупрозрачных и плотных частиц с минимальными размерами 5 нм и более, заполненные смесью палладиевого куперита - PdS2 (АSТМ-3-1194) с графипоташиумом - КС8 (АSТМ-27-378). Встречаются объемные углеродистые наноструктурированные образования (см. рис. 3 в, г).

В тесной ассоциации с шунгитом из рудных и околорудных зон в различных наноструктурах представлены наноминералы, в которых углерод имеет химическую связь с металлами в виде карбидов. Карбид железистой платины встречен в рудной зоне месторождения Большевик в наноструктурированном кристалле с фуллереноподобной формой. В околорудной зоне этого же месторождения в крупном нанокристалле (120 х 160 нм) в ассоциации с платарситом Pt(AsS)2 (АSТМ-33-979) и эрлихманитом - (OsS2) (АSТМ-19-882) присутствует фаза карбида железа FeC (АSТМ-3-411). Здесь же встречена плотная (75 х 25 нм) нанотрубка с прилегающими полупрозрачными наночастицами сферической формы (<5 нм), содержащими смесь карбидов платины Al Pt3C0,5 (АSТМ-29-71); Fe3PtC (АSТМ-26-793); Cr2Pt1,7C1-х (АSТМ-8-39) с ауростибитом AuSb2 (АSТМ-8-460) и оксидом серебра AgFe2O3 (АSТМ-11-61),и агрегат «слипшихся» плотных, сферических нанозерен (10 х 20 нм), состоящий из карбидов платины Al Pt3C0,5 (АSТМ-29-71), Fe3PtC (АSТМ-26-793) и осарсита (Os, Ru) AsS (АSТМ-25-895). Карбиды платины очень часто сопровождают коренные и россыпные месторождения платины, развиваясь в виде «реакционных» кайм вокруг самородной платины.

С изменением фракционного состава углеродистых соединений меняются и виды связей углерода с металлами. А первоначально задействованы нанофуллереновые жидкие и твердые фазы, включающие металлы в химически связанном состоянии с серой, железом, мышьяком, кислородом. Затем появляются «твёрдофазные» карбидные связи углерода с металлами, заполняющие наноформные агрегаты, нанотрубки и агрегаты с фуллереноподобными структурами.

Углеродистая «зародышевая плёнка» обладает наивысшей поверхностной энергией. Благодаря высокой поверхностной энергии, углеродистые пленки и их наноструктурированные образования удерживают на своей поверхности или захватывают внутрь нанокластеры в различном минеральном состоянии (сульфиды, арсениды, оксиды или самородные и интерметаллидные соединения).

Графен – минерал углерода, двумерный кристалл, монослой атомов углерода, образованный из гексагональных ячеек. Лист графена в сотни раз тоньше тонкой пленки мыльного пузыря и сам по себе так неустойчив, что не может долго существовать в свободном состоянии. Электроны графена, обладая нулевой эффективной массой, способны туннелировать (проникать) через любые потенциальные барьеры, что обеспечивает им очень высокую подвижность. Такая подвижность электронов в графене обеспечивает высокую теплопроводность (до 5000 Вт/мк). Он прозрачен для света, но достаточно плотен и не пропускает даже самые легкие молекулы гелия. Проявление этих свойств графена мы видим при исследовании наноструктурированных форм, к которым приурочены нанокластеры благородных и других металлов на месторождениях благородных металлов «черносланцевого» типа (Васильевское, Кварцитовые Горки).

Процессы рудообразования проходили со взрывом, что опять же связано с необычным составом флюида, обогащенного углеводородами, способными детонировать. Эти же процессы определили образование магматогенных углеродистых флюидизатов (брекчий), сопровождающих процессы рудообразования, и они же способствовали образованию фуллереноподобных углеродисто-пленочных, пластичных и твердых частиц с фуллереноподобными структурами.

Таким образом, микро-наноминералогические исследования месторождений благородных металлов «черносланцевого» типа позволили установить большое разнообразие минеральных форм благородных металлов, их состояния на нано- и микроуровне и формы связей с углеродистыми соединениями: 1) наиболее крупное золото и серебро встречаются в сульфидах как эндокриптные образования, занимающие дефекты кристалла-хозяина, это обычно самородные металлы или твердые растворы золота с серебром; 2) эти металлы вместе с платиной, палладием и осмием как наноформные встречаются в нанослое сульфидов и в микро-нанослое сопутствующего шунгита в химически связанном состоянии с S, Fe, As, O, C.

Платина, серебро и золото, как самородные металлы микронных размеров имеют масштабное развитие в углеродистом веществе (шунгите) рудных и околорудных зон месторождений Бакырчикского района. Эта масштабность развития благородных металлов в углеродистом веществе требует пересмотра имеющихся технологий извлечения металлов из месторождений «черносланцевого» типа. Необходимо создание новой технологии – нанотехнологии, способной извлечь вышеназванное нано- и микронное золото и платиноиды.

Основной вывод – изучение литературных источников по характеристикам фуллеренов и металлофуллеренов, позволяет сделать вывод о возможном их участии и значительном развитии в рудообразовании Бакырчикского рудного поля. Перенос и накопление рудных компонентов на золото-платиноидных месторождениях «черносланцевого» типа осуществлялся по следующему сценарию:

1. Золото и другие элементы благородных металлов удерживались кислородсодержащими (карбонильными и карбоксильными) углеводородами, количество которых увеличивается в сторону богатых (сульфидных) руд (данные ИКС). Эти углеводороды являются составной частью спиртобензольных эпибитумоидов, имеющих содержания золота в пределах 3-4 г/т. Эксперименты Варшала подтвердили способность кислородсодержащих углеводородов удерживать через кислород золото и другие компоненты. Мысль высказываемая многими исследователями (Кузьмина, Плюснина, 2006), о том, что металлоорганические соединения переносят золото и платиноиды, сомнительна по причине их высокой деструктивности, что было отмечено данными ИКС по исследованию эпибитумоидов месторождения Бакырчик (Марченко, Ищенко, 1989). Эксперименты Т.В. Кузьминой и Л.П. Плюсниной (2004, 2006), основанные на хемосорбции золота и платиноидов на разных фракциях углеродистого вещества, привели к выводу – при росте температуры фракционирования содержание платины в углеродистом веществе жидкой фракции уменьшается, а в твердой – растёт, что свидетельствует о разном характере комплексообразования в них платины. По нашему мнению, уменьшение содержаний платины и золота в жидкой фракции с одновременным ростом в твердой фракции (шунгите) свидетельствует лишь о деструкции металлоорганических соединений, т.е. расплавившееся металлоорганические соединения отдают своё золото и платину твердому углеродистому веществу, которое удерживается им хемосорбционными связями.



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.