Аннотация. Установлено, что ассоциации элементов-примесей в рудах, минералах золоторудных месторождений соответствуют простым или сложным кластерам, последовательность изменения концентраций в которых совпадает с таковой изменения кларковых количеств в земной коре и в составе подавляющего большинства элементов в метеоритах и первичного вещества в Солнечной системе. Кластеры в свою очередь объединяются в группы, подгруппы, периоды периодического закона с известной периодической зависимостью изменения логарифмов концентраций элементов от их атомной массы.

Ключевые слова: золоторудные месторождения, ассоциация, кластер, сложный кластер, элементы-примеси в рудах и минералах, первичное распределение, трансляция самоподобия.

TRANSMISSION OF THE SELF-HARMFUL OF THE SEQUENCE OF THE PRIMARY DISTRIBUTION OF CHEMICAL ELEMENTS IN THE COMPOSITION OF CLUSTERS OF GOLD DEPOSITS

Kokin AV,

The Russian Academy of National Economy under the President of the Russian Federation, South-Russian Institute of Management, Rostov-on-Don

Аnnotation. It has been established that the associations of impurity elements in ores and minerals of gold ore deposits correspond to simple or complex clusters whose sequence of concentration changes coincides with that of changes in clark amounts in the earth’s crust and in the overwhelming majority of elements in meteorites and primary matter in the solar system. Clusters in turn are combined into groups, subgroups, periods of the periodic law with a known periodic dependence of the change in the logarithms of the concentrations of elements on their atomic mass.

Key words: gold ore deposits, association, cluster, complex cluster, elements-impurities in ores and minerals, primary distribution, translation of self-similarity.

Введение

Многочисленные и многолетние исследования геохимии рудных месторождений в России и за рубежом обычно рассматривают сонахождение химических элементов-примесей в составе ассоциаций в рудах и минералах как само собой разумеющееся естественное состояние, не объясняя условий и причин вхождения элементов в устойчивые ассоциации или парагенезисы. При этом достаточно хорошо доказано наличие в разных геологических структурах, разного возраста типичных (можно даже сказать, стандартных) ассоциаций, определяющих тот или иной геохимический (золото-мышьяковый, золото-ртутный, золото-сурьмяный, золото-висмут-теллур-вольфрамовый и т. д.), минеральный (золото-пирит-арсенопиритовый, золото-антимонитовый, золото-киноварный, золото-сульфотеллуридный и др.) тип золоторудных месторождений. Парадокс заключается в том, что вхождение каждого химического элемента в состав ассоциаций в примесях руд, минералах месторождений примесей и ассоциаций должно определяться индивидуальными геохимическими и химическими свойствами, диктуемыми периодическим законом Д.И. Менделеева. Стало быть вхождение конкретного элемента в состав примесей руд, минералов с образованием ассоциаций должно зависеть от каких-то причин, с одной стороны, не противоречащих индивидуальным химическим и геохимическим свойствам элементов, с другой — необходимо принять, также, как само собой разумеющееся, что типичная (стандартная, широко распространённая) ассоциация обладает такими свойствами, которые позволяют интегрироваться в неё элементам, обладающим индивидуальными химическими и геохимическими особенностями. В этом смысле ассоциацию элементов в первом приближении можно относить к системе или кластеру (в рамках системного подхода в синергетике), а отдельные элементы, входящие в неё — подсистемами, коллективные свойства которых отражаются в свойствах системы (ассоциации) или кластера. Т.е. свойства элементов, входящих в ассоциацию, обладают свойствами ассоциации. Но свойства системы, как известно, богаче и разнообразнее свойств подсистем, входящих в неё. Возникает вопрос, а какова вообще причина образования ассоциаций? Ведь на самом деле устойчивость некоторых ассоциаций кажется сомнительной или случайной в сонахождении многих рудогенных элементов золоторудных месторождений, располагающихся в разных группах и периодах периодического закона. И как впервые показано автором настоящего исследования 1 формирование ассоциаций элементов в составе руд золоторудных месторождений представляет собой не эволюционный механизм 2 3, определяющий зональную природу месторождений, а пульсационный 4 5, связанный с особыми коллективными свойствами ассоциаций «диктовать условия» вхождения в них элементов в зависимости от эволюции источников рудообразования 1.

Хрестоматийными являются представления о том, что свойства химических элементов находятся в известной периодической зависимости от их положения в таблице Д.И. Менделеева, их космохимической и геохимической 6 распространённости в земной коре. Элементы, расположенные в конкретных группах периодического закона, таким образом, можно рассматривать, как ассоциации, свойства которых определяют не только совместное нахождение (сонахождение), но и миграцию их в средах, которые также влияют на их коллективные свойства. Например, в золоторудных месторождениях элементы: Cu, Ag, Au; Zn, Cd, Hg; Au, Hg, Tl, Pb; Au, Bi, Sb, As, Te, Se; Au,W; Au, Fe, Co, Ni и платиноидов в том числе 7 образуют ассоциации, которые, как хорошо известно, в условиях полигенности и полихронности рудообразования (а точнее пульсационности 8 5) могут образовывать более сложные комбинации, включающие разные группы элементов периодического закона. Кроме того при попадании сложных по составу руд в гипергенные условия миграция химических элементов при участии органических кислот 9 подчиняется тем же свойствам периодичности и распространённости элементов в земной коре 10, которые наблюдается при образовании руд в эндогенных условиях. Т.е. миграционные способности элементов в составе определённых ассоциаций сохраняют свою особенность сонахождения в разных средах, образуя своего рода устойчивые кластеры. Это как раз та часть нерешенной проблемы, которая связана с природой их образования в составе рудной массы.

Здесь под кластером понимается объединение нескольких химических элементов в ассоциацию (простой кластер) или нескольких ассоциаций в одну (сложный кластер), свойства которого (которых) представляют самостоятельную единицу, обладающую близкими свойствами с входящими в его структуру элементами.

С позиции синергизма кластеры должны обладать коллективными свойствами, которые «наделяют» каждый из входящих в них элемент новыми свойствами общности в процессе миграции от источника к рудному телу (месторождению). Например, в золотрудных месторождениях в ассоциации самородного золота с серебром чаще всего проявляются свойства простого кластера, объединяющего элементы: Au, Ag, Cu. Кстати говоря, и пробность золота в подавляющих случаях в основном связана с наличием серебра и меди. В ассоциации золота с мышьяком, сурьмой, висмутом проявляются свойства сложного кластера, объединяющего элементы разных групп периодического закона: Au, As, Sb, Bi, а в ассоциации золота с платиноидами формируется сложный кластер Au, Pt, Ni, Co 7 и т. д.

Постановка проблемы. Первичная последовательность в распределении химических элементов в Солнечной системе, как известно, связана с периодической логарифмической зависимостью их распространённости от атомной массы. В рамках существующей теории образования планет Солнечной системы наиболее примитивным (не дифференцированным), а стало быть первичным веществом, считаются углистые хондриты С1. В процессе химической эволюции земной коры её вещество было подверженно химической дифференциации с образованием известных разновидностей осадочных, изверженных, метаморфических, метасоматических пород и пространственно генетически или парагенетически связанных с ними руд и минералов. Однако, несмотря на то, что земная кора по своему составу сильно дифференцирована по сравнению с каменными метеоритами, в её составе, в первом приближении, последовательность в распределении кларковых количеств подавляющего большинства элементов близка к каменным метеоритам (углистым хондритам типа С1). Другими словами периодичность в последовательности распределения кларковых количеств в первичном веществе (включая состав Солнечной системы 11) самоподобно транслируется в составе земной коры для подавляющего большинства элементов.

В рамках развития космохимии и геохимии 12 усилиями многочисленных исследований (В. Гольдшмидт, В. Вернадский, Ф. Кларк, Г. Вашингтон, С. Тейлор, А. Беус, Г. Зюссс, Г. Юри, А. Камерон, Э. Андерс, М. Эбихар, К. Таркян, К. Ведеполь, А. Виноградов, А. Ронов, A. Ферсман, А.Ярошевский и др.) дана оценка кларковых количеств элементов в составе Солнечной системы, метеоритов, земной коры, горных пород разного состава. Однако в последовательности распространённости кларковых количеств элементов в химически дифференцированных породах Земли практически (за редким исключением) доминирует тот же закон периодической логарифмической распространённости элементов от их атомной массы. Возникает парадокс, почему в процессе химической и геохимической дифференциации вещества последовательность в распространённости элементов подчиняются всеобщей закономерности, в то время, как химическая дифференциация вещества (в силу разных свойств химических элементов), казалось бы, должна отразиться и на распространённости элементов.

Исследование примесей элементов в составе различных минеральных, биоминеральных образований и живого вещества 13 показало, что на разных исследованных уровнях организации вещества подобный закон также соблюдается, но последовательность в распределении отдельных примесей может нарушаться относительно их первичного распределения в случае влияния особых условий среды или патологий в организме.

Цель исследования. На основе изучения примесного состава руд и минералов, первичных и вторичных ореолов рассеяния золоторудных месторождений рассмотреть особенности их распространённости относительно первичной последовательности их распределения, а в случае не соответствия такой последовательности выявить причины, отклоняющей её от первичного распределения элементов.

Задачи исследования. Изучить последовательность в распределении примесей в рудах и минералах золоторудных месторождений, в первичных и вторичных ореолах в разных геологических условиях.

Методика исследований. В основу исследования положены материалы по примесному составу руд и рудогенных минералов золоторудных месторождений Урала, Северо-Востока РФ, Северного Кавказа. Статистически значимые концентрации в примесном составе руд и минералов учитывались на уровнях превышающих величину 2,5 стандартных отклонения от средних значений кларка земной коры.

Как известно, несмотря на уникальность каждого месторождения, вещественный их состав представлен практически стандартными минеральными и геохимическими типами 14. В полиэтапных, полистадийных и полихронных месторождениях 7 15 разнообразие элементного состава руд и примесей в них покажется не удивительным, поскольку это может быть связано с наложением разных этапов и стадий минералообразования, каждая из которых не только требовала определённых условий (температуры, давления, концентрации, окислительно-восстановительного потенциала и т.д.) но и состава вмещающей среды. При этом ранее образованное минеральное вещество могло служить катализатором или своего рода барьером образования нового 16. Сонахождению разных по свойствам примесей элементов в рудах в одноэтапном и одностадийном процессе могли служить какие-то особые условия, когда ассоциации могли быть основой объединения разных по свойствам элементов в новые коллективные геохимические связи. Установлению таких условий и посвящено настоящее исследование.

Процедура выделения кластеров в исследуемых рудных объектах заключалась в следующем. Вначале в примесном составе руд и/или минералов основных рудных стадий устанавливались ассоциации элементов-примесей из анализа максимального спектра элементов, участвующих в рудообразовании и отличающихся содержаниями выше регионального фона и кларка земной коры.

Под ассоциацией обычно понимается устойчивая и повторяющаяся совокупность элементов с близкими геохимическими свойствами, согласованно ведущими себя в тех или иных вещественных образованиях и характеризующиеся относительно высокими уровнями их накопления 17.

Затем ассоциации элементов объединяются в простые кластеры посредством нормирования по величине стандартной энтропии (ΔS0298 ) из всего спектра элементов, участвующих в рудообразовании.

Важнейшими условиями вхождения элементов в состав минералов и руд являются термодинамические. В основу термодинамических факторов, т.о., была положена величина стандартной энтропии ΔS0f,298 (или ΔS0обр.,298) – Дж/(моль·К), равно как изменение её величины в процессе самопроизвольного образования (минерального или рудного) вещества, находящегося в стандартном состоянии из простых веществ, также находящихся в стандартном состоянии 18 .

Самопроизвольное протекание процесса в рудообразующих системах, находящихся при Р, Т = const, как тоже известно, могут происходить только в условиях, сопровождающихся уменьшением энергии Гиббса:  G=Н–ТS, (ΔG < 0) при достижении равновесия в системе ΔG = 0. И в этом смысле каждый элемент в составе ассоциации должен характеризоваться своим значением величины стандартной энтропии ΔS0298 Дж/моль·К.

Обсуждение результатов исследования. Обычно мелкие по запасам месторождения золота (чаще всего это рудопроявления) формируются в рамках одного этапа и стадии. Как правило это жильные тела с простым вещественным составом, представленным, например, одним золото-пиритовым минеральным типом. В установленном спектре рудогенных элементов, как правило доминирует преимущественно Au, Ag, As, Cu. При этом этот ряд чаще всего выстраивается в направлении увеличения относительных концентраций от золота к меди (в г/т). Также чаще всего он отражает вертикальную регрессивную температурную рудно-геохимическую зональность или зональность отложения в направлении разгрузки гидротермальных растворов. В случае прогрессивной зональности 4 ряд может быть обратным.

Важнейшим параметром вхождения в ряд зональности химического элемента является термодинамическая величина стандартной энтропии (ΔS0298 ). Пронормируем данный спектр основных примесей рудогенных элементов по величине ΔS0298 и получим следующий по убыванию её величины ряд :

Au(47,45) – Ag(42,69) – As(35,1)– Cu(33,3)

Золото в составе руд, как правило, выделяется последним и наблюдается в срастании с рудными минералами стадии. Элементы ряда Au(47,45) – Ag(42,69) – Cu(33,3) образуют простой кластер, представленный побочной подгруппой первой группы таблицы Д.И. Менделеева. В него встраивается мышьяк из пятой группы побочной подгруппы. Т.е. формируется уже сложный кластер.

Проранжируем этот же ряд рудно-геохимической зональности по величине содержаний элементов (кларку) в земной коре (г/т). Кластер выглядит согласованным установленной рудно-геохимической зональности с изменением величины стандартной энтропии и обратным по сравнению с распространённостью элементов в составе земной коры:

Au(0,0043) – Ag(0,07) – As(17)– Cu(47).

Ранговые корреляции элементов в подобном кластере для различных месторождений и рудопроявлений в различных регионах значимы и положительны с вероятностью 90 – 99%. Но, как правило, коэффициенты парной ранговой положительной корреляции для золота уменьшаются в направлении (Au-Ag) – (Au-As) – (Au-Cu) и (Ag-As) – (Ag-Cu).

Таким образом, в одностадийных месторождениях в кластерах наблюдается согласованость зонального распределения основных рудогенных элементов в последовательности изменения величины ΔS0298 и обратной зависимости их концентраций относительно распространённости элементов в земной коре.

В примесном составе пирита проявлений или мелких по запасам месторождений золото-пиритового минерального типа, как правило, устанавливается подобный кластер: Au – Ag – As – Cu. Т.е. в примесном составе рудогенных минералов отражается не только элементный состав руд, но и закономерная последовательность в изменении величины стандартной энтропии и обратная последовательность изменения концентраций относительно кларков земной коры.

В многостадийном Берикульском золоторудном месторождении в пирите-2 16 трансляция самоподобна порядку первичного распределения содержаний элементов примесей (г/т) кларковым количествам земной коры в кластере: Au(120) – Ag(20) – (Cu310) для первой группы побочной подгруппы, кроме положения серебра в нём, но самоподобна для всех элементов этого кластера в халькопирите: Au(10) – Ag(80) – Cu(>1000); самоподобна для элеметов-примесей в пирите-2 в кластерах: As(10000) – Sb(16) – Bi(15); Fe(»1000) – Co(24) – Ni(80).

На полистадийном золото-серебряном месторождении Дальнем (Северное Приохотье) по данным 19 по рудным жилам (от верхнерудных к подрудным) месторождения трансляция самоподобна порядку первичного распределения предельных содержаний элементов-примесей (пределы содержаний, г/т) кларковым количествам земной коры в сложных кластерах: Hg(1-20) – Au(39,6 – 1,0) – Ag(82,8 – 3,0); As(600-200) – Sb(250-150) – Bi(100-5).

В примесном составе арсенопирита одностадийных и полистадийных проявлений золота золото-пирит-арсенопиритового минерального типа для большинства изученных золоторудных месторождений, как правило, также сохраняется обратная зависимость содержаний примесей в нём золота, серебра, меди зависимости изменения величины стандартной энтропии. При этом вертикальная геохимическая зональность изменения примесного состава в пиритах и арсенопиритах подчиняется рудно-геохимической зональности 10 1.

В примесном составе самородного золота на месторождении Дальнем (в скобках пределы содержаний элементов в %) последовательность изменения концентраций обратная: Au (82,0-92,0) – Ag(6-10) – Cu(0,5-3,0) – As (0,1-0,6) по отношению к изменению величины ΔS0298 , поскольку атомы в самородных металлах (железа, серебра, висмута, ртути) характеризуются более компактной структурой с типичной для них металлической связью по сравнению с ионной, например, в сульфидах золоторудных месторождений.

Крупные и уникальные по запасам золота рудные месторождения, как известно, формируются в несколько этапов и стадий в жильных телах и минерализованных зонах дробления. Покажем это на примере уникального по запасам золоторудного Нежданинского месторождения в Якутии, сформированного в рамках наложения разновозрастных минеральных стадий: золото-пиритовой, золото-пирит-арсенопиритовой, золото-галенит-сфалеритовой, золото-сульфоантимонитовой, антимонитовой, шеелитовой и, возможно (предполагается на уровне корневых фаций) золото-сульфотеллуридной. Кроме того на месторождении установлена ассоциация платиноидов 7. А поскольку золото участвуют в большинстве стадий минералообразования (практически является сквозным элементом), содержится в составе примесей разных по составу рудных минералов становится понятным, насколько уникальные условия сложились на месторождении, приведшие к наличию уникальных запасов золота в нём.

Установленный на месторождении среднестатистический спектр основных элементов-примесей, образующих значимые концентрации в составе руд и сквозных (участвущих в составе разных стадий) минералах (пирите, арсенопирите) включает следующий их набор: Au, Ag, Сu, As, Co, Ni, Sb, Bi, W, Zn, Pb, Hg, Сd, Pt.

В первичных ореолах в верхней части месторождения постоянно обнаруживается меньший спектр значимых концентраций элементов:Au, Ag, Сu, As, Co, Ni, Sb, Zn, Pb.

Во вторичных ореолах месторождения обнаруживается подобный набор элементов, установленный в первичных ореолах.

Пронормировав спектр элементов относительно величины стандартной энтропии (ΔS0298 ) в руде полистадийного Нежданинского месторождения 7 15 1, выделим ассоциации направленного изменения её значения:

  1. Au(47,45) – Ag(42,69) – Cu(33,3) – по закономерному уменьшению величины ΔS0298 элементы объединяются в составе ассоциации простого кластера первой группы побочной подгруппы периодического закона с обратным направлением изменения концентрации не только в рудных телах (обычно в рудах довлеют содежания меди над серебром, а серебра над золотом), пирите, арсенопирите, но и содержаний в земной коре 11 по А.П. Виноградову (1962). Таким образом образуется простой и типичный для золото-пиритового минерального типа кластер (г/т): Au(0,0043) – Ag(0,07) – Cu(47), номированный по содержаниям элементов в земной коре, а также соответствующий порядку распространённости их в составе рудной массы, пирите, арсенопирите;

  2. As (35,1) – Sb(42,44) – Bi(56,9) – [Au(47,45)] – элементы As, Sb, Bi объединяются в ассоциацию сложного кластера пятой группы побочной подгруппы и первой группы (Au) периодического закона. Зависимость изменения ΔS0298 по отношению к содержаниям элементов в составе руды и земной коры (г/т) для этого кластера также обратная: As (1,4) – Sb(0,5) – Bi(0,009). Ассоциация типична для золото-антимонитового, золото-сульфоантимонитового и золото-сульфотеллуридного минерального типов. Золото (здесь и далее) выделено в квадратных скобках, как элемент, не согласующийся с направлением изменения ΔS0298 в данном кластере, но его положение в ассоциациации доказывается срастанием золота с сульфосолями As, Sb. Коэффициент положительной парной ранговой корреляции в рудах (за редким исключением) уменьшаяется в направлении: (As-Sb) – (As-Bi) – (Sb-Bi), а золота: (Au-As) – (Au-Sb) – (Au-Bi). Вариация коэффициента парной ранговой корреляции наибольшая для Bi в силу не всегда установленных значимых концентраций этого элемента особенно в составе руд верхних горизонтов месторождения;

  3. Hg(76,1) – Pb(64,9) – Bi(56,9) – [Au(47,45)] элементы объединяются в ассоциацию и кластер шестого периода и нижнего полупериода периодического закона. Зависимость изменения ΔS0298 по отношению к содержаниям элементов в составе руды и земной коры (г/т) для этого кластера прямая: [Hg(0,83)] – Pb(16) – Bi(0,009) – Au(0,0043), если не считать положение Hg в кластере в связи с известным принципом Гаркинса, нарушающего общую зависимость распространённости элементов от их массы в связи с тем, что распространённость элементов чётно-чётных номеров таблицы Д.И. Менделеева обычно больше (в этом кластере это касается именно ртути), чем нечётных. Но положение ртути в кластере выделено условно на данном месторождении в связи с низкими (зачастую не значимыми) концентрациями. При этом таллий систематически не определялся в составе руды, но он явно должен был присутствовать, хотя и в незначимых концентрациях. Элементный состав сложного кластера отвечает одновременно золото-ртутному, золото-висмутовому геохимическому и золото-ртутно-киноварному минеральному типу. Коэффициенты положительной парной ранговой корреляции золота уменьшаются в составе руды в направлении (Au-Bi) – (Au-Pb);

  4. [Au(47,45)] – Hg(76,1) – Cd(51,76) – Zn(41,59) – элементы объединяются в ассоциацию сложного кластера второй группы побочной подгруппы и первой группы побочной подгруппы периодического закона. Зависимость изменения ΔS0298 по отношению к содержаниям элементов в составе руды для этого кластера как и в составе земной коры обратная: Hg(0,83) – Cd(0,13) – Zn(83). Опять-таки за исключением положения в кластере Hg по той же причине правила Гаркинса. Ассоциации и кластеры 3, 4 – типичны для золото-свинцово-цинковой, золото-ртутной ассоциаций галенит-сфалеритового и золото-киноварно-ртутного минерального типа;

  5. [Au(47,45)] — As(35,1) – Сo(30,4) — Ni(29,86) — элементы объединяются в ассоциацию и сложный кластер четвертого периода верхнего (Сo, Ni) и нижнего (As) полупериодов. Зависимость изменения ΔS0298 по отношению к содержаниям элементов в составе руды для этого кластера также обратная, как и для земной коры: [Au(0,0043] — As(1,7) – Сo(18) — Ni(58). Однако концентрации As в составе руд обычно выше содержаний Co и Ni, поскольку ассоциация сложного кластера относится к мышьяковому геохимическому и арсенопиритовому минеральному типу. Как правило именно арсенопирит поздних стадий содержит повышенные концентрации Сo, Ni и Au. Возможно с кластером Ni – Pd – Pt связаны повышенные концентрации Pt, установленные на месторождении 7.

В некоторых рудах и примесях в минералах отдельные элементы, входящие в кластеры, по количественным значениям могут отличаться от распределения кларковых количеств земной коры (например, Co относительно никеля в составе пирита Сарбайского скарново-магнетитового месторождения, в составе пирита и халькопирита Дергамышского месторождения 20 и некоторых рудах других кобальт-содержащих месторождений).

  1. Непосредственно «золотой» кластер во всех без исключения золоторудных месторождениях представлен (по химическому составу и пробности самородного золота) ассоциацией (кластером) первой группы побочной подгруппы периодического закона: Au» Ag> Cu, в которой зависимость величины ΔS0298 прямая: Au(47,45)-Ag(42,69)-Cu(33,3) с направлением изменения содержаний главных примесей в нём, но обратная распространённости элементов в составе земной коры.

Самородное золото золото-ртутных месторождений может образовывать более сложный кластер, но в нём непременно сохраняется также прямая зависимость содержаний примесей в нём от величины ΔS0298: Hg «Au» Ag> Cu. Такой кластер включает элементы первой и второй групп побочных подгрупп периодического закона. Однако распространённость этих же элементов в составе земной коры по А.П. Виноградову (1962) обратная: Hg(0,083) – Au(0,0043) – Ag(0,07) – Cu(47). Кроме Hg, распространённость которой должна быть ниже золота, но по правилу Гаркинса чётно-чётный порядковый номер Hg «выбивает» этот элемент из общей зависимости уменьшения распространённости элемента от его атомной массы. Т.е. трансляция самоподобия распространённости элементов в земной коре на уровень примесей в золоте соблюдается с учётом даже таких нюансов периодического закона.

Можно воспользоваться аналогичной процедурой нормирования установленного спектра элементов для первичных и вторичных ореолов. Зависимости ΔS0298 и распространённость элементов относительно земной коры будут аналогичными для руд, но с меньшим количеством элементов-участников в составе кластеров в силу того, что не все элементы подвергались определению в первичных и вторичных ореолах.

Для иллюстрации зависимости соответствия выявленной выше закономерности на примере вторичных ореолов рассеяния воспользуемся данными, полученными авторами 21 22 при изучении золото-скарновой минерализации на северном фланге Тырныаузского рудного узла, таблица.

Элементы в кластерах, нормированные по максимально установленным содержаниям во вторичных ореолах (г/т) северного фланга Тырныаузского рудного узла 21 4 и вписывающиеся в структуру периодического закона в рамках последовательности изменения кларков земной коры по А.П. Виноградову 11.

Группы периодического закона Группа железа
I II III IV V VI
Сu(500) Zn(600) V(50) Cr(600) Mn(2000) Fe>1000 Co(50) Ni(500)
Sr(150) Ga(22) Ge(2) As(1000)
Ag(10) Cd(10) Mo(8)
Ba(1000) In(2) Sn(50) Sb(300)
Au(8,2) Hg(?) W(10)
Tl(1,5) Pb(500) Bi(15)

Примечание: ртуть не определялась в связи с низкой чувствительностью анализа.

Таким образом, элементы-примеси вторичных ореолов чётко располагаются в составе ассоциаций (кластеров) в соответствующих группах и периодах периодического закона, а их концентрации практически согласуются с последовательностью изменения средних содержаний (кларков) земной коры. Исключение из правила составляет барий, концентрации которого не подчиняются закону уменьшения распространённости элементов относительно атомной массы в составе кластера второй группы главной подгруппы, как впрочем и в составе земной коры, опять-таки по причине правила Гаркинса.

В примесном составе разного по пробности самородного золота в скарновых рудах северных флангов Тырнаузского рудного узла в составе Загыркольской зоны, таблица 7 21 выделяется сложный кластер Au»AgTe, пооследовательность распределения элементов в котором соответствует таковому для кларков земной коры. В усреднённом составе сложного по элементному составу золота примеси группируются в простой кластер Au>Ag и сложные кластеры AlO, Ca >Mn<Fe, последовательность изменения концентраций в которых совпадает с последовательностью изменения содержаний в земной коре.

Для подавляющего числа групп самородных металлов (по классификации IMA, Mills et.tal., 2009 23) последовательность изменения величины ΔS0298 в их примесном составе подобна или обратна последовательности изменения содержаний в них элементов и распределения кларковых количеств в земной коре.

Выводы.

  1. Сонахождение главных рудогенных элементов в составе руд, минералов, а также миграция их в составе первичных и вторичных ореолов различных минеральных типов золоторудных месторождений не определяется случайными ассоциациями. Они образуют простые и сложные кластеры, природа которых связана обратной или прямой периодической зависимостью между величиной стандартной энтропии и распространённостью элементов в составе земной коры. В свою очередь последовательность в распределении концентраций химических элементов в составе земной коры, как известно, отвечает закону их первичной периодической космохимической распространённости элементов от их масс.

  2. Такое явление может рассматриваться как трансляция самоподобия последовательности первичного космохимического распределения атомов химических элементов в составе кластеров золоторудных месторождений вне зависимости от условий их образования.

  3. Кластеры соответствуют периодическому изменению свойств элементов, а элементы в них – периодической распространённости от атомных масс в составе групп и периодов периодического закона вне зависимости от относительных величин концентраций элементов в исследуемых золоторудных объектах.

  4. Образование сложных кластеров в многостадийных золоторудных месторождениях связано с вхождением основных рудогенных элементов в кластеры из других групп и периодов таблицы Д.И. Менделеева в строгом соответствии закону периодического изменения величины стандартной энтропии и обратной или прямой по отношению к ней зависимости распространённости химических элементов в составе земной коры.

  5. Поскольку формирование рудно-геохимической зональности подчиняется кластерной природе образования ассоциаций (кластеров) основных рудогенных элементов, то их миграция в направлении от источника рудообразования к месту формирования руд также определяется кластерной природой. При этом свойства отдельных химических элементов в кластерах находятся в подчинённой зависимости от коллективных свойств ассоциаций и кластеров.

  6. При образовании полигенных и полихронных месторождений возникает возможность выделения стадий (и прочтения истории рудообразования) посредством ранжирования элементов выявленной рудно-геохимической зональности по величине стандартной энтропии и их распространённости в составе земной коры. Но эти стадии скорее всего отвечают дискретному (пульсирующему в пространстве месторождений) механизму рудоотложения в рамках стандартных условий, отвечающих термодинамическим свойствам элементов (стадартной энтропии), периодическим свойствам распространенности элементов в составе земной корыв в рамках периодического закона Д.И. Менделеева.

  7. Процесс миграции химических элементов при формировании руд, первичных и вторичных ореолов (т.е. в разных средах) в любом случае представляется простым или сложным кластером, включающим рудогенные элементы, которые вне зависимости от их содержаний формируют групы и периоды периодического закона.

Таким образом, в приведённых сравнительных данных по изменению фундаментальных значений стандартной энтропии (ΔS0298), средних содержаний элементов в составе земной коры для примесей руд и отдельных минералов золоторудных месторождений соблюдается закон периодичности в последовательности (прямой или обратной) изменения стандартной энтропии и содержаний элементов в земной коре. Если для отдельных элементов этот закон не соблюдается значит на то могут существовать определённые причины (геологические – полигенность и полихронность рудообразования; геохимические – большая распространённость чётно-чётных элементов относительно нечётных, генетические – участие разных источников рудообразовния; термодинамические – регрессивный или прогрессивный процесс рудообразования и т.д.), которые можно установить. Как показали авторские исследования этот закон соблюдается на разных уровнях организации неживого и живого вещества 13. А следствием этого закона является формирование прямой или обратной рудно-геохимической зональности 1 14, которая отражается в составе кластеров, входящих в группы, подгруппы и периоды периодического закона.

Практическое значение полученных результатов исследования. Трансляция самоподобия (прямая или обратная) первичного распределения элементов в составе примесей и руд минералов золоторудных месторождений открывает новые возможности в рудно- и минералого-геохимических исследованиях рудных месторождений, их первичных и вторичныхореолов. А именно:

  1. в выделении кластеров значимых концентраций примесей химических элементов в рудах и минералах золоторудных месторождений по предложенной методике или простом принятии следствия трансляции самоподобия первичного распределения элементов в рудопроявлениях и месторождениях периодическому закону в рамках ассоциаций, входящих в группы, подгруппы и периоды периодического закона;

  2. выделение в спектре руд и минералов примесей широкого комплекса значимых концентраций элементов-примесей позволит по ограниченным поисковым признакам выделить кластеры отвечающие минеральным и геохимическим типам рудообразования;

  3. наличие сложных кластеров элементов-примесей в составе руд и минералов, а также наличие золота в разных по составу кластеров может указывать на полистадийность и полихронность рудообразования, как правило характерных для крупных по запасам золота рудных объектов и понять природу формирования рудно-геохимической зональности.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Кокин А.В. Рудно-геохимическая зональность эндогенных рудных месторождений как следствие распространённости, периодичности и термодинамических свойств элементов// Вестник Пермского университета. Геология, 2015, вып.3 (28), с. 43-55. ↩ ↩2 ↩3 ↩4 ↩5

  2. Коржинский Д.С. Теория метасоматической зональности. М., Наука, 1982, 104с. ↩

  3. Коржинский Д.С. Кислотно-основное взаимодействие в минералообразующих системах// Теория процессов минералообразования: избранные труды. М.:Наука, 1994, с. 6-19. ↩

  4. Рундквист Д.В., Неженский И.А. Зональность эндогенных месторождений. - М.:Недра, 1975, 182с. ↩ ↩2 ↩3

  5. Кучеренко И.В. Теории, гипотезы гидротермального породо-рудообразования и реальность: факты и аргументы // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов, 2015, т. 326, №10, с. 99-119. ↩ ↩2

  6. Щербаков Ю.Г. Периодическая система и космогеохимическое распределение элементов // Геология и геофизика, 1982, №1, с. 77-84. ↩

  7. Алпатов В.В., Гамянин Г.Н., Коробейников А.Ф. Нежданинское уникальное (платиноидно) золоторудное месторождение // Геол. рудн. Местор, 2007, т. 14, №5, с. 730-740. ↩ ↩2 ↩3 ↩4 ↩5 ↩6

  8. Смирнов С.С. О современном состоянии теории образования магматогенных рудных месторождений// Записки всесоюзного минералогического общества. Вторая серия, 1947, ч. 76, вып.1, с. 23-36. ↩

  9. Росляков H.A. Геохимия золота в зоне гипергенеза // Новосибирск, Изд-во Наука, 1981, 238 с. ↩

  10. Кокин А.В. Оценка перспективности рудных объектов. Ростов-на-Дону, ООО «Ростиздат», 2005, 384с. ↩ ↩2

  11. Войткевич Г.В., Кокин А.В., Мирошников А.Е. Прохоров В.Г. Справочник по геохимии. - М.: Недра. -1990. - 480с. ↩ ↩2 ↩3

  12. Войткевич Г. В. Проблемы космохимии / Отв. Ред. А.А. Сучков; Рост. гос. ун-т им. М. А. Суслова. — : Изд-во Рост. ун-та, 1987. — 336 с. ↩

  13. Кокин А.В., Слюсарь А.В., Шумакова Г.Е., Cохранение информации о первичной распространённости химических элементов на разных уровнях организации вещества// Научный журнал ‘‘Globus’’ мультидисциплинарный сборник научных публикаций. XXII международная научно-практическая конференция «Достижения и проблемы современной науки» (04 августа 2017г.). 1 часть. С-Пб: 2017. с. 5-17. ↩ ↩2

  14. Кокин А.В. Парада С.Г. Минеральные типы как отражение единой рудно-геохимической зональности золоторудных месторождений (на примере Якутии и Кавказа)// Грозненский естественно-научный бюллетень, 2016. №3(3). С. 69 -76. ↩ ↩2

  15. Гамянин Г.Н. Взаимоотношение минералов как критерий полиформационных  месторождений // Минералы, горные породы и месторождения полезных ископаемых в  геологической истории. Л.: Наука, 1985, с. 149-158. ↩ ↩2

  16. Перельман А.И. Геохимия. М., Высшая школа, 1979, 430 с. ↩ ↩2

  17. Geochemical association, http://www.vsegei.ru/ru/info/geodictionary/article.php?ELEMENT_ID=45399)] ↩

  18. Краткий справочник физико-химических величин/ Под ред. К.П. Мишенко и А.А. Равделя. Л., Химия, 1974, 200с. ↩

  19. Кравцова Р.Г. Геохимия и условия формирования золото-серебряных рудообразующихсистем Северного Приохотья// Автореф. докт. дисс. Иркутск, 2005. 23с. ↩

  20. Масленников В.В., Целуйко А.С., Масленникова С.П. Применение метода Ла-ИСП-МС для разработки минералого-геохимических критериев сульфосодержащих руд месторождений чёрных и благородных металлов. Материалы 67-й научн. конференц., секция естественных наук. 1984. - Наука ЮурГУ. с. 437-444. ↩

  21. Парада С.Г., Ю.В. Попов, Столяров В.В. Новый тип золотого оруденения Тырныаузского рудного узла (Кабардино-Балкарская республика)//ДАН 2017, том 477, № 1, с. 1–4. ↩ ↩2 ↩3

  22. Столяров В.В., Парада С.Г., Попов Ю.В., Назаренко А.В. Типоморфизм самородного золота из скарнов Тырныаузского рудного узла (Кабардино-Балкарская республика)// Наука Юга России (Вестник Южного научного центра). 2016. Т. 12, №1. с. 32-42. ↩

  23. Stuart J. MILLS1, Fred´ eric ´ HATERT, Ernest H. NICKEL, Giovanni FERRARI. The standardisation of mineral group hierarchies: application to recent nomenclature proposals// Eur. J. Mineral. 2009, 21, 1073–1080 Published online October 2009. ↩