Изучение распределения золота в геологических пробах месторождения Акбакай



Ключевые слова: проба, жила, содержание золота, месторождение, пробирный анализ, распределение золота

Актуальность освещаемой темы заключается в том, что при определении содержании золота в горных породах погрешности результата опробования обусловлены в первую очередь неоднородностью распределения металла в объекте исследования и в объеме материала анализируемых проб, и этим фактом объясняется отсутствие воспроизводимости и точности результатов анализа, неповторимость проб и навесок. С неоднородностью распределения благородного металла связана проблема определения содержания этого металла в горных породах и рудах, которая включает вопросы представительности пробоотбора, достоверности результатов опробования, ураганных проб, методики анализов и множество других вопросов и проблем точности, контроля качества геологических работ.

Золоторудное месторождение Акбакай находится в Жамбылской области Республики Казахстан. История геологического изучения района месторождения охватывает период с начала 50-х годов до 1982 г. Месторождение было открыто в 1969 году Жетысуйской золоторудной экспедицией при проведении детальных поисков золота (Дуйсенбеков Д. Д. и др.). В последующие периоды времени проводились работы по доразведке, пересчету и утверждению запасов. В настоящее время месторождение отрабатывается подземным способом, подэтажно-камерной системой разработки с торцевым выпуском руды, ведутся эксплоразведочные работы. Компания недропользователь АО «АК Алтыналмас», является крупным производителем золота на территории Республики Казахстан, использующим в производстве работ передовые технологии в области геологоразведки, добычи и обогащения золотоносных руд.

Район месторождения Акбакай является частью крупнейшей в Казахстане геологической структуры — Чу-Балхашского антиклинория. В составе его выделяются Жалаир-Найманская и Сарытумская геосинклинали, разделенные узкой Жельтауской геоантиклиналью. Главнейшей структурой, определившей геологическое развитие и металлогению его, является Жалаир-Найманская зона глубинных разломов. Месторождение Акбакай локализовано в узле сопряжения Сарытумской и Жалаир-Найманской геосинклиналей вблизи глубинных разломов [1].

Акбакай-Кенгирское рудное поле расположено в юго-западном экзоконтакте Жельтауского гранитного массива и охватывает блок палеозойских пород, в котором центральное положение занимает Кызылжартасский диорит-гранодиоритовый интрузивный массив и его более мелкие сателлиты среди терригенных пород дуланкаринской свиты. Границами указанного блока являются Кашкимбайский разлом с юго-запада, Кенгирский — с северо-востока, Кызылжартасский с севера и Южно-Кенгирский с юга. Собственно, месторождение Акбакай и его восточный фланг локализованы в пределах южной части Кызылжартасского интрузива, прорванного здесь широтным Акбакайским дайковым поясом.

Основным полезным ископаемым для района и Акбакай-Кенгирского рудного поля являются коренные (гидротермальные, среднетемпературные) объекты золота. В пределах рудного поля выделяются средние и мелкие по запасам золота эксплуатируемые месторождения Акбакай, Карьерное, Бескемпир, Аксакал, а также разведываемые Думан-Шуак, Кенжем, Кенгир и др. К западу и северо-западу от рудного поля на территории района известно среднее по запасам месторождение Светинское, мелкие объекты Кокпар, Андасай, Сарытас, а также Ушкудукская группа золотопроявлений. К юго-западу от рудного поля располагаются месторождения Олимпийское, Алтынтас и др.

Месторождение Акбакай расположено в пределах вытянутого в широтном направлении блока пород Кызылжартасского массива шириной около 1км и длиной 3,6км. Южной границей этого блока является Бескемпирский разлом, западной — Западно-Акбакайский разлом, а восточной — контактовая зона Кызылжартасского интрузива с Жельтауским гранитным массивом.

Главными элементами геологического строения Акбакайского месторождения являются:

1) вмещающие породы диорит-гранодиоритового состава, являющиеся компетентными породами, как для выдержанного трещинообразования, так и для гидротермально-метасоматического рудообразования;

2) проявление в несколько этапов трещинных разрывных структур;

3) внедрение по трещинам разновозрастных дайковых образований;

4) проявление вдоль трещинных структур (зон) многостадийного гидротермального процесса с золотоотложением [1].

Как установлено за многолетний период геологического изучения месторождения главным структурным рудоконтролирующим фактором является Акбакайский дайковый пояс, который в основном локализован в южной приконтактовой части Кызылжартасского интрузива. В этой части интрузив сложен преимущественно среднезернистыми гранодиоритами, в ограниченном количестве — кварцевыми диоритами. Эти две разности имеют постоянные переходы между собой.

В возрастной последовательности в составе близширотного дайкового пояса выделяются:

1.Дайки Кызылжартасского комплекса, представленные микродиоритами, диоритовыми порфиритами и кварцевыми диоритовыми порфиритами. Эти дайки имеют развитие в пределах Кызылжартасского массива, вблизи гранитов Жельтау они метаморфизированы.

2.Дайки постверхнедевонского дайкового комплекса:

‒ гранодиорит-порфиры и гранит-порфиры;

‒ лампрофиры (спессартиты, керсантиты, одиниты) и диабазовые порфириты, эти дайки пространственно тесно связаны с рудными телами;

‒ лампрофиры вариолитовой структуры, также тесно связаны с рудными телами, по возрасту являются внутрирудными.

Все известные в пределах Акбакайского дайкового пояса рудные тела представляют собой классический пример жильных месторождений, залегающих в интрузиве. Жилы выполняют субширотные нарушения II и IV систем, соответственно выделяются крутопадающие и наклонные жилы. Рудные тела контролируются дайками лампрофиров и диоритовых порфиритов, локализуясь в их контактах или внутри даек, реже отходят на небольшое расстояние от них. Все жилы имеют северное падение, углы падения составляют 60–70° и 75–80° для крутых и 40–50° для наклонных.

Кварцевые жилы месторождения Акбакай выполняют субширотные трещины и контролируются дайками лампрофирового состава. Всего на месторождении разведано 15 жил (Рис. 1) с балансовыми рудами промышленных категорий: Главная, Фроловская, Тукеновская, Октябрьская, Юбилейная-60, Пологая-1, Пологая-4, Пологая-6, Глубинная, Южная, Золотая, Фроловская-2, Пологая-6 бис, Дайковая, Диагональная. К крутопадающим можно отнести жилы Главную Фроловскую и Фроловскую-2, имеющих углы падения 75–80°. Жилы Тукеновская, Октябрьская, Золотая, Южная и Диагональная в основном имеют крутые углы падения в диапазоне 60–70°, однако на отдельных участках выполаживаются до 45–50°. Жилы Юбилейная-60, Глубинная, Пологая 1, 4, 6 и 6 бис имеют преимущественно углы падения 45–60°. Жила Дайковая — 20–40°. Все жилы имеют северное падение [2].

Рис. 1. Схема расположения жил месторождения Акбакай

Поперечное строение жил достаточно простое. Центральная часть сложена одной, редко двумя стержневыми кварцевыми жилами небольшой мощности (первые десятки см). Они окаймляются зальбандами березитов мощностью до 1,0 м, реже более метра. В контур рудного тела может входить и гидротермально измененная часть дайки. В западной части жилы Глубинной на горизонте 180м рудное тело нацело представлено дайкой. Контакты кварцевых жил с березитами — четкие, а березитов с гранодиоритами тоже достаточно четкие, выделяются визуально и маркируются тонкими трещинками с глинкой трения. Иногда по простиранию кварцевая жила имеет пережимы, вплоть до полного исчезновения. Тогда рудное тело представлено только березитами, как правило, с бедным оруденением.

В целом морфологию рудных тел можно охарактеризовать как достаточно простую, но изменчивую по мощности. Повышенные мощности наблюдаются на небольших по протяженности отрезках жил и в местах сопряжения жил. Очень редкие случаи выдающихся мощностей (до 9,0 м) устанавливаются, в основном, при малоамплитудных дизъюнктивных нарушениях, образующих «сдвоение» жилы в поперечном сечении.

При довольно простой форме рудных тел распределение золота в них крайне неравномерно. Чаще всего содержания золота в сечениях рудных тел колеблется от 2,1 г/т до 32 г/т, реже от 1г/т до 2 г/т и от 32,1 г/т до 100–500 г/т. В отдельных пробах зафиксированы выдающиеся содержания золота до первых кг/т. Рассматривая в общем плане распределение золота в плоскости рудных тел можно отметить, что обогащенными являются их центральные части. На фоне этой общей закономерности выделяются локальные участки богатых руд. Размеры их составляют в поперечнике от первых метров до 40–50 м, редко более. Опыт эксплуатации месторождения показал полное соответствие геологических границ рудных тел фактически наблюдаемому рудораспределению. В геологических границах сосредоточены практически все повышенные концентрации золота. Вне их слабо гидротермально измененные породы содержат, как правило, до 1,0 г/т золота.

Руды месторождения Акбакай по степени окисления подразделяются на первичные сульфидные и слабоокисленные. В настоящее время второй тип руд полностью отработан. Фактически оставшиеся в недрах запасы представлены только первичными рудами. Минералогический состав первичных руд достаточно прост. Основными рудными минералами являются арсенопирит, пирит, золото, сфалерит, халькопирит, антимонит, галенит, блёклая руда, из которых на первых двух минералов приходится более 75 % их объема. Содержание сульфидов на верхних горизонтах месторождения составляет 7–10 %, уменьшаясь с глубиной по крутопадающим жилам до 4–5 % и в пологопадающих — до 1,5–2,5 %.

Золото и серебро являются единственно ценными элементами в рудах. Основная часть золота (до 80 %) находится в свободной форме в кварце. «Связанное» золото с сульфидами в тонкодисперсной форме (в основном с арсенопиритом и пиритом) составляет в крутопадающих жилах 17–18 % и в пологозалегающих жилах — 5–6 %.

Золото распределено в рудах крайне неравномерно. Оно присутствует в рудах в виде зёрен, прожилков и плёнок. Размеры выделений золота от субмикроскопических до 2мм, в единичных случаях до 0,5 см.

Исходя из минерального состава месторождение Акбакай следует отнести к золото-сульфидно-кварцевой формации.

Основным видом определения содержании золота в рудах и горных породах, результаты которого используются при подсчете запасов, является пробирный анализ. По принятой в настоящее время классификации, он соответствует 3-й категории точности определения содержании золота в рудах. Для выполнения пробирного анализа по геологическим пробам месторождения Акбакай используется следующая схема работ. Геологическая проба весом 4–5 кг сушится в печи при температуре 105–110° C, затем дробится в щековой дробилке до крупности 2 мм (1 мм) и выходом 80 %, после сокращается, с использованием желобчатого делителя. Отобранная из полученного материала проба весом 0,1–1 кг измельчается до крупности 200 меш (-0,074 мм) вибрационным истирателем с выходом 85 %. Из полученной аналитической пробы отбирается навеска массой 30 г для пробирной плавки с атомно-абсорбционным окончанием, если полученное содержание золота в пробе превышает 10 г/т, проба отправляется на повторный пробирный анализ, но уже с гравиметрическим (весовым) окончанием. В целях контроля качества лабораторных работ (Quality Assurance/Quality Control) используются следующие виды контрольных проб:

‒ сертифицированные стандартные образы золотосодержащих руд, внутренний и внешний геологический контроль в целях анализа точности и воспроизводимости результатов. Точность анализа (accuracy) — это степень близости результата анализа к истинному значению. Истинными значениями признаются значения элементов в сертифицированных стандартных образцах. Воспроизводимость анализа (precision) — это повторное получение тех же значений содержаний в пробе при повторном анализе, например, при внутреннем (шифрованном) контроле или при внешнем (межлабораторном) контроле;

‒ холостые (безрудные) пробы для определения выявления возможного загрязнения проб при дроблении и истирании. Загрязнение оборудования при обработке проб является одной из наиболее распространенных причин аналитических лабораторных ошибок. Особенно часто возникают проблемы загрязнения при дроблении и истирании пород, содержащих золотые руды. Пластичные крупицы золота «прилипать» к рабочим поверхностям оборудования и в случае его нерегулярного очищения, могут перераспределяться в последующую пробу;

‒ дубликаты (хвосты) дробления проб, в целях определения правильности квартования проб. «Хвосты» дробленых проб повторно направляются на квартование и истирание по схеме, которая применялась при пробоподготовке основной пробы.

Полученные контрольные данные обрабатываются геологами, по результатам которых принимаются решения по достоверности данных аналитической лаборатории. При периодической обработке результатов контроля квартования авторами статьи отмечена аномалия, выражающаяся в отклонениях (±30 %) рядового и контрольного содержания золота по пробам (таблица 1).

Таблица 1

Массив проб для вышеуказанной статистики представляет из себя выборку контрольных проб по одной из жил месторождения Акбакай, общим количеством 117 шт., из них 29 пар проб имеют разницу в содержании, превышающую ±30 %, что составляет 24,8 % от общего количества. Учитывая, что, в приведенную выборку попадают рядовые пробы с балансовыми содержаниями золота использующиеся для подсчета запасов, перед авторами статьи встает вопрос об оперативном изучении крупности золота месторождения в геологических пробах и его распределении в процессе пробоподготовки геологических проб рудного контроля и эксплоразведки. Последние изучения по данной теме были проведены предшественниками на этапе разведки месторождения, а также на стадиях технологических исследований руд (выводы описаны на стр.5, первый абзац).

В качестве первого этапа исследования автором были проведены лабораторные исследования по 10 рядовым пробам, заключающиеся в рассеве исходной руды на две фракции (+150 меш, -150 меш или +0,104 мм, -0,104 мм) и пробирном анализе каждой фракции руды (таблица 2). В современных международных лабораториях, данная методика именуется скрин-анализ. Методику применяют для проб с неравномерным распределением золота.

Таблица 2

Полученные данные свидетельствуют о присутствии в геологических пробах различных классов крупности золота (от мелкого до крупного) и его неравномерном распределении в стандартной схеме пробоподготовки (истирание до 0,074 мм), которое приводит к занижению/завышению его содержания [3]. Как следствие мы получаем непредставительное присутствие в анализируемой навеске средних и крупных частиц золота 0,5–1,0 (2,0) мм, обуславливающих так называемый «эффект самородка».

Согласно классификации золота по крупности, крупным и средним золотом считаются золотины размерами +1,0+0,5 мм и -0,5+0,25 мм [4, с. 22]. Ввиду того, что в руде присутствуют указанные размеры частиц золота, в процессе дробления-измельчения их форма искажается. Частицы золота, высвобожденные из основной массы, приобретают округлую лепешковидную или удлиненную по одной оси палочковидную форму, и как следствие часть свободного золота остается в надрешетном продукте пробы (хвостах дробления), другая часть перетекает в дубликат аналитической пробы после квартования, и определенная доля золотинок попадает в аналитическую пробу (навеска 30–50 г).

Следующим этапом работы, послужил анализ гранулометрического состава и распределение золота по классам крупности в композитной пробе массой 1 кг (рис. 1). Основная масса материала пробы сосредоточена в крупных классах +0,5 мм. Золото в пробе распределяется равномерно, пропорционально выходам классов. Содержание золота по данным ситового анализа варьирует от 3,1 г/т до 9 г/т. Среднее содержание в пробе 5,31 г/т. Проба отобрана с различных горизонтов, жил месторождения Акбакай.

Рис. 2. Распределение золота по классам крупности в пробе

При помощи вероятностного бланка логарифмически нормального распределения и данных ситового анализа, был определен показатель крупности золота (Me). Методика определения заключается в следующем, на бланке распределения строят точки накопленного выхода фракций ситового анализа. По горизонтальной оси номограммы откладывают размер фракции (верхнюю границу), по вертикальной оси — накопленный выход золота в процентах. В результате получают ряд точек (рис. 3).

Рис. 3. Номограмма определения показателя крупности золота (Ме) по пробе с месторождения Акбакай

По полученным точкам с помощью линейки отстраивают усредняющую прямую. Ближе всего прямая проходит возле точек, построенных по фракциям с наибольшей долей золота. Точки с меньшей долей золота могут отдаляться от прямой в большей мере. Значение Me находят по точке пересечения накопленного выхода 50 % и усредняющей прямой. Из точки пересечения опускают прямую на горизонтальную ось, и снимают с нее значение Ме [5]. В нашем случае показатель крупности золота равен 1,75 мм, что собственно подтверждает выводы предшественников о присутствии в рудах крупного золота.

Подводя итоги проделанной исследовательской работы можно сделать следующие выводы. Неоднородный характер распределения золота и наличие в пробах руды золотин различного размера, определяют относительность измеряемых характеристик результатов анализа на золото и результатов опробования. Из этого вытекает, что, несмотря на удовлетворительную сходимость результатов сертифицированных стандартных образцов, применяемых для оценки качества пробирного анализа, результаты анализов рядовых проб по жилам месторождения могут и не соответствовать действительному содержанию золота в жиле (горной породе) [6]. Вероятным решением данной проблемы будет являться пересмотр действующей схемы пробоподготовки геологических проб, а именно, переход на пробоподготовку с предварительной гравитацией (скрин-анализ) для жил и рудных столбов с высокой дисперсией содержаний, что позволит снизить фактор неравномерного распределения золота, увеличит достоверность определений для всех классов содержании и уменьшить ошибку при отборе навесок. Недостатками предлагаемой авторами методики анализов заключается в высокой стоимости скрин-анализа и длительности проведения, что снизит экспрессность результатов опробования, необходимых при рудном контроле и эксплоразведке.

Из положительных аспектов наличия гравитационного золота в руде (крупнее 0,1 мм), стоит отметить высокие технологические показатели извлечения золота на золотоизвлекательных фабриках, простоту схем обогащения, а также низкую себестоимость полученного гравиконцентрата.

Литература:

1. Данилов В. И., Дурсунов А. Д. Отчет о геологоразведочных работах на золоторудном месторождении Акбакай за 1971–74 гг. // Николаевка, 1974 г.
2. Яренский Ю. Е., Лось В. Л. Пересчет запасов месторождения Акбакай. Часть I // Алматы, 2000 г.
3. ЦНИГРИ. Методика анализа продуктов с низким содержанием золота // Москва, 1966 г.
4. Лодейщиков В. В., Васильева А. В. Методические рекомендации по типизации руд, технологическому опробованию и картированию коренных месторождений золота // ИРГИРЕДМЕТ, Иркутск, 1997 г.
5. Кавчик Б. К., ОАО «Иргиредмет». Определение гранулометрических характеристик россыпного золота по данным ситовых анализов (графический способ) // Журнал «Золотодобыча», № 171, февраль, 2013 г.
6. Куликов А. А., Куликова А. Б. Технико-методические основы опробования горных пород на золото // Наука, Москва, 1988 г.