Механизм вхождения Au в In-, Fe- и In-Fe-содержащие синтетические кристаллы сфалерита по данным РСМА и ЛА-ИСП-МС
https://doi.org/10.24930/1681-9004-2019-19-1-148-161
Аннотация
Объект исследования. Cфалерит является широко распространенным минералом, который может встречаться в
месторождениях различного типа, где накапливает ценные примеси. В числе этих примесей наиболее ценной является золото. Вопрос о форме нахождения Au в сфалерите является дискуссионным.
Методы. В данной работе с использованием методов газового транспорта и солевого расплава были синтезированы серии образцов In-, Fe- и InFe-сфалерита. Опыты выполнены при ≈800°С c присутствием в системе металлического золота. Продукты синтеза были изучены методами РСМА и ЛА-ИСП-МС.
Результаты. Кристаллы сфалерита содержали от 0 до 2.5 мол. % In и от 0 до 40 мол. % FeS. Все примесные элементы равномерно распределены в полученных кристаллах. После закалки сфалерит сохранял золото в “невидимой” форме. Наши данные доказывают, что наблюдающееся значительное увеличение концентрации Au в сфалерите прямо связано с присутствием в нем In (до 1.02 мас. % Au) и в меньшей степени Fe (до ≈600 г/т Au). Эти элементы замещают Zn в его кристаллической структуре в соответствии со схемами: Au+ + In3+ ↔ 2 Zn2+ или Au+ + Fe3+ ↔ 2 Zn2+, что согласуется с результатами исследования синтезированных фаз с помощью метода рентгеновской спектроскопии поглощения.
Результаты. Более высокая фугитивность серы в системе, при наличии In, приводит к значительному увеличению степени вхождения золота в сульфид цинка. Концентрация Au, равномерно рассеянного в кристаллах сфалерита без прочих примесей, не превышает 10 г/т для данных условий синтеза и не зависит от фугитивности серы в системе.
Ключевые слова
Об авторах
Д. Е. ТонкачеевРоссия
119017, Москва, Старомонетный переулок, 35
Д. А. Чареев
Россия
119017, Москва, Старомонетный переулок, 35
142432, МО, г. Черноголовка, ул. Акад. Осипьяна, 4
В. Д. Абрамова
Россия
119017, Москва, Старомонетный переулок, 35
E. В. Ковальчук
Россия
119017, Москва, Старомонетный переулок, 35
И. В. Викентьев
Россия
119017, Москва, Старомонетный переулок, 35
Б. Р. Тагиров
Россия
119017, Москва, Старомонетный переулок, 35
Список литературы
1. Бортников Н.С., Кабри Л., Викентьев И.В., Мак Мэйхон Г., Богданов Ю.А. (2000) Невидимое золото в сульфидах из современных подводных гидротермальных построек. Докл. АН, 372(6), 804-807.
2. Викентьев И.В. (2015) Невидимое и микроскопическое золото в пирите: методы исследования и новые данные для колчеданных руд Урала. Геол. рудн. месторождений, 57(4), 267-298.
3. Осадчий В.О. (2016) Трехвалентное железо в структуре сфалерита. Зап. молодежной конференции “Ломоносов-2016”, М.: Mакс-Пресс, https://lomonosov-msu.ru/archive/Lomonosov_2016/data/section_6_8355.htm
4. Чареев Д.А. (2016) Общие принципы синтеза халькогенидов и пниктидов в солевом расплаве с использованием стационарного температурного градиента. Кристаллография, 61(3), 475-489.
5. Чареев Д.А., Волкова О.С., Герингер Н.В., Кошелев А.В., Некрасов А.Н., Осадчий В.О., Осадчий Е.Г., Филимонова О.Н. (2016) Синтез кристаллов халькогенидов и пниктидов в солевых расплавах при стационарном температурном градиенте. Кристаллография, 61(4), 652-662.
6. Asadi H.H., Voncken J.H.L., Hale M. (1999) Invisible gold at Zarschuran, Iran. Econ. Geol., 94, 1367-1374.
7. Ballhaus C., Bockrath C., Wohlgemuth-Ueberwasser C., Laurenz V., Berndt J. (2006). Fractionation of the noble metals by physical processes. Contrib. Mineral. Petrol., 152, 667-684.
8. Cook N.J., Ciobanu C.L., Pring A. Skiner W., Shimizu M., Danushevsky L., Melcher F. (2009) Trace and minor elements in sphalerite. Geochim. Cosmohim. Acta, 73, 4761-4791.
9. Сhareev D.A., Osadchii V.O., Shiryaev A.A., Nekrasov A.N., Koshelev A.V., Osadchii E.G. (2017) SingleCrystal Fe-bearing sphalerite: synthesis, lattice parameter, thermal expansion coefficient and microhardness. Phys. Chem. Min., 44, 287-296.
10. Filimonova O.N., Trigub A.L., Tonkacheev D.E., Nickolsky M.S., Kvashnina K.O., Chareev D.A., Chaplygin I.V., Kovalchuk E.V., Lafuerza S., Tagirov B.R. (2019) Substitution mechanism in In, Au, and Cu-bearing sphalerites studied by X-ray absorption spectroscopy of synthetic and natural minerals Min. Mag. (Accepted) Fraley K.L., Frank M.R. (2014) Gold solubilities in bornite, intermediate solid solution, and pyrrhotite at 500°C to 700°C and 100MPa. Econ. Geol., 109, 407-418.
11. Johan Z. (1998) Indium and germanium in the structure of sphalerite: an example of the coupled substitution with copper. Min Petr., 39(3), 211-229.
12. Lappe F., Niggli A., Nitsche R., White J.R. (1962) The crystal structure of In2ZnS4. Z. Krist., 117(2-3), 146-152.
13. Maslennikov V.V., Maslennikova S.P., Large R.R., Danyushevsky L.V. (2009) Study of trace element zonation in vent chimneys from the Silurian Yaman-Kasy VHMS (the Southern Urals, Russia) using laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP MS). Econ. Geol., 104, 1111-1141.
14. Murakami H., Shunso I. (2013) Trace elements of Indium-bearing sphalerite from tin-polymetallic deposits in Bolivia, China and Japan: A femto-second LA-ICPMS study. Ore Geo Rev, 53, 223-243
15. Paton C., Hellstrom J., Paul B., Woodhead J., Hergt J. (2011) Iolite: Freeware for the visualisation and processing of mass spectrometric data. J. Anal. Atomic Spectrom., 26, 2508-2518.
16. Tonkacheev D.E., Chareev D.A., Abramova V.D., Yudovskaya M.A., Minervina E.A., Tagirov B.R., (2015) Sphalerite as a matrix for noble, non-ferrous metals and semimetals: A EPMA and LA-ICP-MS study of synthetic crystals. Proc. 13th Biennial SGA Meeting, Nancy, France, 2, 847-850.
17. Vikentyev I.V., Yudovskaya M.A., Mokhov A.V., Kerzin A.L., Tsepin A.I. (2004) Gold and PGE in massive sulfide ore of the Uzelginsk deposit, Southern Urals, Russia. Canad. Mineral., 42, 651-665.
18. Wilson S.A., Ridley I., Koenig A.E. (2002) Development of sulfide calibration standards for the laser ablation inductively-coupled plasma mass spectrometry technique. J. Anal. Atom. Spectrom., 17, 406-409
Рецензия
Для цитирования:
Тонкачеев Д.Е., Чареев Д.А., Абрамова В.Д., Ковальчук E.В., Викентьев И.В., Тагиров Б.Р. Механизм вхождения Au в In-, Fe- и In-Fe-содержащие синтетические кристаллы сфалерита по данным РСМА и ЛА-ИСП-МС. Литосфера. 2019;(1):148-161. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2019-19-1-148-161
For citation:
Tonkacheev D.E., Chareev D.A., Abramova V.D., Kovalchuk E.V., Vikentyev I.V., Tagirov B.R. The substitution mechanism of Au in In-, Fe- and In-Fe-bearing synthetic crystals of sphalerite, based on the data from EPMA and LA-ICP-MS study. LITHOSPHERE (Russia). 2019;(1):148-161. (In Russ.) https://doi.org/10.24930/1681-9004-2019-19-1-148-161