В. М. Округин, Ш. С. Кудаева

К истории изучения золота активных вулканов Тихоокеанского огненного кольца

Открыв сокровища свои, принесли Ему дары: золото, ладан и смирну… Евангелие от Матфея Золото – один из трех металлов, определивших судьбу Человечества и современный облик Цивилизации. Его роль менялась на различных этапах развития Земного Общества, но оно всегда оставалось Золотом – символом Красоты, Чистоты, Благородства, Богатства, Солнечным Светом, сошедшим с Небес на Землю, позволившим в XX в. вырваться на Просторы Вселенной, достичь неведомых глубин Океана и стать универсальным финансовым инструментом. Сегодня Золото – не только мера богатства и независимости, тихая гавань банкиров, но и материал космических техно- логий. За всю свою историю Человечество добыло более 150 000 т благородного металла. И это при том, что среднее содержание золота как химического элемента в земной коре не превышает 4,3 мг/т (4,3 х 10–7 %). Другими словами – 1 г золота можно получить из 233 т обычной горной породы. Промышленные же концентрации золота зависят от запасов месторождений – чем больше золотоносной руды, тем меньше могут быть содержания золота в ней. Обычно они составля- ют 1–20 г на тонну руды. В ряде случаев уже стала рентабельной разработка месторождений с кон- центрациями золота до 0,1 г/т. Иначе говоря, нужно «достать» из недр Земли 10 000 000 г золотонос- ной руды, чтобы извлечь из нее, применяя специальные технологии, 1 г золота, а остальные 9 999 999 г уже «пустой породы» утилизировать в специальных «хвостохранилищах». Золото обладает удивительными физическими и химическими свойствами: плотность – 19,32 г/см3 (литровая бутыль, наполненная чистым золотом, будет весить почти 20 кг!!!); твёрдость по шкале – Мооса ~2,5; температура плавления – 1 064,18 °C; обладает ковкостью и пластичностью (4). Оно может быть «прокатано» в золотую фольгу толщиной до ~0,1 мкм (сусальное золото). Из 1 г золота вытягивают около 2 000 м проволоки (золотое шитье). Золото обладает большой химиче- ской инертностью – способностью сохранять свои свойства в самых «агрессивных средах» (только перед смесью кислот – «царской водкой» и жидкой ртутью не может устоять!!!). Благодаря таким свойствам оно концентрируется в долинах рек, формируя россыпи. Именно поэтому золото стало незаменимым компонентом новейших технологий, вышло в открытый космос и опустилось в океа- нические глубины (1). Золото достаточно хорошо растворяется в разнообразных металлических расплавах, а также расплавах сульфидов, свойства которых близки к металлическим. Существует мнение, что подавля- ющая масса золота нашей Солнечной системы сконцентрирована в высокотемпературных твердых растворах: металлическом железо-никелевом и моносульфидных – как железо-медно-никелевом, так и железо-никелевом. В дальнейшем, под воздействием разнообразных флюидов, золото «уходит» из таких систем, образуя собственные минералы или концентрируясь в виде примеси в сульфидах. В природе известно около пятидесяти собственных минеральных форм золота. Наиболее распространенные минералы-концентраторы золота – сульфиды железа (пирит) и железа с мышья- ком (арсенопирит). Подавляющая часть самородного золота представлена твёрдыми растворами системы Au–Ag. Золото добывается из двух типов месторождений: первичных (рудное эндогенное золото) и вторичных (россыпи – результат разрушения первичных с последующим накоплением на поверхности Земли). Существует особая группа месторождений золота, которые называются вулканогенные ги- дротермальные. Они распространены в районах вулканической деятельности, протекавшей милли- оны лет тому назад. Особенно много таких месторождений по обрамлению Великого или Тихого океана, известному как Тихоокеанское огненное кольцо. Свое название оно получило благодаря многообразию форм активной вулканической деятельности. Еще в середине ушедшего 20-го столетия подавляющее большинство геологов считали, что все первичные месторождения золота связаны только с глубинными магматическими породами – интрузивами. Но никак не с вулканами!!! Отсюда и стратегия поисков новых месторождений золота – искать там, где располагаются интрузивные массивы. Причем, как правило, древние – с возра- стом сотни миллионов лет. А как же территории молодой и тем более современной вулканической деятельности?!? Об этом даже думать не рекомендовалось. Но прошло время, и сегодня только на территории Камчатского края подготовлено к эксплуатации более десяти золоторудных месторо- ждений, происхождение которых обязано вулканической деятельности, протекавшей в течение по- следних 50 млн лет. На трех из них действуют горно-обогатительные комбинаты (ГОКи). Это Агин- ский, Асачинский и Аметистовый. Все меньше и меньше сомнений остается в том, что вулканизм и связанные с ним процессы могут привести к формированию различных геолого-промышленных типов золоторудных месторождений. Поэтому изучение продуктов деятельности активных вулканов привлекает особое внимание геологов, геохимиков, специалистов, занимающихся разработкой учения о месторождениях полез- ных ископаемых. На действующих вулканах проводятся разнообразные комплексные минералого-геохимиче- ские, геолого-геофизические исследования, включая экспериментальные. Среди продуктов деятельности вулканов выделяются природные и «экспериментальные» образования. Природные включают в себя лавы, пеплы, вулканические бомбы, шлак, газы, возгоны (продукты реакций вулканических газов с горными породами). Экспериментальные, или по-друго- му – сублиматы, представляют собой отложения, которые образуются при протекании вулканиче- ских газов сквозь кварцевые трубки, установленные в местах выходов фумарол. И те и другие отличаются разнообразием химических элементов, формирующих необычай- но широкий спектр минералов и соединений. Одним из таковых является золото. Золото в продуктах вулканической деятельности при- сутствует в двух формах – как химический элемент (Au) и как минерал (самородное золото и его сплавы). Первые находки золота сделаны в 1976 г. при изучении конденсатов фумарольных газов и пеплов влк Августин на Аляске (16). В более поздних работах многих авторов золото было ди- агностировано в продуктах вулканов мира: Этна, Италия; Килауэа, Гавайи; Эль-Чичон и Колима, Мексика; Сент-Хеленс, США; Эребус, Антарктида; Мерапи, Индонезия; Кудрявый, Россия и др. (12, 13, 15, 17, 18). В 1980 г. вышла работа И. А. Меняйлова, Л. Н. Никитиной и В. Н. Шапаря, обобща- ющая результаты изучения эксгаляций Большого Трещинного Толбачинского извержения (БТТИ) 1975–1976 гг. (6). В этой монографии были приведены данные по распределению Au в конденсатах вулканических (магматических) газов (0,016 мг/л), оценено общее количество золота, вынесенное за все время извержения, которое составило около 5,1 т. На многих вулканах, где было установлено присутствие золота как химического элемента (Au), впоследствии были найдены агрегаты самородного золота. Микрочастицы драгоценного ме- талла были встречены как в природных образованиях, так и в экспериментальных. Впервые самородное золото в продуктах вулканической деятельности было обнаружено в 1979 г. сотрудниками ИВиС ДВО РАН и СПбГУ – Л. П. Вергасовой, С. И. Набоко, Е. К. Серафимо- вой, Г. Л. Старовой, С. К. Филатовым на Втором конусе Северного прорыва (СП) БТТИ. Самородное золото наблюдалось в виде тонкопластинчатых частиц размером до 0,3 мм. По составу – высоко- пробное золото, с незначительной примесью Ag до 3–5 вес.% (2). После первой находки агрегатов золота на 2-м конусе оно было найдено и на 1-м конусе СП (3). Многие ученые занимались исследо- ванием самородного золота этих конусов (11, 12, 14). В статье Е. К. Серафимовой с соавторами (11) приведены результаты систематического изучения золота из фумарол на 1 и 2-м конусах СП в пе- риод с 1975 по 1995 г. В одной из исследованных проб было определено содержание Au до 2,7 кг/т. Вторая находка самородного золота была обнаружена в 1991 г. на влк Эребус. В его про- дуктах найдены частицы самородного золота размером от 0,1 до 20 мкм. Более крупные частицы были обнаружены в пробах снега и льда, отобранных в его окрестностях, между о-вом Росса, где находится Эребус, и Южным полюсом. Размеры частиц золота из образцов снега и льда достигали 20–60 мкм (17). Самородное золото диагностировано и в отложениях кварцевых трубок (реакция фума- рольный газ – стекло), установленных в местах выхода высокотемпературных фумарол. Наиболее детально оно изучено в «экспериментальных образованиях» влк Колима (Мексика) и Кудрявый (о. Итуруп). В сублиматах влк Колима золото отлагается в узком температурном интервале от 550 до 600 °С. Самородное золото представлено пластинчатыми кристаллами треугольной и пятиуголь- ной формы с размерами 5–40 мкм. Значительно реже – пентагональными призмами и октаэдрами. По своему химическому составу кристаллы химически чистые, без примесей серебра или других металлов (18). На влк Кудрявый, в отличие от Колима, самородное золото встречается, преимущест- венно, в виде твердых растворов с серебром и медью (Au-Ag, Cu-Au-Ag) как в природных фумароль- ных эксгалятах, так и в сублиматах кварцевых трубок. Здесь оно пользуется широким развитием, практически, на всех известных фумарольных полях с температурами 870, 650 и 290–300 С (13). Стоит отметить, что первые агрегаты самородного золота в продуктах извержений были обнаружены еще в 1976 г. в бомбах последних выбросов Южного прорыва БТТИ. В конце декабря 1976 г. Владимир Андреев – сотрудник лаборатории активного вулканизма ИВиС, передал в лабо- раторию металлогении и прогнозной оценки рудоносности вулканогенных формаций, руководимой д. г.-м. н. М. В. Василевским, одну из последних бомб Южного прорыва БТТИ. В марте 1977 г. на кафедре минералогии геологического факультета МГУ был выполнен ми- нералогический анализ вещества бомбы под руководством к. г.-м. н. С. М. Боришанской. В тяжелой фракции были обнаружены несколько частиц самородного золота с размерами до 10–15 мкм. Резуль- таты ЕРМА, выполненного на кафедре полезных ископаемых, показали, что по составу эти частицы соответствуют электруму – Au 65–75; Ag 25–35 %. Они оказались близки к составу самородного зо- лота Мутновского Au-Ag-Pb-Zn-Cu месторождения. Находка казалась невероятной и была отнесена на счет «грязи» – техногенного заражения. Через 36 лет, в конце декабря 2013 г., авторами при изучении игольчатых агрегатов, слага- ющих поверхность лавовых рек трещинного Толбачинского извержения 2012–2013 гг. им. 50-летия ИВиС (ТТИ), были обнаружены микрочастицы самородного золота. В марте 2014 г. в подобных игольчатых образованиях, переданных для совместных исследований в Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН, П. А. Карташевым и Т. А. Горностае- вой были встречены мелкие зерна самородного золота. Частицы самородного золота просто высыпа- лись на лист белой бумаги при встряхивании над ним небольших образцов лавы. Размеры агрегатов золота достигали 50–100 мкм, а иногда и 200 мкм, микроструктура зерен – пористая. По составу это высокопробное (Au 82–95 %) самородное золото. В некоторых золотинах обнаружены однородные микровключения (интерметаллиды) соединения золота, свинца, сурьмы и олова. По своему химическому составу, микроструктуре, форме агрегатов и наличию микровклю- чений они отличались от «типичного» фумарольного золота влк Колима, Кудрявый и шлаковых ко- нусов БТТИ. Поэтому опять возникли сомнения – вероятность техногенного заражения («грязь»). Было принято решение провести опробование мест находок образцов, в которых были обнаружены агрегаты самородного золота. Осенью 2014 г. с соблюдением всех возможных мер, исключающих техногенное заражение, были взяты пробы с лавовых потоков и методом кислотного разложения в них были обнаружены агрегаты самородного золота в ассоциации с сульфидами (пирит FeS2, халь- копирит CuFeS2), кварцем (SiO2) и цирконом (ZrSiO4) (8). В 2015 г. сотрудники лаборатории вулканогенного рудообразования ИВиС проводили поле- вые работы в районе Толбачинского дола. Были взяты образцы продуктов извержения со второго ко- нуса СП БТТИ и лавовых потоков ТТИ. Агрегаты самородного в агрегатах тенорита (CuO), которые были отобраны с фронта лавовых потоков ТТИ и в возгонах 2-го конуса СП БТТИ. Пластинчатые тригональные кристаллы размером до 25–30 мкм, толщиной до 10 мкм найдены на плоских гранях тенорита (рис. 8). Агрегаты самородного золота в виде микрозатравок обнаружены в возгонах K-Na сульфатов с ниши одного из лавовых котлов ТТИ. Результаты этих исследований были доложены 30 марта 2016 г. на конференции «День вулканолога» в ИВиС ДВО РАН (10). В конце 2015 и начале 2016 г. были опубликованы статьи И. Чаплыгина и др.; М. Зеленского и др. о находках самородного золота в продуктах ТТИ (14, 19). В этих работах приведены убедитель- ные доказательства присутствия золота в возгонах, шлаках и лавах извержения 2012–2013 гг. Эти данные по совокупности с нашими позволяют говорить с полной уверенностью о наличии самород- ного золота в продуктах ТТИ. Если учесть, что золото установлено в конденсатах вулканических газов, талой воде снеж- ных покровов, базальтах, сублиматах и возгонах, то можно утверждать, что оно – типоморфный химический элемент, а его сплавы с серебром – наиболее распространенные минеральные формы в продуктах извержения Толбачинского дола (5, 8, 10, 11, 14, 19). Из этого не следует, что из лав и других продуктов голоценовых извержений Дола можно уже завтра извлекать золото. Нет, конечно!!! Но приведенные выше факты указывают, в этом районе на некоторых глубинах могут быть локализованы промышленные золоторудные с медью и палла- дием рудные тела. А вулканы выступают в роли своеобразных природных поисково-разведочных скважин, которые приносят геологам важную информацию о строении недоступных пока нам зем- ных слоев. Впервые присутствие золота в продуктах деятельности вулканов было определено еще 40 лет назад. Тогда оно определено в составе вулканических газов. С тех пор разнообразные ми- неральные формы золота диагностированы на многих активных вулканах мира: в лавах, бомбах, возгонах, сублиматах вулканических газов. Золото стало полноправным участником вулканических процессов, с которыми связано образование разнообразных геолого-промышленных типов золото- рудных месторождений. 1. Беневольский Б. И. Золото России: проблемы использования и воспроизводства минерально-сырье- вой базы. Изд. 2-е, испр. и доп. М. : Геоинформцентр, 2002. 464 с. 2. Вергасова Л. П., Набоко С. И., Серафимова Е. К. и др. Эксгаляционное самородное золото // Докла- ды АН СССР. 1982. Т. 264, № 1. С. 201–204. 3. Вергасова Л. П., Старова Г. Л., Серафимова Е. К. и др. Самородное золото вулканических эксгаля- ций шлаковых конусов Большого трещинного Толбачинского извержения // Вулканология и сейсмология. 2000. № 5. С. 19–27. 4. Золото мира / ред. группа. А. Журавлев, Л. Дукельская, А. Гусева. М. : Мир энциклопедий Аванта+, 2008. 183 с. 5. Малик Н. А., Зеленский М. Е., Округин В. М. и др. Эмиссия элементов эруптивными газами ТТИ им. 50-летия ИВиС ДВО РАН // Мат. регионал. научн. конф. «Вулканизм и связанные с ним процессы», посвящ. Дню вулканолога, 29–30 марта 2013 г. Петропавловск-Камчатский : ИВиС ДВО РАН, 2014. С. 92–105. 6. Меняйлов И. А., Никитина Л. П., Шапарь В. Н. Геохимические особенности эксгаляций Большого Трещинного Толбачинского извержения. М. : Наука, 1980. 235 с. 7. Округин В. М. Вулканическая фантазия – месяц третий // Горный вестник Камчатки. 2013. В. 1 (23). С. 79–92. 8. Округин В. М., Кудаева Ш. С., Москалева С. В. и др. Самородное золото в продуктах ТТИ им. 50-ле- тия ИВиС ДВО РАН // Мат. регионал. научн. конф. «Вулканизм и связанные с ним процессы»... 2015. С. 247–252. 9. Округин В. М. О рудных минералах продуктов Большого Трещинного Толбачинского извержения // Вулканология и сейсмология. 1979. № 2. С. 59–71. 10. Округин В. М., Кудаева Ш. С., Москалева С. В. и др. О золоте Толбачинского Дола // Мат. регионал. научн. конф. «Вулканизм и связанные с ним процессы»... 2016. С. 392–400. 11. Серафимова Е. К., Казьмин Л. А., Доброскок Т. А. Геохимия золота в постэруптивном процессе на шлаковых конусах Северного прорыва Большого трещинного Толбачинского извержения (БТТИ) // Вулканоло- гия и сейсмология. 2000. № 4. С. 33–45. 12. Чаплыгин И. В. Рудная минерализация высокотемпературных фумарол вулкана Кудрявый (о. Иту- руп, Курильские о-ва): Дис. канд. геол.-минералог. наук. М, 2009. 186 с. 13. Юдовская М. А., Дистлер В. В., Чаплыгин И. В. и др. Формы нахождения золота в продуктах кри- сталлизации современных высокотемпературных газовых флюидов вулкана Кудрявый, Курильские острова // Доклады Академии наук. 2003. Т. 391. №. 4. С. 535–539. 14. Chaplygin I., Yudovskaya M., Vergasova L., Mokhov A. Native gold from volcanic gases at Tolbachik 1975–76 and 2012–13 Fissure Eruptions, Kamchatka // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2015. Т. 307. Р. 200–209. 15. Kavalieris I. High Au, Ag, Mo, Pb, V and W content of fumarolic deposits at Merapi volcano, Сentral Java, Indonesia // Journal of Geochemical Exploration. 1994. Т. 50. №. 1. Р. 479–491. 16. Lepel E. A., Stefansson K. M., Zoller W. H. The enrichment of volatile elements in the atmosphere by volcanic activity: Augustine volcano 1976 // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1978. Т. 83. №. C12. Р. 6213–6220. 17. Meeker K. A., Chuan R. L., Kyle P. R., and Palais J. M. Emission of elemental gold particles from mount Еrebus, Ross island, Antarctica // Geophysical Research Letters. 1991. Т. 18. №. 8. Р. 1405–1408. Аннотация. 18. Taran Yu.A., Bernard A., Gavilanes J.-C., Africano F. Native gold in mineral precipitates from hightemperature volcanic gases of Colima volcano, Mexico // Appl. Geochem. 2000. V. 15. P. 337–346. 19. Zelenski M., Kamenetsky V. S., Hedenquist J. Gold recycling and enrichment beneath volcanoes: A case study of Tolbachik, Kamchatka // Earth and Planetary Science Letters. 2016. Т. 437. P. 35–46.

Округин В. М., Кудаева Ш. С. К истории изучения золота активных вулканов Тихоокеанского огненного кольца // «В путь за непознанным...» : материалы XXXIII Крашенник. чтений / М-во культуры Камч. края, Камч. краевая науч. б-ка им. С. П. Крашенинникова. - Петропавловск-Камчатский, 2016. - С. 164-168.