Перенос и отложение металлов

Умение рассчитывать растворимость различных металлов, комплексированных с различными лигандами зависит от наличия высококачественных экспериментальных данных. Там, где нет таких данных, можно чаще оценивать растворимость металлов в виде определённых компонентов и затем рассматривать химические и физические процессы, которые будут дестабилизировать комплексы и приводить к осаждению металлов. Однако, это может привести к неточностям в интерпретации. В этом разделе будут рассмотрены в основном металлические комплексы, которые были изучены в лабораторных условиях и процессы, приводящие к их дестабилизации с последующим осаждением металла, что само по себе является доказательством идентификации зон палео кипения и разбавления в эпитермальной системе.

Отложение золота в низкосерных средах

Рассмотрим растворимость золота при пересечении этих границ, в особенности вблизи нейтральных рН низкосерных сред. Геохимические условия в высокосерных системах ещё плохо изучены. Поэтому дискуссия о переносе металлов в этих системах будет не безупречной.

Золото, а также мышьяк и сурьма имеют очень стабильные сульфидные комплексы. Для золота главная реакция вблизи нейтрального рН может быть такой:

Au⁰ + H2S + HS^- = Au2^- + 1/2 H2

При этом также надо помнить реакцию H₂ S — HS^- c увеличением рН,

H₂ S = HS^- + H+

Эта реакция с золотом была изучена Seward, который получил термодинамические данные, позволяющие рассматривать растворимость золота в виде Au₂ ^- при различных температурах, концентрациях сульфидов, окислительно-восстановительных условиях и рН. Необходимо помнить главную реакцию, контролирующую рН в гидротермах, когда они изолированы от буферирующих комплексов минералов

СО2 + Н2О = НСОз^- + Н+

Кипение и отделение СО₂ из низкосерной жидкой фазы гидротерм приведёт к увеличению рН в соответствии с реакцией 3.

Рисунки 1, а,Ь построеные для 250⁰ и 175⁰ , соответственно, для общих концентраций серы, наблюдаемых в активной эпитермальной системе в Вайотапу, где золото в настоящее время накапливается около или на поверхности оз. Шампанское. Кремнистые осадки содержат 80 г Au/т, 175 г/Au/r, 2 вес% As и Sb и высокие аномалии Hg и Tl. Эти температуры устанавливают пределы отложения эпитермального золота; если концентрации общей серы на один порядок выше, то растворимость золота должна быть также на один порядок больше.

Этот тип диаграмм может быть построен и для эпитермальных месторождений, при условии получения данных о химическом составе гидротерм по флюидным включениям и комплексам минералов. Однако, они часто полагаются на некоторые важные допущения, такие как общая сера в гидротермах и т. д. Эти допущения не обязательны при моделировании активных систем.

Изолинии растворимости золота в виде хлоридных комплексов также рисуются в соответствии с реакцией

Au+ 2Cl^- + H+ = AuCl₂ ^- - 1/2H₂

при 250⁰ С и концентрациях NaCl для Вайотапу. Если концентрации хлоридов увеличивались на порядок, то изолинии растворимости должны сдвинуться на 2 единицы рН вправо. Даже при повышенных концентрациях хлоридов золото в глубинных эпитермальных гидротермах, должно переноситься в основном в виде сульфидных комплексов.

Стабильность сульфидов золота имеет крутой "обрыв" на границе сульфид-сульфат, который часто наблюдался в эпитермальных условиях. Кипение будет вызывать увеличение рН гидротерм, в связи с потерей СО₂ . Потеря Н₂ может также быть причиной относительного роста окислительно-восстановительного состояния гидротерм, так что состав выкипевших, остаточных гидротерм будет обозначен точечной площадью.Отметим, что выкипевшие гидротермы мигрируют в район повышенной растворимости золота в результате пароотделения, потери и понижения температуры вызовет общее уменьшение растворимости золота. Эти изменения в химическом составе гидротерм будут происходить, когда гидротермы не буферируются вмещающей породой. Однако, поскольку выделение с паром будет резким в начале кипения, то значительно уменьшится стабильность сульфидного комплекса. В большинстве таких случаев будет происходить относительное насыщение комплексов сульфидов золота ₂ ^- ). Однако, кипение может непосредственно не приводить к отложению золота, если рН возрастает и потеря компенсируется. В этом случае кипение происходит в интервале нескольких десятков градусов прежде чем золото начнёт осаждаться. Таким образом, начало кипения не обязательно совпадает с зоной отложения золота.

Рисунок 2,с комбинирует все различные факторы, влияющие на растворимость золота, так как сульфидный комплекс, как и гидротермы, отвечающие химическому составу гидротерм Вайотапу, кипят от 250⁰ С до 175⁰ С. Наибольшее влияние на растворимость золота оказывают потери или в зависимости от механизма перехода газа в пар). Если содержание золота в глубинных гидротермах 1—3 мг/кг и кипение происходит как под оз. Шампанским, то система Вайотапу в настоящее время должна отлагать золото в трещинных каналах гидротермальных извержений под оз. Шампанским.

Пример отложения золота из разбавленных кипящих гидротерм в эпитермальном месторождении описывался Kamilli, Ohmoto, в ка