ИСТИНА

Известно, что под действием радиационного облучения ионы Ti4+, изоморфно замещающие Si4+ в кристаллической решетке кварца, способны захватывать свободные электроны (Wright et al, 1963). Избыточный отрицательный заряд, возникающий вследствие такого захвата, нейтрализуется ионами-компенсаторами H+, Li+ или Na+. В конечном счете, в кварце могут образоваться три типа стабильных парамагнитных Ti-центров, имеющие различные ионы-компенсаторы: Ti(H)-, Ti(Li)- и Ti(Na). Соотношение их концентраций CTi(H)/CTi(Li) отражает статистическое распределение протонов и щелочных ионов в структурных каналах кварца. Благоприятным для стабилизации парамагнитных центров является способность ионов-компенсаторов H+, Li+ или Na+ диффундировать в каналах при радиационном облучении кварца (Самойлович, 1972). Цель проведенных исследований заключалась в изучении парамагнитных центров, связанных с изоморфным титаном, в кварце разных типов золотых руд Дарасунского рудного поля. Исследование кварца проводилось методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), выполнялись оценка частоты встречаемости каждого из ионов-компенсаторов в структурных каналах, определении факторов, влияющих на скорость их диффузии, выяснении возможной связи ионов с флюидными включениями и изучении зависимости состава и диффузионной подвижности ионов-компенсаторов в структурных каналах кварца от условий минералообразования. Была изучена коллекция образцов кварца из золоторудных месторождений Дарасунского рудного поля, представляющая два типа промышленных руд: жильные (месторождения Дарасун и Теремкинское) и прожилково-вкрапленные (руды месторождения Талатуй и оруденелые эксплозивные брекчии месторождения Дарасун). Исследования флюидных включений показали различия в условиях формирования разных типов кварца и составе рудообразующего флюида (Prokofiev et al., 2010): прожилково-вкрапленные руды начали формироваться при высоких температурах (более 600 °С), а жильные – при средних температурах (меньше 470 °С). Соленость рудообразующих флюидов прожилково-вкрапленных руд также в целом была выше, чем у флюидов, формировавших рудные жилы. Флюиды всех месторождений на ранних стадиях рудоотложения были гетерогенными. Регистрация спектров ЭПР осуществлялась в поликристаллических образцах кварца при температуре T=77K на спектрометре ER-420 “Bruker” с длиной волны =3 см. Для перевода изоморфных ионов Ti4+ в парамагнитное состояние исследуемые образцы облучались электронами с энергией 7 МэВ на ускорителе. Концентрации образованных Ti-центров в кварце измерялись с использованием контрольных образцов с аттестованными значениями содержаний парамагнитных центров. Диффузионная подвижность ионов H+, Li+ и Na+ в структурных каналах оценивалась по скорости накопления парамагнитных центров, для которых они служат компенсаторами. В образцах кварца методом сканирующей электронной микроскопии исследовались размеры и форма зон совершенной кристаллической структуры (кристаллитов) и их взаимоотношение с областями дефектной структуры (демпферными зонами). Выявлению картины распределения кристаллитов способствовала обработка кварца в плавиковой кислоте. Она приводила к интенсивному растворению демпферных зон и практически не затрагивала кристаллиты. Микрофотографии обработанного в HF кварца позволяли регистрировать размеры и форму сохранившихся кристаллитов, а расположение полостей растворенного кварца давало возможность отслеживать взаимоотношение кристаллитов с демпферными зонами. Исследования были выполнены на электронном микроскопе “Tesla” BS-301, укомплектованном энергодисперсионным спектрометром. Установлено, что в кварце присутствуют кристаллиты двух видов. Кристаллиты первого вида, характерные для жильных руд, имеют размеры в несколько десятков мкм, объемную форму и хаотичное распределение. Кристаллиты второго вида, присущие прожилково-вкрапленным рудам, обладают сотовой структурой и размером в десятки нм. Максимальные концентрации изоморфного титана наблюдаются в кварце из прожилково-вкрапленных руд. Кварц из руд жильного типа содержит заметно меньше титановых центров (в 5-10 раз). Частота встречаемости ионов-компенсаторов в структурных каналах кварца Дарасунского рудного поля различная. В них присутствуют главным образом ионы H+ (в жильном кварце месторождений Дарасун и Теремкинское) и Li+ (в прожилково-вкрапленных рудах месторождений Талатуй и Дарасун). Ионы Na+ появляются только в кварце из эксплозивных брекчий после термической обработки при 900ºC. Скорость диффузии протонов в структурных каналах кварца на порядок и более превышает скорость диффузии Li+ и Na+. Диффузионная подвижность ионов Li+ в кварце разных месторождений неодинаковая. Наибольшая скорость их диффузии отмечена в образцах кварца месторождения Талатуй. Анализ полученных данных показывает, что скорость диффузии ионов-компенсаторов в структурных каналах кварца определяется типом иона и дефектностью кристаллической структуры. Исключительной диффузионной подвижностью обладают протоны, радиус которых в 105 раз меньше, чем у щелочных ионов. Количество поступающих протонов должно зависеть от кислотности рудообразующего флюида. Диффузионная активность H+ объясняет высокие значения CTi(H)/CTi(Li) в образцах кварца с дефектной кристаллической структурой, где подвижность Li+ ограничена. Уменьшение величины CTi(H)/CTi(Li) с ростом NTi может быть связано с процессами динамической рекристаллизации (Tullis et al, 2000), протекающей в кварце изученных месторождений. Свидетельством тому служит преобразование объемных кристаллитов в кварце в сотовые, имеющие малые размеры и совершенное кристаллическое строение. Вызывает интерес вертикальное смещение кривых графика зависимости CTi(H)/CTi(Li) от NTi для месторождения Талатуй относительно графиков для месторождений Теремкинское и Дарасун. Ранее было показано, что подобное поведение кривых указывает на повышение открытости минералообразующих систем (Гетманская, Раков, 1998). Можно предположить, что обеднение кварца месторождения Талатуй ионами H+ вызвано перемещением во флюиде протонсодержащей газовой фазы (Prokofiev, Selector, 2012), возникшей при фазовой сепарации флюида. Выявленные различия в изоморфных примесях в кварце разных типов руд, регистрация которых может осуществляться методом ЭПР, могут рассматриваться как типоморфный признак разных типов промышленных руд и использоваться в практических целях.