Биогенная теория образования месторождений золота

Золотодобыча, №144, Ноябрь, 2010

От редакции бюллетеня «Золотодобыча». Широко распространено представление о том, что самородки золота образовались из горячих растворов, поступивших из недр земли. При этом полагается, что источником золота является мантия, а переносчиком — газовые выделения из магмы и гидротермальные растворы. В приповерхностных условиях при падении давления и температуры золото вместе с кварцем и другими минералами отлагается из растворов в трещинах горных пород. В благоприятных условиях вырастают кристаллы золота (имеющие большую коллекционную ценность), а иногда крупные скопления золота в виде самородков.

Эндогенная гидротермальная гипотеза образования месторождений поддерживается многими видными специалистами, в том числе ее принимали Ю.А.Билибин, В.И.Смирнов и др. Считается, что большинство полиметаллических, золоторудных, урановых и др. промышленно значимых месторождений имеют гидротермальное происхождение. Тем не менее, так считают не все. Есть сторонники биогенной теории образования самородков и месторождений золота. В этом номере нашего бюллетеня мы представим им слово.



Биогенное образование месторождений золота

Виниченко П.В., к.г.-м.н., ФГУП "Урангео"

На Земле присутствует живая материя, представленная преимущественно микроорганизмами. Она обладает химической активностью, в миллиарды раз превышающей косную материю. Она интенсивно преобразует и дифференцирует земное вещество, приспосабливая его к своим потребностям. Следы былой жизни установлены в самых древних породах земной коры. Следовательно, микроорганизмы существовали и «работали» над преобразованием земного вещества миллиарды лет, сменяя поколение за поколением. Живая материя способна быстро размножаться и существовать в различных, в том числе экстремальных, условиях.

Участие бактерий в образовании руд впервые было установлено в рудопроявлениях урана в торфяниках и в углистых песчаниках, где рудообразование продолжается в настоящее время. (Лисицин, 1967).

В образовании рудных месторождений участвуют многие виды микроорганизмов. Ведущими являются группы аэробов и анаэробов, «работающие» в симбиозе (Виниченко, 1969, 2004). Аэробы повышают ОВП в растворах (до + 500 – 600 мВ), преобразовывают органику, образуют органические кислоты и металлоорганические соединения. Благодаря высокой растворимости таких соединений металлы, в том числе золото, накапливаются в воде, т. е. создаются рудоносные растворы. По мере продвижения растворов в углеродистые породы, аэробы полностью потребляют свободный кислород в растворе, после чего вымирают. Но продукты их метаболизма, в том числе металлоорганические соединения, составляют питательную среду для анаэробных бактерий. Анаэробы образуют на путях циркуляции рудоносных растворов восстановительный геохимический барьер. Они снижают ОВП (до минус 500 – 600 мВ): продуцируют сероводород, метан, водород. Металлы, в том числе золото, высаживаются; чаще в форме сульфидов. При дальнейшем продвижении раствора вглубь углеродистых пород анаэробы полностью потребляют тот запас «пищи», который им приготовили аэробы, и тоже вымирают. При их отсутствии восстановительная среда в растворе сменяется окислительной; восстановительный геохимический барьер исчезает, высаживание металлов прекращается, несмотря на присутствие в растворе сероводорода, метана, углеводородов и прочих восстановителей.

Выявленная зависимость величины ОВП в подземных водах от количества разных видов бактерий свидетельствует, что именно живые бактерии создают геохимические барьеры (восстановительные или окислительные), а не минеральные или газовые восстановители, и не кислородные и прочие окислители.

Для образования рудных месторождений требуется три обязательных условия (Винниченко, 2004):

1). Прежде всего, необходимы обильные источники металлов. Ими могут служить только породы с повышенным содержанием рудных элементов, подвергающиеся денудации в период рудообразования;

2). На пути циркуляции рудоносного раствора должны присутствовать породы, содержащие органические вещества угольного, битумного или графитового ряда, где бы могли образовываться биохимические барьеры;

3). Нужен интенсивный приток рудоносных кислородных вод к зонам рудообразования. Он зависит от наличия водопроницаемых структур, способных концентрировать потоки, собирая их с обширных площадей распространения коры выветривания на породах – источниках металлов. Такими структурами чаще служат границы стратиграфического несогласия и палеодолины в рельефе поверхностей несогласия, а также трещинные зоны в породах.

Изложенная модель биогенного рудообразования относится к большинству рудных элементов, о чем свидетельствует их совместное присутствие в рудах. Наиболее наглядно это видно на примерах различных видов месторождений золота.

С учётом того, что золото мигрирует только в форме золотоорганических комплексов, образуемых бактериями, по-иному объясняются условия образования жильных и россыпных месторождений.

Очевидность тесной связи россыпного золота с гравитационной концентрацией металла и с долинами является только кажущейся. С представлением о механическом извлечении золота из разрушающихся пород не увязывается, прежде всего, размер самородков и крупного золота в россыпях. В породах – поставщиках золота – самородков весом в единицы и десятки килограмм не бывает. Следовательно, самородки образовались на месте их залегания хемогенным (биогенным) путем из растворов, содержащих золотоорганические соединения. Потоки таких растворов циркулировали по долинам, что и объясняет связь россыпей с долинами. Одновременно они проникали по трещинам в породы фундамента, и образовывали золотокварцевые жилы. Никакого отношения к гидротермальным процессам такие жилы не имеют. Они экзогенные; имеют ограниченную глубину распространения и не служат поставщиками золота для россыпей. Россыпное золото это не привнесённые водой гальки и песчинки, а конкреции, выращенные бактериями, лишь незначительно перемещённые водными потоками.

Ведущая роль биогенных процессов предполагается и при образовании «эндогенных» месторождений золота: (магматических, метаморфических, гидротермальных и пр.). Все они распространены обычно в ассоциации с углеродистыми породами, что является свидетелем происходивших ранее биогенных процессов, в том числе рудообразующих. Биогенные руды, образованные ранее вблизи дневной поверхности, впоследствии, попадая в зоны ультраметаморфизма, преобразовывались в эндогенные месторождения. Источниками золота при их образовании служили не мантия и глубинные флюиды, а первичные биогенные его концентрации. Исключительно абиогенных золоторудных месторождений в земной коре, по-видимому, быть не может, потому, что золото бывает подвижным только в форме золотоорганических соединений, которые образуются только бактериями.

Литература

Виниченко П.В. Геология и условия образования осадочных месторождений урана в мезозойских и кайнозойских впадинах Забайкалья // Автореферат. Иркутск, Сосновская геологическая экспедиция, 1969. 64 с.

Виниченко П.В. Теория биогенного рудообразования на примере урановых месторождений. Иркутск. «Сосновгеология». 2004. 215 с.

Лисицин А.К., Кузнецова Э.Г. О роли микроорганизмов в образовании восстановительных геохимических барьеров. Изд. АН СССР, сер. геол., 1967.

_____________________________________________

Бактерии, создающие самородки

Перевод С.С.Верхозина

По свидетельству австралийских ученых, золотые самородки зачастую являются продуктами жизнедеятельности особого биологического слоя бактериальных микроорганизмов. Более того, им удалось продемонстрировать этот процесс и определить бактерий за работой.

Слои бактерий могут фактически разлагать золото на наночастицы, которые двигаются сквозь скальные породы и почву, а затем скапливаются в совершенно других местах, образуя иногда «вторичные» чистые месторождения металла в разломах и трещинах.

Открытие этого процесса перевернуло мнение, бытовавшее среди некоторых ученых на протяжении долгого времени, о том, что золотая руда образуется только в результате «первичных» геологических процессов.

Изучив ДНК слоя бактерий, растущего на крупинках золота, собранного на руднике «Prophet» на юго – востоке Австралии, сотрудник Университета Аделаиды Фрэнк Рит со своими коллегами установили, что 90 процентов микроорганизмов относятся всего лишь к двум видам - Delftia acidovorans и Cupriavidus metallidurans. Эти бактерии обладают геном сопротивления токсичному воздействию тяжелых металлов.

По словам Джола Бруггера, сотрудника Южно – австралийского музея и Университета Аделаида, а также соавтора доклада о данном открытии, появившегося в сентябрьском выпуске журнала «Геология», это был первый раз, когда удалось понаблюдать за механизмами, протекающими на поверхности мелких частиц золота.

«Мы выделили ДНК и увидели замечательный активный слой микроорганизмов разлагающих золото. Это просто удивительно, так как золото в растворенном состоянии чрезвычайно токсично», - продолжает мистер Бруггер. Такое растворенное золото может отложиться в других местах в значительно более чистом виде.

Новое открытие приобретает особое значение, если говорить о том, что оно открывает новый, высокотехнологичный метод поиска золота.

«В Австралии золото добывается более сотни лет. И делать это становится все труднее и труднее, находки совершенно новых залежей становятся очень большой редкостью», - комментирует ситуацию Джол Бруггер. И на самом деле, большинство золотодобывающей деятельности представляет собой лишь более широкую разработку месторождений, найденных десятилетия назад.

Наличие скальных пород (одних из старейших на Земле) очень усложняет разведку новых месторождений на юго – востоке Квинсленда и большинстве территорий Австралии, так как в большинстве своем они погребены под многометровым слоем почвы.

Как утверждает Джол Бруггер, открыть новую золотую жилу – значит наткнуться на нее случайно либо на поверхности земли, либо неглубоко под нею. Затем, это место раскапывается в поисках золотоносной руды. Иногда это срабатывает, иногда нет.

«На сегодняшний день у нас еще нет точных сведений о том, как золото перемещается в окружающей среде и это первый раз, когда мы смогли увидеть, как это происходит», - продолжает мистер Бруггер. Микробы разлагают золото и перемещаются вместе с ним с помощью быстрых подземных потоков.

Проверка на наличие таких бактерий сможет позволить быстро определять, есть ли золото, на каком – то определенном участке. В будущем, геологи смогут использовать даже специальные биосенсоры, настроенные на определение генов таких «золотых» микроорганизмов.

«Это открытие может иметь прямое применение в понимании того, как золото существует в окружающей среде», - соглашается Ди Си Макфэил из Австралийского Национального Университета. МакФэил изучает процессы видоизменения микробами концентраций различных изотопов токсичного металла – урана в различных видах почвы (что может иметь воздействие на техники датирования радиоактивных изотопов).

«У нас до сих пор есть направления для развития, так как есть понимание процессов, происходящих с золотом. Но это может привести к тому, что искать придется в самых различных слоях почвы. Таким образом, процесс разведки и добычи все более усложняется», - подводит итог мистер Макфэил. http://www.msnbc.msn.com/id/38955065/