Physical and chemical conditions for the formation of mercuric gold within Au-Hg deposits (thermodynamic modeling)

Abstract

Purpose. To carry out computer thermodynamic modeling of gold and mercury behaviour in the context of their common occurrence and formation of mercuric gold in hydrothermal solutions Cl– – HCO3– – Na+ and Cl– – Na+ – Ca2+ with the use of “Chiller” programme. Methods. Physical and chemical parameters of ore-forming solutions have been used as the initial data for the modeling. They were obtained relying upon the analysis of fluid ore inclusions in the neighbourhood of surface Au-Hg deposits; fluid inclusion studies (i.e. thermometry, cryometry, RS-spectroscopy, ICP-MS-LA) were applied. High metal-bearing hydroterms according to Au (I) within 200 – 100°С temperature interval is determined by means of hyperalkalinity of hydrothermal solutions as well as stability of dihydrosulphide (i.e. Au(HS)2–) complex under the conditions providing transport of gold to low-temperature (150 – 100°С) ore deposition typical for Au-Hg deposits. Findings. Relying upon the previously obtained data of fluid inclusion studies and thermodynamic modeling, basic geological and geochemical conditions of occurrence have been identified; physical and chemical factors defining gold deposits with different mercury content have been determined. Originality. Computer thermodynamic modeling of common Au and Hg behaviour in hydrothermal process made it possible to demonstrate specifics of physical and chemical parameters of formation of complex gold-mercury ores. For the first time, uniqueness of free gold composition for various types of Au-Hg deposits has been determined on the basis of proper data and data by scientific sources. The results, obtained in the process of the studies, made it possible to expand substantially available concepts of their genesis to be important for the development of genetic models of ore-forming systems of Au-Hg deposits. Practical implications. Composition of gold and its mercury content may be used practically in the process of prospecting activities as a criterion to determine the occurrence of one of prospective industrial types of gold ores (Carlin-type) – finely disseminated gold and mercury ore grade mineralization – as well as formation depth and estimation of erosion level of ore bodies.

Цель. Проведение компьютерного термодинамического моделирования поведения золота и ртути при их совместном нахождении и образования ртутистого золота в гидротермальных растворах Cl– – HCO3– – Na+ и Cl– – Na+ – Ca2+ состава с использованием программы “Chiller”. Методика. В качестве исходных данных для моделирования использованы физико-химические параметры рудообразующих растворов, полученные на основе изучения флюидных включений руд близ поверхностных Au-Hg месторождений, методами термобарогеохимии (термометрия, криометрия, КР-спектроскопия, ICP-MS-LA). Высокая металлоносность гидротерм по Au(I) в интервале температур 200 – 100°С определяется повышенной щелочностью гидротермальных растворов и устойчивостью дигидросульфидного, Au(HS)2– комплекса в этих условиях, что обеспечивает транспорт золота в область низкотемпературного (150 – 100°С) рудоотложения, характерного для Au-Hg месторождений. Результаты. На основе данных термобарогеохимических исследований, ранее полученных, и термодинамического моделирования выявлены главные геологические и геохимические условия проявления и выяснены физико-химические факторы, определяющие отложение золота с различным содержанием ртути. Научная новизна. Компьютерное термодинамическое моделирование совместного поведения Au и Hg в гидротермальном процессе позволило выявить специфику физико-химических параметров условий образования комплексных золото-ртутных руд. Впервые на основе собственных и литературных данных установлено своеобразие состава самородного золота для разных типов Au-Hg месторождений. Полученные в ходе исследований результаты позволили существенно расширить имеющиеся представления о их генезисе, что важно для разработки генетических моделей рудообразующих систем Au-Hg месторождений. Практическая значимость. Состав золота и содержание в нем ртути можно использовать в практике поисковых работ в качестве критерия поиска одного из перспективных промышленных типов золотых руд (Карлин-тип) – тонко вкрапленного золото-ртутного оруденения, а также глубины формирования и оценки уровня эрозионного среза рудных тел.

Мета. Проведення комп’ютерного термодинамічного моделювання поведінки золота і ртуті при їх спільному знаходженні й утворення ртутного золота в гідротермальних розчинах Cl– – HCO3– – Na+ та Cl– – Na+ – Ca2+ складу із використанням програми “Chiller”. Методика. В якості вихідних даних для моделювання використані фізико-хімічні параметри рудоутворюючих, отримані на основі вивчення флюїдних включень руд поблизу поверхневих Au-Hg родовищ, методами термобарогеохімії (термометрія, кріометрія, КР-спектроскопія, ICP-MS-LA). Висока металоносність гідротерм за Au(I) в інтервалі температур 200 – 100°С визначається підвищеною лужністю гідротермальних розчинів і стійкістю дигідросульфідного, Au(HS)2– комплексу в цих умовах, що забезпечує транспорт золота в область низькотемпературного (150 – 100°С) рудовідкладення, характерного для Au-Hg родовищ. Результати. На основі даних термобарогеохімічних досліджень, раніше отриманих, і термодинамічного моделювання виявлено основні геологічні та геохімічні умови прояву й з’ясовані фізико-хімічні фактори, що визначають відкладення золота з різним вмістом ртуті. Наукова новизна. Комп’ютерне термодинамічне моделювання спільної поведінки Au і Hg у гідротермальному процесі дозволило виявити специфіку фізико-хімічних параметрів умов утворення комплексних золото-ртутних руд. Вперше на основі власних і літературних даних встановлено своєрідність складу самородного золота для різних типів Au-Hg родовищ. Отримані в ході досліджень результати дозволили істотно розширити наявні уявлення щодо їх генезису, що є важливим для розробки генетичних моделей рудоутворюючих систем Au-Hg родовищ. Практична значимість. Склад золота та вміст у ньому ртуті можна використовувати в практиці пошукових робіт в якості критерію пошуку одного з перспективних промислових типів золотих руд (Карлін-тип) – тонко вкрапленого золото-ртутного зрудніння, а також глибини формування та оцінки рівня ерозійного зрізу рудних тіл.