ФОРМЫ НАХОЖДЕНИЯ ЗОЛОТА В ПРИРОДЕ

Золото (Au) - очень редкий металл. Его содержание в земной коре (кларк) составляет около 4 х 10^-7 %, то есть в 1 км³ содержится 12 т золота. Это в несколько тысяч раз меньше, чем содержание таких металлов, как медь, цинк или свинец, поэтому при поисках и разведке месторождений золота важно понять условия его концентрирования и рассеяния в природе. Проведенные исследования показали, что золото присутствует в разных горных породах: как в магматических (гранитах и базальтах), так и в осадочных (океанических илах). Ф. Фриденбург в 1953 году рассчитал, что в слое земной коры до глубины 3000 м содержится 4470 млн т золота. Еще большие запасы хранятся в воде. Содержание золота в пресной воде составляет 1 х 10^-9 %, а в морской может достигать 15-16 мг/т (у берегов США, в водах Карибского моря). Таким образом, 1 т воды содержит около 0,02 мг золота и общая масса морского золота составляет 25-27 млн т.

Миграционная способность золота определяется возможностью его нахождения в водных растворах в виде комплексных соединений, главным образом гидроксохлоридных [AuCl2(OH)2]^- и гидросульфидных [Au(HS)]^-, а также в виде металлоорганических (гумидных) комплексов. Из учебников химии известно, что золото устойчиво к действию кислот и оснований и оно находится в ряду активности металлов за водородом, что определяет основную форму его нахождения в земной коре - в виде самородного золота. Кроме самородного золота в природе встречаются его различные соединения, главным образом теллуриды: AuTe₂ - калаверит, (Au, Ag)Te₄ - сильванит, (Au, Ag)Te₂ - креннерит, Ag₃AuTe₂ - петцит. Известны соединения золота с висмутом и сурьмой, а также интерметаллиды: Au₂Bi - мальдонит, AuSb₂ - ауростибит, Au Cu₃ - купроаурид, Au₂Cu₃ - аурикуприд. Все эти минеральные формы золота редки и промышленного значения не имеют.

Самородное золото часто представляет собой его природный сплав с серебром, называемый электрумом. Присутствие в самородном золоте примесей серебра, меди и некоторых других металлов определяет его пробу - отношение содержания золота к сумме содержаний золота и серебра. Наиболее широко в природе распространено самородное золото с пробой выше 650.

Помимо серебристого золота (электрума) в природе было найдено также медистое, висмутистое, платинистое, палладистое и иридистое самородное золото. Часть золота с примесями Pt, Pd и Ir попадает на поверхность Земли из космоса в составе метеоритов. Количество таких космических золотых осадков составляет около 18 кг в год.

В зависимости от условий нахождения самородное золото меняет внешнюю форму (морфологию), внутреннее строение, обогащается или обедняется различными примесями. Размеры выделений самородного золота в природе весьма разнообразны. Большая часть золота в горных породах - это мельчайшие частицы, видимые только под электронным микроскопом (рис. 1, а). Такое тонкодисперсное золото получило название невидимого, так как оно имеет размеры меньше 10 мкм (0,01 мм). Размеры видимого золота колеблются от пылевидных частиц (порядка 0,1 мм) до крупных выделений размером несколько миллиметров. Зерна золота, имеющие массу более 1 г, получили название самородков. Среди них известны гиганты весом более 50 кг. Таких крупных находок очень немного - всего несколько десятков. Крупнейший из них ("Плита Холтермана") найден в Австралии в штате Новый Южный Уэльс на руднике Хилл Энд в 1872 году. Этот сросток самородного золота с кварцем (оксидом кремния, SiO2) имел в длину почти 1,5 м, весил 285 кг и содержал 93,3 кг чистого золота. Большие самородки золота были найдены и в России. Крупнейший из них - "Большой треугольник" весил 36,6 кг. Он был найден на Южном Урале в 1842 году.

Природное самородное золото разнообразно не только по размерам выделений, но и по их форме. Иногда оно образует правильные ограненные кристаллы - октаэдры и кубооктаэдры, но чаще самородное золото, заполняя трещинки во вмещающих породах, образует плоские папоротниковидные выделения (дендриты) или причудливой формы зерна с разнообразными выступами и наростами (рис. 1, б ). Такие золотинки бывают похожи на фигурки людей или зверей (рис. 1, в) и потому получают собственные названия: "Мефистофель" (20,25 г), "Заячьи Уши" (3,34 кг), "Верблюд" (9,29 кг).

Помимо внешней формы (морфологии) важную информацию об условиях образования самородного золота можно получить изучая его внутреннее строение. Работами Н.В. Петровской, Л.А. Николаевой, В.Г. Моисеенко, Н.Е. Саввы, С.В. Яблоковой, Г.С. Попенко было показано, что в ходе кристаллизации самородного золота и во время его длительной и сложной посткристаллизационной истории (растворения, регенерации, транспортировки) зерна самородного золота приобретают разнообразные внутренние структуры. Выявляют внутреннюю структуру частиц самородного золота путем травления полированных зерен в растворах царской водки с добавлением хромового ангидрита (HNO₃ + + HCl + CrO₃) и тиомочевины. Различные по составу участки золотин протравливаются по-разному. Выявленные таким образом неоднородности состава изучают методами оптической и электронной микроскопии.

Заканчивая характеристику самородного золота, необходимо охарактеризовать те свойства, которые важны при добычи и извлечении его из руд. Это, конечно, его высокая плотность - 19,32 г/см³, которая является основой гравитационного метода извлечения золота, использовавшегося еще в древности при ручной промывке в лотках. Важнейшим химическим свойством золота является способность образовывать жидкие амальгамы с ртутью, поэтому амальгамирование - второй по значимости и времени изобретения способ извлечения золота из руд.

В современных технологиях добычи золота широко применяют его способность растворяться в хлорной воде и растворах цианидов щелочных металлов в присутствии кислорода. На этих свойствах основаны методы хлорирования и цианирования. В первом случае образовавшийся осадок AuCl₃ вымывается водой, а во втором руду сначала обрабатывают раствором цианида натрия, а затем золото восстанавливают из комплексных анионов электролизом на пластинах цинка. Метод цианирования впервые был предложен П.Р. Багратионом в 1843 году, а применен в 1890 году в ЮАР. Важнейшими техническими свойствами золота являются низкое электрическое сопротивление (2,887 х 10^-8 Ом/м) и высокая ковкость (из 1 г золота можно получить 1 м² фольги или проволоку длиной 2610 м).