Месторождения золота
1. Свойства и применение золота
Золото – это первый известный с древнейших времен человеку металл, который добывался в виде самородков и использовался для изготовления украшений и монет. Оно обладает ярко-желтым цветом, блестит. Плотность его 19,3 г/см3, температура плавления 1063 °C и температура кипения 2660 °C. Золото очень ковко и пластично. Путем прокатки из него можно получить листочки толщиной менее 0,0002 мм. Золото хороший проводник тепла и электрического тока и уступает в этом отношении лишь серебру и меди.
Золото химически стойкий элемент. На воздухе оно не изменяется даже при сильном нагревании. Растворяется золото лишь в царской водке, хлорной воде и в растворах цианидов щелочных металлов. Ртуть тоже растворяет золото, образуя амальгаму, которая при содержании золота более 15% становится твердой.
Благодаря своим качествам золото было и остается до настоящего времени одним из любимых материалов для изготовления украшений, а также всеобщей мерой стоимости. В настоящее время золото является валютным металлом – обеспечивает бумажные деньги, а также используется в ювелирной промышленности, для чеканки монет, в зубоврачебном деле и для технических целей (в электронной, космической и военной промышленности).
Золото – металл мягкий, и поэтому его употребляют в виде сплавов, обычно с серебром или медью. На содержание золота в сплаве указывает проба (количество единиц массы золота на 1000 единиц массы сплава). Наиболее распространены изделия из золота с пробой 583 и 750.
Атомная масса золота 196,97, оно занимает 79-е место в периодической системе элементов Д.И. Менделеева. Известны 14 изотопов золота, но стабилен лишь один – 197 Аu. Остальные радиоактивны и распадаются. Изотоп 198Аu используется для определения содержания золота в породах и минералах. Оно имеет две степени окисления: + 1 и + 3. Величина радиуса иона Аu1+ равна 0,137 нм, а АuЗ+-0,085 нм. Более устойчивы соединения золота + 3. Однако оно химически инертно и имеет ярко выраженную тенденцию к металлическому состоянию.
Массовая концентрация золота в земной коре, по А.П. Виноградову, 43.10–8%, в ультраосновных породах 5.10–7%, основных 4.10–7%, кислых 45.10–8%. Содержания эти низки и почти не отличаются. Однако детальные исследования последних лет показали, что содержание золота от кислых пород к основным увеличивается.
При кристаллизации расплавов золото концентрируется вместе с сульфидами меди, никеля, железа и металлов группы платины. Особенно тесную связь в медно-никелевых рудах оно имеет с наиболее халькофильным из них палладием.
При формировании гранитоидных магматических комплексов (очень часто многофазных) золото совместно с рядом элементов (медь, свинец, цинк, серебро, сурьма, висмут, железо, мышьяк, сера, теллур и др.) накапливается в, постмагматических гидротермальных растворах, переносится этими растворами, возможно, в форме полисульфидных, гидросульфидныхи хлоридных комплексных соединений и в результате образуются постмагматические концентрации золота в скарнах, грейзенизированных породах, а также в гидротермальных высоко-, средне- и низкотемпературных месторождениях. Наиболее крупные гидротермальные месторождения.
В гидротермальных рудах золото находится в самородной видимой форме, в форме минералов-соединений с другими элементами (в основном теллуридов), а также в виде тонкодисперсной рассеянной вкрапленности в сульфидах (пирите, халькопирите, арсенопирите и др.).
В зоне гипергенеза при окислении золотосульфидных руд самородное золото (особенно крупные золотинки) химически устойчиво, переносится механическим путем и накапливается в россыпях. Наиболее важное промышленное значение имеют аллювиальные, а также древние прибрежно-морские россыпи. Россыпное золото имеет более высокую пробу в связи с появлением у золотин внешнсй ВЫСОI (опробной каймы. По мере удаления от коренных источников пробность золота увеличивается. При окислении сульфидных руд, содержащих тонкодисперсное золото, последнее может растворяться и мигрировать. Такие явления хорошо изучены на медно-колчеданных и колчеданно-полиметаллических месторождениях Урала и Центрального Казахстана. В зоне окисления колчеданных руд возникает четко выраженная вертикальная зональность. Самой верхней является подзона гидр оксидов железа. Под ней располагается подзона ярозита, ниже которой находится маломощная зона сыпучки (раздробленный кварц, барит, пирит). Еще ниже следует зона вторичного сульфидного обогащения меди и зона первичных сульфидных руд. Во всех подзонах зоны окисления возникли высокие концентрации гипергенного самородного золота. Но особенно богата им зона сыпучки. Следовательно, при окислении руд золото растворялось, мигрировало и возникла зона его гипергенного обогащения, приуроченная к сыпучке. Наиболее вероятной формой переноса золота является, по-видимому, его растворимый сульфат.
Таким образом, на поверхности земли золото мигрирует как в механической, коллоидной, так и в химически растворимой форме. Большую роль при этом играют органические соединения. Часть золота, выщелачиваемого из горных пород и эндогенных руд, выносится реками в Мировой океан. Предполагают, что в морской воде устойчив комплекс золота АuС12 –.
Содержание золота в морской воде в 2–3 раза ниже кларкового для земной коры. Однако общие количества его в гидросфере огромны (5–6 млн. т). Попытки извлечения этого золота в промышленных масштабах пока не увенчались успехом. Содержание золота в осадочных породах низкое, если не считать россыпей. Повышенным содержанием золота обладают часто лишь углеродисто-кремнистыe (черные) сланцы. Золото в них, по-видимому, не только кластогенное, но и хемогенное. В процессе метаморфизма древних прибрежно-морских россыпей, представленных золотоносными конгломератами, имели место лишь перекристаллизация руд и местная миграция золота. К этому типу относятся крупнейшие в мире месторождения золота в протерозойских конгломератах ЮАР и менее значительные месторождения Центральной Африки. В процессе метаморфизма докембрийских колчеданных месторождений происходили перекристаллизация как сульфидов, так и золота и увеличение размера золотин. при этом миграция золота была лишь местной.
Таким образом, в геохимическом цикле миграции золота главные промышленные концентрации его связаны с постмагматической гидротермальной деятельностью и с образованием россыпных месторождений самородного золота.
Всего известно 22 минерала золота, из них 13 являются интерметаллическими соединениями и твердыми сплавами, а девять – теллуридами. Главные промышленные минералы золота – его самородная форма – Аи, электрум – (Аи, Ag), а также теллур иды: калаверит – АиТе2, сильванит – Аи AgTe4, креннерит (Аи, Ag) Те2, петцит – AgзAuTe2, нагиагит АuРЬ7SЬ2ТезSв. Пробность самородного золота от высокои среднетемпературных гидротермальных месторождений к месторождениям низкотемпературным (золото-серебро-теллуровым) понижается.
Тонкодисперсное золото, рассеянное в сульфидах, также извлекается.
Промышленные руды золота являются коренными (эндогенными постмагматическими и метаморфизованными конгломератами) и россыпными. Содержание золота в коренных рудахобычно составляет 7–10 г./т (до 25 г./т и более). В россыпяхоно значительно ниже и измеряется десятыми долями граммана тонну (до 1 г/т).
Руды гидротермального происхождения характеризуются большим разнообразием минерального состава. В зависимости от количества сульфидов среди них выделяют малосульфидные, с умеренным количеством сульфидов и сульфидные. Почти всегда они комплексные, а поэтому технологические схемы переработки их и извлечения золота достаточно сложные. Классическая схема переработки золото-кварц-сульфидных руд_ дробление и гравитационное обогащение руды, амальгамация концентратов и цианирование хвостов амальгамации. На стадии цианирования для осаждения золота могут применяться ионообменные смолы. Переработка руд, добытых из углеродистых и графитовых сланцев, имеет СIЮИ особенности. Из медно-колчеданных руд золото получают при металлургическом переделе черновой меди. При переработке золотоносных конгломератов ЮАР, содержащих уран и значительное количество пирита, извлекают золото, серу (получают серную кислоту) и попутно уран. Извлечение золота из песков также процесс достаточно сложный.
Наиболее древние месторождения золота находятся в архейских зеленокаменных поясах Канадского щита, Африки, Индии, Западной Австралии. Концентрации золота приурочен к колчеданным месторождениям, залегающим среди зеленокаменных вулканогенных толщ, а также связаны с комплексами гранитоидов, завершавших формирование зеленокаменных поясов.
На ранней стадии развития эвгеосинклиналей возникали лишь мелкие концентрации золота в колчеданных и скарновых рудах. Главные месторождения золота образовались в орогенную стадию развития геосинклиналей. Гидротермальные месторождения золота связаны с гипабиссальными комплексамималых интрузий и даек (плутоногенные гидротермальные месторождения) и вулканогенно-интрузивными комплексами андезитлипаритовой формации (золотосеребряные месторождения). В платформенных условиях на разных этапах развития земной коры возникли россыпные месторождения. Древние россыпи были метаморфизованы.
В областях тектономагматической активизации месторождения золота образовались в связи с комплексами малых интрузий и с субвулканическими комплексами вулканических поясов.
Для золотых месторождений выделяются четыре металлогенические эпохи: архейская (месторождения зеленокаменных поясов), протерозойская (золотоносные конгломераты Витватерсранда, ЮАР и другие районы), палеозойская (многие каледонские и герцинские гидротермальные месторождения Средней Азии, Казахстана, Западной Сибири) и мезокайнозойская (плутоногенные золотые и вулканогенные золотосеребряные месторождения Тихоокеанского пояса, Карпати др.) [15].