1. Группа золота

В эту группу входят типичные самородные металлы: медь, серебро, золото и их разновидности по химическому составу.

Из указанных элементов золото в природе наблюдается главным образом в самородном виде, изредка в виде теллуридов. Серебро нередко встречается также в виде сернистых и галоидных соединений. Медь в самородном виде распространена значительно реже, чем сернистые, кислородные и другие ее соединения.

Все эти металлы кристаллизуются в кубической сингонии, образуя однотипные кристаллические структуры. Золото и серебро, имеющие почти одинаковые размеры элементарных ячеек, образуют твердые растворы, тогда как медь, обладающая меньшими размерами ячейки, только при высокой температуре дает с золотом твердые растворы, распадающиеся при охлаждении. Для системы серебро-медь наблюдаются крайне узкие пределы растворимости друг в друге.

Медь - Сu. Химический состав. Обычно бывает химически чистой. В качестве примесей иногда содержатся Fe (до 2,5%), Ag (нередко в виде включений самородного серебра), изредка Au в виде твердого раствора до 2-3% (золотистая медь).

Рис. 62. Кристалл самородной меди. Свердловский район (Урал)

Сингония кубическая; гексаоктаэдрический в. с. 3L⁴L₃⁶6L²9PC. Кристаллическая структура - простейшая и представлена гранецентрированным кубом с плотнейшей упаковкой атомов. Атомы Сu располагаются в вершинах куба и в центре каждой грани элементарной ячейки.

Рис. 63. Двойники кристаллов самородной меди по (111), р {100}, а {111}, b1 {110}, b2 {210}

Облик кристаллов. Правильно образованные кристаллы редки (рис. 62). Главные формы: {100}, {111}, {110}. Встречаются двойники срастания по (111) (рис. 63), иногда в виде кристаллических дендритов (рис. 64). Агрегаты. Часто наблюдаются неправильные пластинчатые дендриты или реже целые пластины, образовавшиеся в трещинах пород при экзогенных процессах. В верхних частях месторождений (в зонах окисления) находили даже сплошные массы в несколько тонн весом.

Рис. 64. Дендрит самородной меди. Васильевское месторождение из группы Турьинских рудников (С. Урал)

Цвет меди медно-красный, часто с побежалостью. Черта металлически блестящая. Блеск типичный металлический.

Твердость 2,5-3. Обладает ковкостью. Излом крючковатый. Спайность отсутствует. Уд. вес. 8,5-8,9. Прочие свойства. Прекрасный проводник электричества. Электропроводность 99,95 (для серебра 100).

Диагностические признаки. Легко узнается по цвету, ковкости и удельному весу. П. п. тр. плавится (температура плавления 1080°). В разбавленной HNO₃ легко растворяется. В НСl растворяется с трудом, образуя хлорид меди. Водный раствор в аммиаке обладает характерным синим цветом.

Происхождение. Самородная медь образуется в восстановительных условиях при различных геологических процессах.

Типичные гидротермальные месторождения, имеющие самостоятельное значение, очень редки. Примером могут служить крупные месторождения самородной меди в районе Верхнего озера (в штате Мичиган, США), где вкрапления ее ассоциируют с цеолитами, кальцитом и другими минералами.

В виде микроскопических выделений медь нередко наблюдается в гидротермально измененных основных изверженных породах, где она могла образоваться в результате разложения медьсодержащих сульфидов.

Наиболее обычно нахождение меди в нижних частях зон окисления медносульфидных месторождений в ассоциации с купритом (Cu₂O), малахитом, иногда халькозином (Cu₂S) и другими медными минералами. В виде пластинок и неправильной формы пластинчатых ветвистых образований она может быть встречена в трещинах боковых пород по соседству с месторождением.

Известны месторождения меди в осадочных породах, преимущественно песчаниках, в виде цемента между песчинками или в виде неправильной формы конкреций, иногда в ассоциации с купритом, малахитом, азуритом и др., без видимой связи с первичными медными месторождениями. Условия образования этого типа месторождений еще недостаточно изучены.

Рис. 65. 'Цементная медь' на железном болте. Шахта Карабашского месторождения (Урал).Нат. вел

Наконец, необходимо упомянуть о так называемой цементной меди (рис. 65), которая выделяется на железных предметах (скобах, болтах, рельсах и т. д.) в заброшенных горных выработках, залитых рудничными водами, содержащими в растворе сульфаты меди. Свойство металлического железа высаживать из растворов медь используется для целей получения этого металла в промышленных масштабах (с помощью железных опилок в специальных бетонированных водоемах, куда периодически вливаются рудничные медьсодержащие воды).

Поведение самородной меди в кислородной обстановке характеризуется образованием окислов меди на ее поверхности, а в водно-воздушной среде - гидрокарбонатов меди (малахита и азурита) в виде корок.

Псевдоморфозы самородной меди известны по куприту, халькозину, изредка по органическим остаткам (чаще по обломкам древесины).

Практическое значение. Применение меди как металла общеизвестно (в электротехнике, машиностроении, для изготовления различных приборов, посуды и т. д.). Процесс извлечения самородной меди из содержащих ее руд довольно прост (применяются гравитационные методы обогащения). Поэтому промышленное содержание этого металла в рудах значительно ниже по сравнению с сульфидными и окисленными рудами (до 0,5% для крупных месторождений).

Месторождения. Самородная медь, встречающаяся в месторождениях СССР, имеет минералогическое значение. В прежние времена она, вероятно, являлась предметом специальной добычи. В Ленинградском горном музее и в музее Московского геолого-разведочного института сохранились образцы плитообразных больших глыб самородной меди, доставленные в свое время из старых рудников в Дегеленских горах (Семипалатинская область), где отдельные глыбы достигали нескольких тонн весом.

Несомненный интерес представляют также скопления меди в виде неправильной формы конкреций в песчаниках Наукатского месторождения (на левом берегу р. Сыр-ДаРbи, в 18 км от ст. Посьетовка, Ташкентской ж. д.).

Замечательные кристаллические двойниковые сростки и дендриты из верхних горизонтов известных Турьинских месторождений меди (С. Урал) были описаны Г. Розе в 1837 г.

Из иностранных месторождений уже упоминались крупнейшие гидротермальные месторождения самородной меди в районе Верхнего озера (США). Здесь самородная медь содержится в древнейших конгломератах в виде цемента и в миндалинах изверженных пород.

Серебро - Ag. Самородное серебро в природе распространено реже, чем медь, и несравненно реже, чем золото.

Химический состав. Кроме химически чистого серебра, встречаются разновидности: кюстелит с изоморфной примесью золота до 10% и выше, медистое серебро, сурьмянистое серебро и др.

Рис.66 Самородное серебро в пластинчатых дендритах (в 'вязаных' формах)

Сингония кубическая; гексаоктаэдрический в. с. ЗL⁴4L₆³6L²9РС. Кристаллическая структура. Гранецентрированный куб. Облик кристаллов. Правильно образованные кристаллы очень редки. Встречающиеся формы: {100}, {111}. Двойники по (111). Агрегаты. Встречается иногда в виде типичных "вязаных" перистых дендритов (рис. 66), тонких неправильных пластин и листочков. Характерны также моховидные, волосовидные (рис. 67) и проводочные формы (см. рис. 16). Наиболее распространены зерна неправильной формы и более крупные сплошные скопления - самородки.

Рис. 67. Самородное серебро в закрученных проволочных и волосовидных формах на кальците

Цвет серебра в свежем изломе серебряно-белый. С поверхности часто бывает покрыто черным налетом. Черта металлически блестящая. Блеск типичный металлический.

Твердость 2,5. Весьма ковко Расплющивается в тончайшие листочки. Излом крючковатый. Спайность отсутствует. Уд. вес 10,1-11,1 Прочие свойства. Наилучший проводник тепла и электричества.

Диагностические признаки. Узнается по цвету, характерному крючковатому, занозистому излому, ковкости (острие ножа легко оставляет след) и удельному весу. От платины отличается меньшей твердостью и меньшим удельным весом Аргентит (Ag₂S), который часто сопровождает самородное серебро, обладает более темным свинцово-серым или черным цветом.

П. п. тр. плавится. Раствор в HNO₃ с НСl дает характерный белый творожистый осадок AgCl. От H₂S чернеет.

Происхождение. Образование самородного серебра в природе во многом аналогично образованию меди. Оно вместе с другими серебросодержащими минералами встречается в гидротермальных жильных месторождениях в ассоциации с аргентитом (Ag₂S) и кальцитом (месторождение Конгсберг в Норвегии), иногда в ассоциации со сложными сернистыми, мышьяковистыми, сурьмянистыми соединениями разных металлов, в том числе никеля и кобальта.

В экзогенных условиях оно, так же как и самородная медь, встречается в зонах окисления месторождений сернистых и мышьяково-сурьмянистых руд, являясь продуктом их разложения и восстановления из поверхностных растворов различными органическими соединениями. Образующееся в этих условиях самородное серебро нередко имеет вид дендритов, пластинок, моховидных, проволочных, волосовидных форм и др. Экспериментально доказано, что тончайшие нитевидные и дендритовые образования, иногда в виде красивых узоров, образуются на кусочках угля из раствора, особенно в присутствии растворимых органических соединений.

В поверхностных условиях самородное серебро менее устойчиво, чем золото. Оно часто покрывается пленками и примазками черного цвета. В местностях с жарким, сухим климатом с поверхности нередко переходит в устойчивые галоидные соединения (AgCl и др.).

Практическое значение. Серебро применяется главным образом в сплавах с медью для выделки серебряных изделий, монет и др. Чистое серебро употребляется для филигранных работ, изготовления тиглей для плавления щелочей, для серебрения, для получения химических соединений и других целей. Главная масса серебра (около 80%) добывается не в самородном виде, а в качестве побочного продукта из богатых серебром свинцово-цинковых, золотых и медных месторождений.

Месторождения. По СССР крупные месторождения не известны. Самородки серебра в прежнее время находили в Турьинских рудниках на Северном Урале, в ряде свинцово-цинковых месторождений Алтая, Казахстана, Восточной Сибири и в других местах.

Из иностранных месторождений большой известностью пользовались месторождения: Конгсберг(Норвегия), где самородное серебро встречалось до глубины 900 м, Кобальт(Канада), Шнееберг(Германия).

Золото - Au. Золото является одним из металлов, известных человеку с древнейших времен. Среди минералов рассматриваемой группы оно пользуется наибольшим распространением в природе.

Химический состав. В химически чистом виде золото встречается исключительно редко. Так называемое самородное золото в подавляющем большинстве случаев содержит в виде изоморфной примеси серебро (обычно от 4 до 15% по весу). Встречаются разности и более богатые серебром, которые относят к самостоятельному минеральному виду (см. электрум).

К числу разновидностей золота относятся следующие: медистое золото (купроаурид) с содержанием Cu до 20% (по весу); порпецит- палладистое золото с содержанием Pd от 5 до 11% и Ag до 4%; висмутистое золото (бисмутоаурит) с содержанием Bi в твердом растворе до 4%.

Рис. 68. Октаэдрический кристалл золота. Сысертский район (Урал)

Сингония кубическая; гексаоктаэдрический в. с. ЗL⁴4L₆³6L²9РС. Кристаллическая структура. Гранецентрированный куб. Облик кристаллов. Кристаллы встречаются редко, притом преимущественно в виде октаэдров {111} (рис. 68), реже додекаэдров {110} и изредка в виде кубов {100}. Плоскости граней обычно бывают тусклыми, неровными; иногда обладают комбинационной штриховкой параллельно ребрам (111) : (310) и (111) : (110). Часты сростки и двойники по (111). Агрегаты. Обычно наблюдается в виде неправильной формы зерен, включенных в кварцевую или рудную массу. Размеры их могут быть самые различные, но чаще встречаются микроскопически мелкие зерна, иной раз с трудом различимые даже в полированных шлифах при больших увеличениях под микроскопом. В россыпях речных долин при промывке песков нередко находят самородки окатанной формы весом от нескольких граммов, крайне редко до десятков килограммов. В зонах выветривания месторождений удавалось находить мелкие сталактитообразные формы самородков вторичного происхождения. В рудах коренных месторождений среди пустот наряду с кристалликами встречались дендритообразные кристаллические сростки и пластины сетчатого рисунка (рис. 69).

Рис.69. Золото в форме дендрита

Цвет самородного золота золотисто-желтый (у богатых серебром разностей - бледножелтый). Черта металлическая желтая. Блеск типичный металлический.

Твердость 2,5-3,0. Ковко и тягуче. Легко расплющивается в тончайшие листочки. Спайность отсутствует. Уд. вес 15,6-18,3 (для чистого золота 19,30). Прочие свойства. Обладает высокой тепло- и электропроводностью.

Диагностические признаки. Характерны: золотисто-желтый цвет, низкая твердость (легко режется ножом), большая ковкость, высокий удельный вес и неокисляемость на воздухе. От похожих на него пирита, халькопирита (CuFeS₂) и миллерита (NiS) отличается по сильному блеску и характерному оттенку цвета.

П. п. тр. плавится. Не растворяется в кислотах, кроме царской водки; растворяется в KCN и реагентах, выделяющих свободный хлор и бром. Горячие многосернистые щелочи растворяют золото, образуя сернистые соединения, которые в природе до сих пор не установлены.

Происхождение. Наибольшая масса золота распространена в типичных гидротермальных месторождениях, генетически связанных с интрузивами кислых изверженных пород. Парагенетически оно всего чаще связано с кварцем и сульфидами (пиритом, арсенопиритом, блеклыми рудами, халькопиритом, реже с галенитом, сфалеритом), иногда с теллуридами золота и серебра и др. Весьма характерно, что так называемое видимое золото, как правило, выделяется в числе самых последних минералов, нередко приурочиваясь к трещинкам в ранее образовавшихся минералах. Кроме видимого, различают также "связанное" золото, открываемое в существенных количествах химическими анализами в сульфидах, главным образом в пирите и арсенопирите (FeAsS), лишь частично наблюдаемое под микроскопом. Очевидно, часть его находится в рассеянном тонкодисперсном состоянии подобно тому, как в кристаллозолях распределена дисперсная фаза.

Как новообразование самородное золото встречается в зонах окисления сульфидных месторождений в ассоциации с лимонитом, азуритом, свинцовыми, висмутовыми, сурьмяными охрами и др. Установлено также, что серебро, содержащееся в золоте, в условиях поверхностного выветривания частично выносится, и вследствие этого золото по периферии и вдоль трещинок становится более высокопробным. Точно так же давно было подмечено, что золото, намываемое из россыпей, содержит меньше серебра, чем золото из коренных месторождений.

Практическое значение. Как известно, золото является основным валютным и денежным металлом. Расходуется также на украшения, предметы роскоши, физические и химические приборы, в зубоврачебном деле и для других целей.

Минимальное промышленное содержание золота в коренных рудах колеблется в пределах от 1 до 10 г/т, т. е. от 0,0001 до 0,001% (в зависимости от масштабов месторождений и экономических условий освоения).

Месторождения. СССР обладает весьма многочисленными как россыпными, так и коренными месторождениями золота, распространенными на Урале и главным образом в Восточной и Северо-Восточной Сибири. Укажем лишь на некоторые из них.

Березовское месторождение (в 12 км к северо-востоку от г. Свердловска). Это месторождение знаменито не только тем, что в нем вообще впервые 200 лет тому назад было открыто самородное золото в нашей стране, но и своими замечательными ассоциациями минералов, коллекции которых украшают витрины многих наших и заграничных музеев. Золото здесь приурочено к сериям небольших кварцевых жил, обычно залегающих среди мощных жил измененного гранит-порфира (кварцевые жилы расположены перпендикулярно к стенкам гранит-порфировых жил). Золото преимущественно связано с сульфидами, распространенными в кварцевых жилах, главным образом с пиритом, блеклой рудой, галенитом, халькопиритом, айкинитом и др. В зоне выветривания оно сопровождается различными кислородными соединениями железа, меди, свинца, висмута и др.

Дарасунское месторождение (в 75 км к северо-западу от ст. Шилка, Забайкальской ж. д.) представлено кварцевыми жилами, характеризующимися большим разнообразием минералогического состава; кроме кварца, в них наблюдаются турмалин, карбонаты, пирит, арсенопирит, халькопирит, галенит, сфалерит, блеклые руды и ряд других минералов. Золото приурочено к скоплениям сульфидов, главным образом арсенопи рита.

Балейское месторождение (в 55 км к юго-западу от ст. Приисковая, Забайкальской ж. д.) интересно тем, что золото часто наблюдается в метаколлоидных кварцевых массах в тонкораспыленном виде, вследствие чего обогащенные им участки имеют слабый зеленоватый оттенок.

В Дмитриевском месторождении (в верховьях р. Кары, притока р. Шилки, в Восточном Забайкалье) золото находится в ассоциации с сульфидами в богатых турмалином кварцевых жилах.

Крупные россыпные месторождения распространены во многих районах Урала и Сибири. В Миасском районе (Ю. Урал) из россыпи по р. Ташкутаргану, притоку р. Б. Иремель, в 1842 г. был найден самый крупный у нас самородок золота весом 36 кг.

Из месторождений зарубежных стран широкой известностью пользуется крупнейшее месторождение Витватерсранд в Трансваале (Ю. Африка), дававшее до недавнего времени около 50% всей мировой добычи золота. Золото здесь содержится в метаморфизованных древнейших конгломератах, очевидно представлявших первоначально золотоносные россыпи. Горные выработки достигли глубины свыше 2 км.

Много золота добывается также в США (в западных штатах и Аляске) и ряде районов Канады. Месторождения преимущественно представлены кварцевыми жилами, в которых золото парагенетически связано чаще всего с сульфидами. Обширные районы золотоносных россыпей известны в Калифорнии, на Аляске (р. Клондайк в бассейне Юкона и др., а также на полуострове Сьюорд) и в Австралии. В россыпях провинции Виктория (Австралия) были найдены самые крупные самородки в мире: "Приятный незнакомец", весом 59,67 кг (1858 г.) и "Желанный", весом 68,08 кг (1869 г.).

Электрум -(Au,Ag). Сингония кубическая. Этот минеральный вид обнимает промежуточные по составу разности в изоморфном ряду Au-Ag. Содержание в нем серебра выше 15%, достигает обычно 30, иногда 40 и даже 50%. В незначительных количествах присутствуют также Сu, Fe и др. Физические и химические свойства являются также промежуточными. Цвет светложелтый до серебряно-белого. Блеск металлический. Отражательная способность очень высокая. Твердость 2-3. Ковок, тягуч. Спайность отсутствует. Уд. вес 12-15.

Встречается почти исключительно в гидротермальных месторождениях, но значительно реже, чем самородное золото и серебро. Для электрума характерен парагенезис с серебросодержащими сульфидами (аргентитом, блеклыми рудами, пруститом, пираргиритом и др.). Благодаря высокому содержанию серебра, электрум легче, чем золото, при выветривании подвергается изменениям: на нем иногда образуются темные пленки галоидных или сернистых соединений, из которых в восстановительных условиях выделяется тонкая пленка самородного серебра.

Отдельные находки электрума сделаны в ряде пунктов Урала и Алтая.