Что значит разлагается золото
Растворение золота в царской водке: очистка, пропорции раствора кислот, осаждение золота в домашних условиях и его переплавка в слитки
Царская водка – вода царей — Aqua Regia на латыни – смесь двух кислот, соединенных вместе. Азотная и соляная кислоты берутся в пропорции один к трем. Это баланс по массе, при пересчете на чистые вещества один к двум. Издает неприятный хлорный запах. Уникальная особенность состава – возможность растворять ряд драгоценных металлов – золота, платины и др. Используется для очищения золота от примесей путем фильтрования и осаждения металла.
Царская водка: история названия, пропорция кислот и химические свойства
Свойства Aqua Regia была описаны еще до того момента, как была открыта соляная кислота в 14 веке. Состав получил широкое распространение и свое название в эпоху расцвета алхимии на Европейском континенте. Алхимик из Германии Альберт Великий (Кельнский), который был наставником Фомы Аквинского, назвал ее aqua secunda как производное от aqua prima, азотной кислоты.
В переводе с латыни «вторичная водка» и «первичная водка».
Представители алхимической когорты начали именовать ее царской тогда, когда кардинал Бонавентура, относимый католичеством к отцам церкви, установил, что вещество, которое объединило две кислоты способно растворять «царя металлов». Ранее этого момента считалось, что благородный металл не может быть ничем изменен. Взаимодействие царской водки и золота доказало обратное. В России М.В Ломоносов называл раствор «королевской водкой».
Символ Aqua Regia, принятый у алхимиков: ▽R. перевернутый треугольник — знак воды.
Химические продукты, соединяясь, взаимодействуют и образуют состав продуктов, который отличается высокой активностью. Это проявляется в сильном запахе с оттенками хлора и диоксида азота. Газообразная двуокись азота желтого цвета напоминает дым такого тона.
Сначала царская водка не имеет цвета, но постепенно приобретает желто-оранжевый оттенок, становясь очень сильным окислителем. Если ее хранить некоторое время, постепенно разлагается, выделяя газообразные вещества.
Скорость травления, то есть окисления, или уровня растворимости, золота — около 10 мкм/мин. Другие благородные металлы требуют для прохождения реакции нагрева до определенных температур. Это относится к родию и иридию. Иными свойствами отличается такой металл, как серебро. Растворение в Aqua Regia не наступает, на поверхности образуется слой AgCl, хлорида драгоценного металла.
13 фактов о золоте, о которых знают не все (не знают даже многие ювелиры)
Из-за чего золото меняет цвет, и почему его не надо кусать – что еще мы не знаем о драгоценном металле.
Золото – один из самых дорогих металлов, которые существуют на нашей планете. А еще один из самых редких. Его использовали в качестве платежного средства, для накоплений и изготовления украшений и считали признаком достатка и благополучия. Вот почему интерес к его поиску и добыче рос на протяжении многих сотен лет. Только представьте: за всю историю человечеством было добыто около 161 тысячи тонн золота!
Мы в 1Gai.ru собрали 13 интересных и малоизвестных фактов о драгоценном металле.
1. Чистое золото эластично
Чистое золото настолько пластично, что всего одну золотую унцию –– примерно 30 граммов – можно без разрыва растянуть на 80 километров (но оно будет слишком тонким, чтобы увидеть). Если проделать этот трюк со всем существующим в мире золотом, им можно будет обернуть Землю 11 миллионов раз.
2. Золото не надо кусать
Вопреки распространенному мнению попробовать золото на зуб – не самый надежный способ определить его подлинность: другие металлы тоже достаточно мягкие, чтобы на них оставался след от зубов.
И хотя многие чемпионы «жуют» свои призы, олимпийские золотые медали не делались из этого металла со времен Летних игр 1912 года в Стокгольме. Современные золотые медали в основном состоят из серебра: в медалях на Играх 2016 года в Рио содержалось всего 1,2% золота.
3. Нобелевская премия сделана из золота
Медаль Нобелевской премии по-прежнему изготавливается из золота, хотя в 1980 году ее проба была понижена с 23 карат до 18-ти. Теперь вес медали составляет 175 граммов.
4. Золото может менять цвет
Будучи от природы желтым элементом, золото может менять цвет при смешивании с другими металлами, что придает ему дополнительную прочность. Белое золото содержит никель или палладий, розовое приобретает свой оттенок из меди.
Существует даже зеленое золото, в котором есть примеси серебра, а иногда цинка или кадмия. Чтобы определить, сколько золота содержится в каком-либо кусочке, разделите караты на 24 и умножьте на 100. Полученный процент и будет означать количество золота.
5. Золото использовалось в медицине на протяжении тысячелетий
Древние римляне делали из него зубные мосты – этому они научились у этрусков. На протяжении большей части XX-го века с помощью внутримышечных инъекций из соединений золота, обладающих противовоспалительными свойствами, врачи снижали боли и отеки у пациентов с ревматоидным артритом. Сегодня некоторые онкологи используют соединения золота для уменьшения раковых опухолей.
6. Чтобы удалить из золота примеси, металл должен быть очень горячим
Термин «слитки», который используется для обозначения золотых слитков или монет, готовых к продаже, происходит от латинского слова «кипение» – bullitus. Поэтому удалить примеси из золота можно «всего лишь» при 2856 градусах Цельсия.
7. В настоящее время Казначейство США хранит 147,3 млн унций золота в слитках
Примерно половина хранится в Форт-Ноксе – тайнике стоимостью более 130 миллиардов долларов. В Форт-Ноксе настолько высокий уровень безопасности, что только один президент бывал в хранилище.
Им был Франклин Делано Рузвельт – тот самый президент, который в 1933 году приостановил золотой стандарт в США: так он собирался покончить с Великой депрессией. Окончательно от свободного обмена долларов на золото в США отказались лишь в 1971 году.
8. Большая часть мирового золота сейчас добывается в Китае
Бобби Йип © Reuters
В 2017 году азиатская страна обогнала Южную Африку по общему историческому объему добычи драгоценного металла. Но самый большой в мире монокристалл – чрезвычайно редкое геометрическое образование, которое можно встретить в виде золота, – весил 217,78 грамм и был найден несколько десятилетий назад в Венесуэле.
9. Некоторое золото поступает из сточных вод
Среди наиболее удивительных и неприятных источников золота – очищенные сточные воды. В 2015 году после анализа канализационного осадка от местных очистных сооружений исследователи из Университета Аризоны пришли к выводу, что сточные воды, ежегодно производимые в городе с населением в миллион человек, в среднем содержат 2,6 миллиона долларов золота и серебра.
10. На данный момент люди добыли около 80% мирового золота
Мы уже добыли около 80% из 244 тысяч тонн мирового запаса золота. Океанские воды и морское дно содержат еще около 20 миллионов тонн, но это сокровище в основном остается нетронутым из-за непомерно высоких затрат на его освоение. Самая большая находка находится в космосе: один только астероид «Психея 16» стоит несколько сотен квинтиллионов долларов.
11. Но пока люди только принесли в космос золото, а не забрали его
Космические скафандры и корабли покрыты золотом, чтобы отражать вредное инфракрасное излучение солнца. Любой прибор, который НАСА хочет сохранить в прохладе, также покрывается золотом, поскольку излучение – отличный источник тепла. Сюда входит телескоп Джеймса Уэбба – самый мощный космический телескоп в мире, запуск которого запланирован на конец этого года.
12. Пирит – минерал, известный как золото дураков
Пирит, или золото дураков, ввел в заблуждение многих исследователей, в том числе и Кристофера Ньюпорта, одного из основателей колонии Джеймстаун, который в 1600-х годах отправил его в Лондон на корабле. Хотя пирит может быть неутешительной находкой, его часто обнаруживают рядом с источниками настоящего золота, поэтому шахтер, который прекращает копать, обнаружив кусок пирита, может и впрямь оказаться настоящим дураком.
13. Не ищите горшок с драгоценным металлом на конце радуги
Одна из версий этой легенды – скорее поучительная история: когда бедные ирландские муж и жена вытащили последнюю морковку из своего сада, они поймали свисающего с нее лепрекона. Лепрекон согласился исполнить все желания супругов, если они найдут его горшок с золотом на конце радуги, навсегда «заразив» их погоней за фиктивным состоянием.
Может ли настоящее золото окисляться, ржаветь или темнеть и что можно с этим сделать?
Здравствуйте, дорогие читатели. Некоторые из вас наверняка сталкивались с ситуацией, когда ювелирные украшения темнеют, тускнеют и теряют первозданную привлекательность. Я расскажу о том, окисляется ли золото, почему это происходит и считается ли такой металл подлинным.
Ржавеет ли золото?
Ржавчина – это продукт окисления, получаемый непосредственно под действием кислорода или в его присутствии. Золото, относящееся к инертным металлам, реагирует с О2 и способно окисляться, но для этого необходимы очень высокие температуры.
Как правило, окисляется только металл с пробой ниже 585, то есть сплавы, в которых легирующие добавки составляют 50 % от общей массы и больше. Как окисляется изделие, хорошо видно на золотосодержащих материалах. К ним относятся различные напыления или металлические нити для золотого шитья с добавлением 3% золота.
Причины потемнения золота
Несколько лет назад экс-миллионер Стерлигов утверждал, что монеты Центробанка из золота 999 пробы после пребывания в земле поржавели. Однако ржавчина на золоте – дело сомнительное. А вот окислиться, то есть потускнеть или потемнеть изделия из золотых сплавов могут, и причин у этого несколько:
Сторонники эзотерических теорий утверждают, что благородные металлы «чувствуют» своего хозяина. Золото тускнеет, если у человека меняется аура или на него навели порчу.
Кроме того, на внешнем слое остаются потожировые частицы, на которые со временем оседает грязь из окружающей среды. Если окисляющиеся украшения своевременно не чистить, создастся впечатление, что золото почернело.
Что если изделие новое?
Иногда теряют блеск абсолютно новые ювелирные украшения, купленные впрок и аккуратно сложенные в шкатулку. В данном случае причина всего одна – недобросовестное изготовление металла для ювелирных изделий.
Скорее всего была не соблюдена лигатурная пропись. Чаще всего некачественные сплавы делают кустарным способом. Такие вещи окисляются гораздо чаще. Срок службы «бракованного» изделия иногда составляет не более 1-2 месяцев. Ювелирные дома с известным именем разрабатывают собственные составы сплавов и четко следят за соблюдением технологии.
Почему желтеет белое золото 585 пробы?
Для получения золота белого цвета его легируют серебром, платиной или палладием. Полученные металлы имеют легкий желтоватый цвет, реагируют с кислородом. Поэтому, чтобы достичь идеального блеска, благородного белого цвета, повысить износостойкость и не дать металлу окисляться, драгоценности покрывают слоем родия.
Однако родирование не решает всех проблем. Со временем цвет изделий начинает меняться по ряду причин:
Проще говоря, белое золото желтеет в тех случаях, когда повреждается или изнашивается родиевое покрытие, обнажая настоящий цвет драгоценного металла.
Почему темнеет золотая цепочка на шее?
Причин, почему темнеет и окисляется цепочка на шее, несколько:
Последняя причина самая распространенная. На теле человека сотни тысяч потовыводящих пор, отвечающих за терморегуляцию и естественный обмен веществ в организме. Чем чаще легированный драгметалл подвергается воздействию пота, тем быстрее он окисляется. Поэтому одно и то же изделие долго служит одному владельцу и быстро темнеет у другого.
Например, существует версия, что быстрее всего золотые цепочки окисляются у людей, употребляющих в пищу много мясных продуктов. Белковая пища содержит азот, который, выделяясь вместе с потом, реагирует с легирующими добавками золотых сплавов.
По другой версии, золото служит индикатором проблем со здоровьем. Считается, что украшения из этого благородного металла окисляются и темнеют, если у их владельца проблемы с почками или печенью.
Может ли темнеть позолоченное серебро?
Как и в случае с белым золотом, меняет цвет изделие, покрытое золотом, только в случае потери напыления. Слишком активное ношение украшений, неправильный уход, попадание химических средств способствует быстрому истиранию позолоты и становится причиной того, что вещь окисляется. Если вы заметили, что цепочка или кольцо потемнело, значит, наружный слой в этом месте стерт, и серебро стало окисляться на воздухе.
Почему чернеет палец под обручальным кольцом?
В то время, когда люди верили в приметы, увидеть черный след от кольца считалось очень дурным знаком. Сегодня в такие приметы уже никто не верит, а чернота объясняется простым желанием ювелирных салонов придать своему товару более привлекательный вид. Для этого изделия (особенно кольца) натираются специальной полировочной пастой.
Именно она со временем остается на коже в виде темных пятен, и о том, что золото окисляется, речь не идет.
Почему золото зеленеет?
Само по себе золото не меняет цвет и не реагирует ни на один из реактивов, доступных человеку в повседневной жизни. Любые оттенки – это признак окисляющейся лигатуры. Зеленоватый цвет дает окись меди. Именно поэтому, окисляясь, чаще других зеленеет красное золото или пробы с высоким содержанием медной лигатуры.
Как сделать, чтобы кольцо не окислялось?
К сожалению, исправить законы физики невозможно: легирующие металлы окисляются. Из этой ситуации есть только два выхода: своевременно покрывать золото соответствующим напылением или выбирать пробы классических сплавов с невысоким содержанием примесей.
Способы очистки почерневшего золота в домашних условиях
Желательно чистить украшения регулярно и аккуратно. Это не даст драгоценностям окисляться и надолго сохранит их привлекательный вид. Но не стоит расстраиваться, если изделие уже почернело. Восстановить дорогую сердцу вещь поможет порошок, моющее средство и даже соль.
Если нет надобности в спешке, достаточно замочить окисляющиеся драгоценные украшения на ночь в растворе соды или поваренной соли. Утром их промывают теплой водой, слегка обсушивают мягкой материей и протирают полотенцем без ворса.
Белого золота
В некоторых случаях чистка белого золота дома категорически запрещена или невозможна. Например, пожелтевшему украшению вернуть прежний вид помогут только в гальванической мастерской. Почерневшее белое золото восстанавливается методом полировки, но в домашних условиях аккуратно отполировать изделие, не нарушив напыление, практически невозможно.
Если же речь идет о том, чтобы отмыть простые загрязнения, лучше воспользоваться одним из перечисленных выше способов. С собой осторожностью стоит отнестись к нашатырному спирту и соде: оба способа относятся к категории сильнодействующих.
Золота с камнями
Особенность процедуры будет заключаться в некоторых недопустимых действиях:
В остальном к инкрустированным украшениям применяют те же способы чистки, что и к обычным драгоценным изделиям.
Позолотой
Позолоченные изделия, как и любые украшения с напылением, нужно чистить очень аккуратно. В домашних условиях категорически запрещены полировочные работы. Не следует использовать порошки и зубную пасту. Как правило, позолоченные изделия допускается промывать только в мягких мыльных растворах или вымачивать в слабых растворах пищевой соды – не более ½ чайной ложки на стакан теплой воды.
Медицинского золота
Медицинский сплав, больше известный потребителю под названием бижутерного, относится к особой категории украшений, чистка которых должна проходить максимально аккуратно. От чего точно стоит отказаться, так это от мела, зубного порошка и средств с крупными частицами. Все это может повредить напыление.
Лучше всего подойдут мягкие мыльные растворы без долгого вымачивания или кипячения. Также изделия протирают салфеткой, смоченной уксусом или пивом. Это вернет окисляющемуся изделию прежний блеск.
Топ-3 методов чистки золота
Признаки, что украшение окисляется, невозможно пропустить. Но есть несколько способов, которые помогут безопасно вернуть изделию прежний вид в домашних условиях.
К сожалению, сделать так, чтобы любимое кольцо или цепочка не окислялись, не получится.
Самый быстрый способ
Возьмите кусочек фланели, флиса или любую мягкую ткань, а затем без усилий протрите ею вещицу. Метод отлично подходит для колец и серег. Проделывая эту процедуру каждый день, вы не только сэкономите время на очистке, но и продлите срок службы изделий.
Самый эффективный
Кроме нашатырных смесей, к числу эффективных относятся специализированные приспособления для домашней очистки окисляющихся драгоценностей и бижутерии. Это ультразвуковые приборы, шипучие таблетки, специальные пропитки и салфетки. Правда, выбирая пропитку, необходимо обращать внимание на то, для какого золота она подходит.
Самый дешевый
Если нет возможности искать специализированные средства или нести драгоценности в мастерскую, используют доступные подручные средства. Кроме всем известных соды, соли и уксуса, применяют кока-колу, в которой также содержатся расщепляющие налет кислоты. Изделия замачивают в стакане напитка на один час, а затем промывают проточной водой и вытирают тканью.
Советы по чистке и выбору золотых украшений
Очищая изделия из драгоценных металлов, нужно обращать внимание не только на состав, но и на инкрустацию, а также стиль исполнения. Например, жемчуг, бирюзу, кораллы нельзя чистить с применением аммиака. А вот бриллианты от нашатырного спирта, напротив, засияют с новой силой.
Не используйте щетки, если речь идет о белом золоте или позолоченных предметах. Даже самая мягкая щетина может повредить напыление и привести к тому, что вещица начнет окисляться. Но лучше всего изначально выбирать украшения, отвечающие вашему стилю жизни.
Если вы привыкли вести активный образ жизни и не слишком любите тратить время на очистку и натирание драгоценностей, то выбор нужно остановить исключительно на золоте 750 пробы. Пусть это будут простые формы с незамысловатой инкрустацией или даже без нее. Такие изделия практически не требуют ухода, мало окисляются и легко чистятся в случае необходимости.
На 750 пробу стоит обратить внимание и людям со сбитым обменом веществ и обильным потоотделением. Чем меньше в сплаве будет примесей, тем дольше украшение сохранит привлекательный вид.
Изделия под золото, которые не тускнеют
Любые недрагоценные сплавы, бижутерия или позолота со временем теряют привлекательность и окисляются под действием окружающей среды. Однако при правильном уходе такие изделия могут радовать владельца ни один год.
Кроме того, стоит обратить внимание на украшения из таких металлов, как титан. Под действием высокой температуры и различных реактивов он окисляется, приобретая всевозможные оттенки, в том числе и желтый. Изделия из него смотрятся очень изящно, а служат дольше украшений с напылением.
Не менее привлекательно смотрятся изделия из латуни и бронзы. Они просты в эксплуатации и стильно смотрятся в сочетании с повседневным гардеробом. Главное правило ухода за такими украшениями – своевременная чистка загрязнений.
Правила носки ухода и хранения золотых изделий
Неуязвимость золота к кислотам и щелочам не означает, что носить драгоценные украшения можно без ограничений. Если вы хотите сохранить изделия надолго, не нужно надевать
Каждый раз, снимая драгоценности вечером, протирайте их фланелью, а загрязнения из труднодоступных мест удаляйте ватной палочкой. Ни в коем случае нельзя смачивать ватку в перекиси или ацетоне. Эффекта это не даст, а вот изделие от такого воздействия может окислиться. И обязательно правильно храните свои украшения.
Период «покоя» для ювелирных украшений не менее важен. Все, к чему прикасается драгоценный металл, может его повредить. Поэтому хранить украшения желательно в шкатулках с мягкой обивкой и отдельными секциями. Если такой шкатулки нет, ее можно заменить любой коробкой, не пропускающей солнечный свет, а сами изделия обернуть фланелью.
Заключение
Драгоценные украшения из благородных металлов выглядят эффектно и притягивают взгляды. Но сами они при этом очень уязвимы и могут легко потерять первозданный вид. После того как драгоценность окисляется, она превращается в ненужную безделушку. Чтобы этого не произошло, ухаживайте за своими изделиями, выбирайте только качественные мастерские и подписывайтесь на наши обновления, чтобы не пропустить интересные и полезные статьи. Если эта статья оказалась полезной, поделитесь ею с друзьями в соцсетях, и она всегда будет под рукой.
Раскрыта загадка образования богатых золоторудных жил
Рис. 1. Бонанца — обогащенная часть золоторудной жилы. Месторождение Брюсджек, Канада (Brucejack mine). Для масштаба приложена монета 1 канадский доллар, диаметр которой равен 26,5 мм. Фото с сайта mcgill.ca
Месторождения золота образуются в процессе осаждения металла из горячих газово-жидких (гидротермальных) растворов, которые поднимаются по разломам от расположенного на глубине магматического очага. При охлаждении этих растворов кристаллизующиеся из них минералы заполняют трещины. Так возникают золоторудные жилы, подчас весьма богатые — с участками из чистого золота толщиной несколько сантиметров. Как образуются такие скопления драгоценного металла, долгое время оставалось загадкой для геологов, поскольку в исходных растворах, как правило, концентрация золота крайне низка. Канадские ученые нашли ответ на этот вопрос, показав, что богатые ценным металлом жилы могут формироваться, если на каком-то этапе подъема раствора к поверхности содержащиеся в нем наночастицы золота потеряют электрический заряд (из-за которого они отталкиваются) и образуют коллоидную систему, в которой почти мгновенно происходит флокуляция — слипание частиц в более крупные «хлопья», которые впоследствии выпадают в осадок и формируют золотоносные жилы.
Среднее содержание (кларковое число) золота в земной коре составляет около 0,004 грамма на тонну. Это в несколько тысяч раз меньше, чем у таких металлов, как медь, цинк или свинец. К счастью для добытчиков на Земле есть немало мест, в которых концентрация золота на порядки выше: например, в рудах промышленных месторождений она достигает десятков, а иногда и сотен граммов на тонну.
Первичные (эндогенные) руды золота имеют гидротермальное происхождение. Они образуются из горячих газово-жидких растворов (флюидов), отделяющихся от магматических расплавов, главным образом кислого состава. Постмагматические водные растворы несут лишь следовые количества золота, и при осаждении металла из простого водного раствора потребовались бы десятки и даже сотни тысяч лет, чтобы заполнить рудой трещину шириной всего в один сантиметр. Но гидротермальные системы не живут так долго — рудные жилы образуются в течение нескольких лет, а иногда и дней. По оценкам ученых, максимальное количество золота, которое за такое время может быть отложено из раствора — 20 грамм на тонну (M. Pearce et al., 2015. Gold deposition caused by carbonation of biotite during late-stage fluid flow). Поэтому геологи давно пытаются понять, как флюиды со сверхнизкими концентрациями золота создают богатые золотые руды.
Для этого ученые исследуют возможные формы присутствия металла в растворах. Например, существует предположение, что концентрация золота может резко повышаться, если этот элемент транспортируется в гидротермальных флюидах в виде хлоридов или бисульфидов. Канадские геологи во главе с профессором Энтони Уильямс-Джонсом (Anthony E. Williams-Jones) из департамента наук о Земле и планетах Университета Макгилла предложили другой вариант. По их мнению, богатые золотые руды могли отложиться из коллоидных растворов с твердыми наночастицами золота.
Диспергированные в растворе наночастицы металла обладают зарядом и отталкиваются друг от друга. В таком состоянии они могут переноситься на большие расстояния. Но когда заряд нарушается, происходит флокуляция — процесс, похожий на коагуляцию, при котором частицы моментально слипаются в крупные хлопья (флокулы) и выпадают из раствора.
Это напоминает поведение взвешенных жировых частиц в молоке, представляющем собой водный коллоидный раствор. При уровне pH свежего молока, близкого к нейтральному, микроскопические шарики жира в нем имеют отрицательный заряд и отталкиваются друг от друга. В процессе скисания бактерии превращают лактозу в молочную кислоту, снижая при этом уровень pH. Это вызывает разрушение поверхностного заряда на частицах жира, которые отделяются от молочной сыворотки и слипаются друг с другом, образуя простоквашу — коагулированное желе из молочного жира.
Изучая богатейшие золоторудные жилы месторождения Брюсджек (Brucejack mine) в Британской Колумбии, в которых содержание золота местами достигает 41,5 кг на тонну (!), авторы обнаружили свидетельства того, что главный фактор образования богатых залежей золота — переход на определенных этапах рудоносных растворов в коллоидное состояние с их последующей флокуляцией. При этом концентрация металла в исходных гидротермальных растворах может составлять всего несколько частей на миллиард.
Авторы предложили следующий сценарий. Заряженные наночастицы золота в коллоидном растворе до определенного момента отталкиваются друг от друга, но, когда они по каким-то причинам теряют заряд (например, в результате резкого изменения уровня рН), происходит флокуляция, и выпадающее желеобразное вещество заполняет трещины в породе, образуя богатые золотые жилы.
Для проверки работоспособности своей гипотезы исследователи создали в лаборатории золотоносные коллоидные растворы и с помощью метода просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) получили первые изображения наночастиц золота, а также задокументировали весь процесс заполнения трещин флокулированным агрегатом этих частиц.
Богатые участки месторождения Брюсджек обычно представляют собой скопления рудной минерализации размером от 1 до 30 см в кварц-кальцитовых жилах толщиной от 1 до 50 см и жильных роях (штокверках), а также в цементе жильных брекчий. Скопления сложены микроагрегатами электрума — природного сплава золота и серебра — с соотношением Au:Ag около 62:38. Для изучения материала жил методом ПЭМ авторы изготовили пять ультратонких пластин толщиной от 50 до 100 нм. Под электронным микроскопом ученые обнаружили в кальцитовой матрице жил вокруг сростков электрума многочисленные сферические наночастицы электрума диаметром от 5 до 15 нм, которые встречаются как в рассеянном виде, так и в виде агрегатов частиц.
Последние по своему строению удивительным образом напоминают более крупные сростки электрума, обладающие ветвящейся, дендритной структурой. Считается, что такие сложнокристаллические образования возникают при ускоренной кристаллизации в неравновесных условиях. Авторы отмечают, что полное подобие структур на нано- и макроуровнях согласуется с фрактальной природой коллоидных агрегатов, наблюдаемой в экспериментальных исследованиях, а также при компьютерном моделировании флокуляции коллоидов золота (рис. 2).
Рис. 2. а — участок богатой минерализации электрума (бонанца) в кварц-кальцитовой жиле в серицитизированных туфах (фото сделано в забое подземной горной выработки); b — наноразмерная кальцитовая (Cal) жила с агрегатами электрума (Elec) в серицитизированной (Ser) вмещающей породе (снимок получен методом ПЭМ). В нижней части жил видны сферические наночастицы электрума. Фото из обсуждаемой статьи в PNAS
Проведенные эксперименты показали, что на начальной стадии охлаждения гидротермальные растворы проходят фазу наночастиц. Обычно эта фаза недолговечна и быстро сменяется стадией кристаллизации, для которой характерен медленный рост кристаллов. Однако в неравновесных системах, например, когда кипящий флюид встречается с холодной жидкостью, или попадает в открытую полость, резкая смена физико-химических параметров — сброс давления (вскипание), охлаждение или смена кислотности — приводит к быстрой флокуляции металлических наночастиц из гидротермального флюида. При этом у атомов недостаточно времени, чтобы организоваться в кристаллы, и они формируют сферические агрегаты с минимальной площадью поверхности для данного объема.
Авторы считают, что такие условия могут возникать, например, в местах выхода кислых или почти нейтральных гидротермальных металлоносных растворов на морском дне, где они смешиваются с умеренно щелочной морской водой (рН 7,5–8,5). Ускоряют осаждение и присутствующие в морской воде катионные коагулянты (например, Na + ).
Результаты проведенного ранее исследования газово-жидких включений в кварце электрумсодержащих кварц-кальцитовых жил месторождения показали, что во время образования жил флюид вскипал (S. P. Tombe et al., 2018. Origin of the high-grade Early Jurassic Brucejack epithermal Au-Ag deposits, Sulphurets Mining Camp, northwestern British Columbia). Это подтверждают и изотопные данные серы в золотосодержащем пирите, а также широкое развитие в жильных зонах гидротермальных брекчий, формирующихся в условиях разрыва пород.
В раннеюрское время, когда образовались руды месторождения Брюсджек, район находился на континентальной окраине, в зоне долгоживущей островной дуги, где поднимающиеся к поверхности и вскипающие гидротермальные рудные флюиды могли смешиваться с морской водой. Авторы считают, что это смешение было основной причиной флокуляции и образования участков богатого золотого оруденения. Аналогичные процессы могли действовать и при образовании других золоторудных месторождений, для которых характерны жилы с бонанцами. Это, например, месторождения Балларат в Австралии, Серра Пелада в Бразилии или Ред-Лейк в Канаде.
Источник: Duncan F. McLeish, Anthony E. Williams-Jones, Olga V. Vasyukova, James R. Clark, Warwick S. Board. Colloidal transport and flocculation are the cause of the hyperenrichment of gold in nature // PNAS. 2021. DOI: 10.1073/pnas.2100689118.