Принято считать, что все химические элементы изначальны присутствовали в протопланетном облаке. Из него образовались: металлическое ядро в центре планеты и различные минералы вокруг него. И хотя, это только модель, гипотеза – она главенствуют как основополагающая.
Многие металлы из недр через плюмы (конвекционные потоки в мантии) и вулканизм оказались в поверхностных залежах руды или месторождениях.
А слово то какое: месторождение! Или: самородное золото. Т.е. почему-то в русском языке процесс образования некоторых металлов происходит через их рождение в земле, а не перенос и выпадение откуда-то.
Может быть, это так и есть, тем более, когда смотришь на примеры ниже:
Золото в кварцевой жиле. Видно, что кристаллы кварца в этом конгломерате росли. Но как в бутерброде между ними находится золото. И тоже в своеобразной форме, не похожей на застывший расплав.
Я вкладывал статью с версией о полой структуре планет и звезд. Это тоже гипотеза, хотя и переворачивающая многие наши представления о мире.
Просто о сложном или как рождается золото Селигдара
Здесь видно, что золотая жила росла как ледяной узор на стекле – похожий на ветку растения, папоротника.
Сразу вспомнил свидетельства шахтеров и убеждения геологии, что подобные «ветки» и «листья» в слоях каменного угля – это якобы 100% свидетельства того, что уголь имеет биологическое происхождение. Что это закоксованные залежи древней флоры.
Я неоднократно писал, что серы в углях содержится столько, сколько нет ни в одном дереве или траве. Концентрация серы не сопоставима с биологической жизнью. Каменный и бурый уголь – абиогенного происхождения. Это окаменевшие выходы нефти после катастроф. А ветки якобы папоротников – это так растет графит, углерод при определенных условиях.
Вернемся к золоту. Такая картина с ростом золотой жилы, имитирующая ветвь растения – есть рост кристаллов и может происходить либо из расплава, либо из раствора. Я сторонник версии второго. Такое же объяснение и с образованием кристаллов диоксида кремния в граните – из перегретого раствора (бульона) при давлении или при изменении каких-то показателей.
Морозный узор на окне тоже просто так не растет – нужна определенная температура на стекле и наличие влажности в воздухе. Думаю, так же и с золотом. В бульоне начинают расти зерна кварца и «ветвь» золота при изменении физических характеристик бульона.
По геологии золото встречается чаще всего в гидротермальных кварцевых жилах. Т.е. кварц, можно сказать, вырос из растворов гидротермальных выходов. Вероятно всего – и золото так же.
Рождение золота. Вмещаемые породы и связь с рельефом. по книге Ю. А. Билибина (часть 2)
А россыпное золото в песках и грунте – это уже продукт разрушения таких конгломератов, когда потоками водной эрозии разрушало и вымывало эту породу.
Золото может кристаллизовываться, вырастать из раствора и в такие формы:
Слева оно имеет общую структуру с кристаллами кварца. Справа – отдельные кристаллические формы.
Кристаллическое золото, выращенное методом химического транспорта. Т.е. рост золота можно воссоздать и в лаборатории.
Так же растут и другие драгоценные металлы платиновой группы:
Вывод такой: на Земле во время геотектонических катастроф (всемирные вымирания флоры и фауны по геохронологии) происходили процессы, которые приводили к появлению новых месторождений различных металлов и минералов. Думаю, это не постепенный процесс, а связанный с быстрыми катастрофическими явлениями в литосфере. А вот что привело к такой дестабилизации недр?
***
Ссылка на эту статью в Яндекс.Дзен. Можете прочесть там комментарии и оставить свой.
Группы в соцсетях и другие площадки, где выкладываются ссылки на материалы журнала:
ВК-sibved
ФБ-sibved
Яндекс.Дзен
Источник: sibved.livejournal.com
Как образуется золото в природе и сколько времени это требует?
Металлы
Автор admin На чтение 5 мин. Опубликовано 5 июля, 2022
Золото; драгоценный металл, который на протяжении тысячелетий был символом богатства и статусности. А возникала ли у вас в голове мысль, как образуется золото?
Большинство людей знают, что золото добывается из-под земли крупными корпорациями и мелкими искателями удачи.
В статье мы расскажем, как появилось золото и сколько времени требуется, чтобы оно окончательно сформировалось.
Как образуется золото?
Золото ценно по многим причинам. Оно хорошо известно своим желтым металлическим цветом, который делает его красивым. Другая причина, по которой золото пользуется спросом, заключается в его редкости и способности противостоять коррозии. Золото также пластично и известно своей электропроводностью — различные отрасли промышленности также любят работать с золотом, потому что оно пластично.
Люди, как правило, знают о процессе добычи золота, но не всем известно, откуда берется золото. Ученые считают, что золото образовалось в результате яркого и мощного звездного взрыва. Другая теория заключается в том, что золото появилось из-за столкновения нейтронных звезд. Эти звезды представляют собой ядра колоссальных сверхгигантов.
В обоих случаях элементы быстрого процесса захвата нейтронов также называются r-процессом. Он отвечает за синтез тяжелых ядер элементов помимо железа в периодической таблице.
По сути, золото могло образоваться только благодаря астрономической энергии, полученной в результате этих двух процессов. Следовательно, вы можете рассматривать золото как обломки мертвых звезд, поскольку именно это и происходит после столкновения. Эта идея следует теории Большого взрыва, согласно которой после образования Земли тяжелые металлы, такие как золото и железо, опустились в Землю ближе к ядру. Считается, что если бы в формировании Земли повторилось то же самое, золото и другие элементы не были бы доступны в земной коре.
Другая причина, по которой золото находится ближе к земле, как предполагается, связана с бомбардировкой Земли ударами астероидов. Когда это произошло, различные слои планеты сместились, вынудив часть золота и других элементов двигаться к мантии и коре, от внешнего и внутреннего ядра. Землетрясения также сыграли значительную роль в доступе к золоту из-под земли.
Когда линии разломов быстро смещаются, происходит декомпрессия богатой минералами воды. Затем вода испаряется, образуя как золотые, так и кварцевые жилы. Кварц представляют собой химическое соединение, состоящее из одной части кремния и двух частей кислорода. Говорят, если хочешь найти золото, сначала найди кварцевую жилу.
Доступное золото обычно содержится в горных рудах. При добыче они могут быть либо чистыми, либо в виде электрума. Последний, естественный или искусственный, представляет собой сплав золота, который обычно содержит 20 процентов серебра. Однако вы также можете найти электрум, содержащий другие железо, медь, висмут, палладий и другие металлы.
Именно эрозия высвобождает золото либо из горных руд, либо из электрума. Золото тяжелое, и поэтому оно скапливается в океане, руслах ручьев или аллювиальных отложениях, представляющих собой рыхлую почву или отложения, первоначально образовавшиеся в водной среде, но затем перенесенные на сушу.
Подсчитано, что количество добываемого золота невелико, его добывали с начала человеческой цивилизации. Несмотря на это, 85 процентов из залежей еще не обработано. Причина этого в том, что добыча большого количества золота не является экономическим предприятием. Тем не менее, примерно в километре от поверхности Земли находится около миллиона тонн золота. Нелегко оценить количество золота в мантии и ядре Земли, но оно, вероятно, значительно выше, чем в земной коре.
Сколько времени требуется золоту для естественного образования?
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.
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.
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.
Владислав Стрекопытов
Источник: elementy.ru