Происхождение золота на сайте Игоря Гаршина

Происхождение золота на сайте Игоря Гаршина
Главная

Пишите

Главная > Естественные науки > Науки о Земле > Науки о геосфере > Геология золота > Золотообразование

Алфавитный перечень страниц: | | | | | Е (Ё) | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 0-9 | A-Z (англ.)

До сих пор науке неизвестен процесс происхождения золота.

Имеются различныые версии происхождения золота на Земле: метеоритная, геоядерная, биогенная (см. статьи и новости ниже).

Золотая руда — поверхностное явление, хотя золото тяжелое и должно было опуститься в ядро на ранних этапах истории Земли. Значит, наличие золота в литосфере — космического или биогенного происхождения [либо каким-то образом поднявшееся из самых недр].

Чтобы объяснить происхождение золотых руд, геологи создали столь же красивую, сколь трудно доказуемую гипотезу, по которой на больших глубинах (в десятки километров) образуются горячие, насыщенные газами водные растворы, обладающие способностью растворять большое количество золота. Выжимаясь под большим литостатическим давлением в трещины, такие растворы охлаждаются и на глубинах от сотен метров до нескольких километров кристаллизуются, выделяя полезный компонент. [И эта теория характеризует геологов-«классиков».]

Разделы страницы о синтезе и металлогении золота:

Ядерный синтез золота
Биогенное накопление золота
Металлогенические эпохи
Геологические эпохи золотообразования [аурогенез]
Образование золоторудных месторождений на Земле
Статьи по золотообразованию и прогнозированию золота
Новости по металлогении золота

Также смотрите страницу о геохронологии, где найдете сведения о суперматериках для каждой палеонтологической эпохи.

Ядерный синтез золота

Многие тяжёлые элементы синтезируются в недрах звёзд, но это справедливо только для атомов вплоть до железа. Численное моделирование показало, что золото, платина

,
торий
,
плутоний
и другие тяжёлые атомы рождаются при слиянии нейтронных звёзд. При таком слиянии в космос выбрасывается порция очень горячей материи массой в несколько Юпитеров. Когда этот сгусток плазмы остывает до 10 млрд градусов, в нём начинаются ядерные реакции, создающие сверхтяжёлые атомы, а за счёт распада последних – просто тяжёлые вроде золота.

Происхождение золота. Золото
, как химический элемент, образовалось при столкновении новых звезд.
Астрофизики объяснили происхождение золота во Вселенной. Ядра золота образуются при ядерном распаде сверхтяжёлых ядер, а последние — при столкновении нейтронных звёзд в двойной системе.

Откуда появилось золото на Земле

Существует много версий — правдоподобных, уже опровергнутых и вовсе фантастичных. Заострю внимание на трех наиболее популярных.

Гипотеза 1

Когда-то люди думали, что благородные металлы образовались в недрах планеты и были вынесены на ее поверхность благодаря вулканическим процессам. Это предположение не подтвердилось: доказано, что природные условия на Земле никогда не были подходящими для термоядерного синтеза тяжелых элементов.

Гипотеза 2

По версии некоторых ученых, золото — продукт жизнедеятельности определенных видов анаэробных бактерий. Влияние микромира на миграцию золота и формирование естественных слитков действительно отмечается, однако биогенная гипотеза слабо объясняет появление нового химического элемента.

Гипотеза 3

Традиционная наука считает, что атомарный состав нашей вселенной сформировался в результате нуклеосинтеза, разделенного на 3 этапа:

космологический (первичный, дозвездный);
звездный (синтез ядер в недрах звезд при горении и взрывах);
синтез под действием космических лучей.

До формирования звезд Вселенная состояла из элементарных частиц и излучения, была маленькой и очень плотной. После Большого взрыва она начала охлаждаться и расширяться. Это сопровождалось первичным нуклеосинтезом, в результате которого образовались легкие элементы — гелий и литий.

2 млрд лет спустя появились звезды. В них стали протекать термоядерные реакции, сделавшие возможным появление элементов тяжелее лития. Так возникли кремний, ванадий, алюминий; но для образования ядер с атомной массой более 55,845 единиц (масса железа) по-прежнему было недостаточно давления и температуры. Ядерный синтез тяжелых элементов может быть только взрывным.

Наиболее жизнеспособная гипотеза объясняет происхождение золота гамма-всплесками — мощными вспышками электромагнитного излучения в космосе. Они сопровождают смерть звезд — вспышки сверхновых и слияние нейтронных звезд, в результате которых возможно возникновение элементов с атомной массой больше, чем у железа.

Металлогенические эпохи

Прежде чем рассматривать аурогенические эпохи, посмотрим на эпохи общего металлогенеза (возраст указан в млн лет ):

Вендская
(570-610) [пики близких цирконов: 142, 300, 370, 425, 642]. Затем пауза около 400 млн лет [до конца мезозоя и начала кайнозоя?].
Среднерифейская
(1000-1350) [пики цирконов: 920, 1100, 1250].
Раннерифейская
(1350-1650) [пики цирконов: 1550].
Свекофеннская
(1650-2100): Свекофеннская (
вепсий
: 1650-1800) [пики цирконов: 1750].
Свекофеннская (калевий
: 1800-1920) [пики цирконов: 1950].
Свекофеннская (людиковий
: 1920-2100) [пики цирконов: 2130].

Сумийская
(2400-2500). Перед этим пауза 300 млн лет.

Позднелопийская
(2500-2800) [пики цирконов: 2650 (по середине), 2730].

Среднелопийская
(2800-3000) [пики цирконов: 2900 (по середине)].

У Войтеховской

отмечен ряд золоторудных эпох, среди которых особо выделяется
позднеархейский
(2.9-2.6 млрд. лет назад) [позднелопийская эпоха], представленный месторождениями
Витватерсранда
(ЮАР),
Калгурли
(Зап. Австралия),
Хемло
,
Иеллоунайфа
и отличавшийся широким развитием активных вулканических и поствулканических процессов. Далее следуют максимумы 1.7-1.6 [конец свекофеннской], 0.8, 0.4-0.24 и 0.2-0.01 млрд. лет назад.
Палеозойский
и
мезо-кайнозойский
максимумы означают новую активизацию золоторудного процесса. Причем, периодичность максимумов золотого оруденения приближается к периодичности орогенных окончаний в тектонической истории Земли.

Кратко о свойствах, истории и применении золота

Золото — единственный металл, который в чистом виде имеет красивый ярко-желтый цвет. Оно обладает хорошим блеском, который при полировке усиливается. Плотность — 19,3 г/см3, температура плавления — 1063°С, твердость по Бринеллю— 20, цвет — желтый.

Среднее содержание золота в литосфере составляет 4,3 × 10-7% по массе.

Люди добывают золото с незапамятных времен. Существует несколько основных методов добычи золота, основными из которых является промывание речного песка и добыча золотоносной породы в шахтах. Из золотоносной породы золото можно извлечь амальгамированием, хлорированием, цианидным способом.

Всего человечеством было добыто более 140 тысяч тонн золота. Из них более 40% ушло на ювелирные изделия, а 12% на технические цели.

Собранное в одном месте, добытое за всю историю золото образовало бы куб с ребром, равным 19 м, то есть высотой с пятиэтажный дом (тогда как руда и песок, из которого это золото извлечено, представляло бы гору высотой более 2,5 км). Золото, добываемое сейчас во всем мире за один год, поместилось бы в комнате средних размеров.

Различаются первичные месторождения золота, россыпи, в которые оно попадает в результате разрушения рудных месторождений и месторождения с комплексными рудами, в которых золото извлекается в качестве попутного компонента.

Основные золотодобывающие страны: ЮАР, США, Австралия, Канада, Китай и Россия.

В России первым золотодобытчиком считается Ерофей Марков, памятник которому стоит в городе Берёзовский близ Екатеринбурга.

Природное или самородное золото, как правило, не бывает чистым и его проба колеблется от 500 до 950. В качестве основных примесей в самородном золоте присутствуют серебро и медь, а также много других элементов, поэтому для достижения высокой чистоты его подвергают аффинажу (очистке) на специальных предприятиях.

Аффинированное золото выпускается в слитках различной массы — 1 грамм, 5 граммов, 10 граммов, 50 граммов, 100 граммов, 500 граммов, 1.000 граммов, 12.000 граммов, или в виде золотых монет весом от 1/2 грамма до 5, 10 и даже 100 кг, а также в виде лент, полос, фольги, проволоки и других полуфабрикатов.

Содержание золота в слитках и золотых монетах составляет около 99,99%, остальные сотые и тысячные доли процента приходятся на примеси (свинец, железо, сурьму, висмут, медь или серебро и т.д.). Количество примесей регулируется ГОСТом.

Золото — очень пластичный и мягкий металл, его можно прокатать в листы толщиной до 0,0001 мм. («сусальное» золото), а из одного грамма вытянуть проволоку длиной 3,5 км.

Золото не окисляется на воздухе и устойчиво к воздействию влаги, не восприимчиво к воздействию кислот, щелочей и солей. Исключение составляют смесь соляной и азотной кислот в соотношении 3/1 (царская водка), серная кислота в сочетании с марганцевой или азотной, а также горячая селеновая кислота, в которых золото достаточно легко растворяется.

При соединении с ртутью золото образует амальгаму (когда-то это свойство золота использовалось для «горячего» золочения ювелирных изделий: украшение натирали амальгамой и нагревали на раскаленных древесных углях, при нагревании ртуть испарялась, а на изделии оставался тонкий слой чистого золота).

В ювелирной промышленности чистое золото используется для составления сплавов драгоценных металлов. Золотые сплавы — идеальный материал для изготовления ювелирных изделий. В отличие от слишком мягкого чистого золота они более прочные и износостойкие, а при добавлении различных лигатур легко меняют цвет на белый (белое золото), красный, зелёный, розовый и др.

Геологические эпохи золотообразования

Оказалось, что распределение месторождений в геологическом времени имеет резко выраженный дискретный характер. Возникновение наиболее значительных золоторудных месторождении связано с определенными этапами в развитии Земли, и приурочены они к геологическим образованиям особого типа. [Рассмотрим эти аурогенические эпохи на фоне общих металлогенических.]

3,8-2,8 млрд. лет назад началось рудообразование на Земле. Это была архейская [нижне- и средне- архейская] металлогеническая эпоха, охватывающая эпоху праматерика Ваальбары. Сформировались гигантские золотоносные месторождения древнейших щитов: Поркьюпайн, Керкленд-Лейк
— на Канадском щите;
Калгурли
и другие — на Западно-Австралийском;
Колар-Голдфилдс
— на Индостанском; рудные поля Западной и Южной Африки. Во всех этих месторождениях золото содержится в мощных кварцевых жилах. Месторождения этой эпохи очень своеобразны и во многом не похожи на более молодые. Так, месторождение
Иеллоунайф
(в переводе с английского — Желтый Нож) представлено свитой рудных жил протяженностью до 4 км, с выдержанными высокими содержаниями металла. А наиболее крупная, непрерывно отрабатывавшаяся жила месторождения Керкленд Лейк прослежена на 2 км. Но, пожалуй, наиболее характерно устойчивое высокое содержание золота по вертикали, из–за чего глубина отработки многих месторождений превысила 2000 м, а на уникальном месторождении Витватерсранд в Южной Африке достигла 3,5 км [уже 5!].
3,2-2,5 млрд лет назад образовалось самое богатое месторождение на нашей планете — Витватерсранд
в Южной Африке. Этот орогенез относится также к архейской [верхнеархейской — точнее, мезоархейско-неоархейской] металлогенической эпохе, совпадающий с эпохой праматерика Кенорленд.
2,5-1,9 млрд лет назад сформировались золотые залежи Хомстейк в США, Сухой Лог в Прибайкалье и золотоколчеданное месторождение Болиден в Швеции. Данный геологический процесс происходил в раннепротерозойскую металлогеническую эпоху, почти совпадающую с эпохой праматерика Колумбия.
[Ничего не сказано об аурогенезисе в среднепротерозойскую (1,9-1,65 млрд. лет назад — золото Судана), раннерифейскую
(1,65-? млрд. лет назад — Якутия, Судан) и
позднерифейскую
(?-0,57 млрд. лет назад — массовое развитие месторождений медистых песчаников, проявление гидротермальных месторождений золота, меди, олова и вольфрама) металлогенические эпохи.]
Почти 1,5 млрд лет [2 цикла Виллиса = 8 галактических лет] длилась геологическая пауза в образовании золота [за исключением нижнепалеозойских месторождений Южной Сибири — Восточного Казахстана], сменившаяся 400-250 млн лет назад [верхний палеозой: девон — пермь] ярким и очень продуктивным этапом (каледонская
металлогеническая эпоха). В этот период сложились два мощных горных пояса —
Восточно-Австралийский
и
Урало-Монгольский
. Каждый из них является богатейшей золоторудной провинцией, из месторождений которых были добыты тысячи тонн золота.
250 млн лет назад [конец палеозоя — мезозой] начался новый цикл рудообразования (герцинская
металлогеническая эпоха): выросли складчатые пояса вокруг впадины Тихого океана и многочисленные золоторудные месторождения Чукотки, Колымы, Приморья и Приамурья. Каледонская и герцинская металлогенические эпохи (как и сменившая их альпийская) лежат в середине эпохи праматерика Пангея.
[Так же не сказано об образовывании золота в следующую — альпийскую
(50 млн. лет назад — кайнозой [палеоген]) металлогеническую эпоху, когда формировались золотые месторождения Камчатки, Филиппин и Карибского бассейна.]

То есть в геологической истории Земли было 2 главных эпизода формирования золоторудных месторождений. Первый охватывает самые начальные этапы развития Земли, а второй — последние несколько сотен миллионов лет.

(На основе статьи «»Золото — это минерал»»)

Интересные факты о золоте

Земляне за всю свою историю добыли сравнительно небольшое количество золота – примерно 172 тысячи тонн

. Большая часть запасов этого ценного металла находится сейчас в ядре Земли. Если бы все оставшееся золото планеты соединить в один куб, то каждая сторона этого куба равнялась бы 21 метру.

Золото не подвержено коррозии

и очень мало химических веществ могут повредить его. Именно поэтому оно остается блестящим, даже пролежав где-то в земле более тысячи лет.

10 потерянных сокровищ по всему миру

75% процентов

всего добытого золота на планете было добыто
после 1910 года
.

По сравнению с бриллиантами, золото является большой редкостью.

Золото является очень тяжелым металлом

, хотя и довольно мягким. Абсолютно чистое золото настолько мягкий металл, что его можно размять руками. Золото
в 19,3 раза
тяжелее воды, а один кубический метр золота весит
19 300 килограммов.

Самый большой цельный кусок золота, который когда-либо был найден, весил примерно 90 килограмм

, его обнаружили в Австралии.

В мировом океане находятся огромные объемы золота, но в очень малой концентрации – 1-2 части на 10 миллионов частей

, то есть в одном кубическом километре морской воды имеется от
10 до 20 килограммов
золота.

Вообще, золото нашло применение во многих областях, помимо ювелирного дела. Например, провода и многие детали компьютеров созданы частично из золота. Оно является также важным составляющим для печатного оборудования, производства фотографий, космических кораблей, красителей. Есть даже съедобное золото

, применяемое в кулинарии!

Например, знаменитый ликер Гольдшлэгер (Goldschläger)

— швейцарский шнапс на основе корицы — продается в бутылке
с тончайшими золотыми хлопьями
. В одном литре ликера обычно имеется около
13 граммов
чистого золота.

Исследователи из Тель-Авива (Израиль)

нашли новое применение золоту. Они обнаружили, что золотые нановолокна в искусственной сердечной мышце могут усилить прохождение электрических сигналов и
восстановить функцию сердца
после сердечных приступов.

Также выяснилось, что уколы с чистым золотом могут облегчить симптомы при артрите

. Известно, что золото используется для производства зубных коронок благодаря устойчивости к коррозии. Так что медицинское применение золота давно не новость.

Образование золоторудных месторождений на Земле

Один из путей образования золоторудных месторождений — выпадение золота из гидротермальных

(от греч. «гидрос» — «вода» и «терме» — «жар») вод на участках, где глубинные растворы достигают поверхности дна. Но прежде чем золото окажется в растворе, должны сложиться уникальные условия: в частности, обязательно наличие в воде определённых активных соединений. Например, золото хорошо растворяется в присутствии цианистого калия или натрия (цианидах), а также в некоторых органических кислотах.

Изредка золото приносится растворами в виде микроскопически малых частиц. Для осаждения частиц поток гидротермальных вод должен быть воистину грандиозным — ведь предельное содержание золота в насыщенном растворе составляет всего 0,014 промилле. Такие потоки изливаются в виде «чёрных курильщиков» на дне океанов, вдоль гигантских разломов земной коры, где происходит раздвижение литосферных плит.

Высокая концентрация золота отмечена и в зонах гидротермальной активности на островных дугах и континентах. Здесь она проявляется в виде горячих источников, гейзеров, грязевых вулканов (Долина гейзеров на Камчатке, Иеллоустонский национальный парк на севере США). В Новой Зеландии в трубах электростанции, работающей на природных гидротермальных водах, было найдено значительное количество золота. Оказалось, что в близлежащем горячем озере Чампейн-Пул золото отлагается со скоростью 4 кг в год, и спустя 50 тыс. лет здесь появится крупное месторождение.

В областях, где сталкиваются океанические и континентальные плиты, более плотная кора океанической плиты погружается и поддвигается под континентальную. При этом на поверхности Земли возникают цепи вулканов, называемых островными вулканическими дугами (например, Япония, Курильские острова). Газы и перегретые растворы, высвобождающиеся из лавы, растворяют и переносят золото к поверхности. Они реагируют с грунтовыми водами и вмещающими горными породами, образуя массивные золотоколчеданные руды

Золотосодержащие кварцевые жилы встречаются во многих старых горных поясах. Как правило, эти жилы тяготеют к древним зонам разломов. Золото находится в них вместе с кварцем, второстепенными сульфидными минералами (например, серным колчеданом

—
пиритом
), часто с карбонатами.

Жильные месторождения характерны для вулканических поясов, образовавшихся свыше 3 млрд лет назад (архей). Они распространены на древних щитах в Канаде (Иеллоунаиф

— узел 7 и
Тимминс
— узел 8), Австралии (
Калгурли
— узел 22), Зимбабве (узел 20) и Бразилии и возникли почти одновременно по всему миру. Многие геологи связывают это с появлением праконтинентов и началом их перемещения.

Правда, подобные месторождения золота встречаются и в более поздних горных породах, возраст которых менее 500 млн лет: в сланцах Южной Австралии (Бендиго

), на северо-востоке Канады (
Новая Шотландия
), в Европе (
Уэльва
в Испании и
Центральный массив
во Франции), а также в совсем молодых (в геологическом смысле) отложениях (например, знаменитая
Материнская залежь
в Калифорнии).

В жильных месторождениях многочисленные кварцевые жилы прорывают толщу сильно изменённых вмещающих пород. Неоднократное внедрение растворов в трещину выражается в полосчатом заполнении её минералами: «ленты» белого кварца чередуются с «лентами» сульфидов и золота. Каждый раз, когда совершается очередной цикл раскрытия жилы и внедрения новой порции растворов, углекислый газ вскипает, как в открытой бутылке минеральной воды. В самом растворе резко меняется химическое равновесие и происходит осаждение золота. Возможно, подобные процессы активизируются в зонах разломов во время землетрясения.

В других месторождениях золото встречается в рассеянном виде. Однако общие закономерности остаются прежними: растворы, несущие золото, проникают во вмещающие породы по разломам и трещинам. Так появилось одно из крупнейших месторождений золота — Мурунтау

на Тянь-Шане (Узбекистан). Запасы золота в нём оцениваются в 4,5 тыс. тонн.

Глубинные очаги магмы иногда также содержат значительное количество золота и меди. На большой глубине из растворов, выделившихся из остывающей магмы, образуются рудные тела с высоким содержанием молибдена, меди и золота. Когда в результате эрозии эти тела оказываются на поверхности, их используют для добычи меди и молибдена, а золото, содержание которого, как правило, невысоко, извлекают попутно.

Происхождение золота

В настоящее время есть несколько теорий появление золота на Земле. Их можно разделить на две большие группы.

Согласно первой, золото появилось на Земле уже после ее формирования в результате массированного падения небесных тел, содержащих данный металл. Попавшее на поверхность золото распределялось в коре и уже оттуда в результате вулканической и тектонической активности вновь выносилось на поверхность.

Согласно второй группе теорий, которую поддерживает большая часть ученых, золото входило в состав материи, изначально сформировавшей Землю. Затем также в результате вулканических процессов оно выносилось из глубины и распределялось в коре и попадало наружу.

В обоих случаях, образованием месторождений золота мы обязаны процессам в земной коре, которые приводили к выходу на поверхность растворов, содержащих золото.

В это трудно поверить, но на глубине, при больших температурах и давлении, в присутствии кислот, серы и других веществ, образовывались растворы золота и кварца. В результате процессов естественной конвекции, горячие растворы по разломам и трещинам в коре поднимались вверх к поверхности земли. По мере подъема, температура и давление падали, что приводило к распаду нестабильных соединений золота с серой и кристаллизации кварцев. Кроме того, соединения серы образовывали сульфиды – пирит, галенит и арсенопирит. Итогом всех этих процессов являлось появление кварцевых жил с включениями золота, а также различных сульфидных месторождений золота.

Различия в условиях формирования и химическом составе жил обуславливают различия в формах и количестве содержащегося в них золота. В большинстве из них золото находится в виде мельчайших крупинок, практически не видимых невооруженным глазом. Можно достаточно долго проработать на богатом месторождении, но так ни разу и не увидеть золото в породе. Однако, изредка встречаются различные по форме и размеру кристаллы золота, от нескольких грамм до десятков килограмм.

ЮВЕЛИРНЫЕ МЕТАЛЛЫ — КАТАЛОГ | ЮВЕЛИРНЫЕ МЕТАЛЛЫ — СПРАВОЧНИК

Всё о золоте | Все о серебре | Все о платине | Все о палладии