Общая характеристика самородных металлов с подробной характеристикой самородной меди и золота.

В самородном состоянии в земной коре устанавливается свыше 30 химических элементов, главным образом металлов. Сюда же относятся ряд газов и редко встречающиеся элементы в жидком состоянии. Общее весовое значение самородных элементов в земной коре очень невелико (не превышает 0,1 % всей массы земной коры). Из этого количества на долю азота приходится около 0,04 %, кислорода — 0,01–0,02 %. Все остальные элементы, встречающиеся в самородном виде, составляют, следовательно, не больше 0,05 %. Из них в наибольших относительных количествах представлены: водород, аргон, гелий, углерод, сера, золото, элементы платиновой группы, медь и висмут. Некоторые химические элементы в природе встречаются исключительно или почти исключительно в самородном состоянии и носят название благородных элементов. Особое положение в таблице занимает также группа благородных металлов (Ru, Rh, Pd, Ag, Os, Ir, Pt и Аu), располагающихся в больших периодах менделеевской таблицы — пятом и шестом. Характерно, что в этих периодах атомные радиусы элементов в вертикальных группах почти тождественны (явление так называемого лантаноидного сжатия атомных объемов). Это обстоятельство играет очень важную роль в химизме этих элементов в природных условиях, особенно в образовании изоморфных смесей для благородных металлов. Металлы платиновой группы, образуя твердые растворы, в месторождениях распространены всегда совместно. Элементы триады Fe, Co, Ni в составе этих минералов занимают обычно подчиненное положение. Еще резче проявлен изоморфизм для Аu и Ag, тогда как Сu в виде твердого раствора в них встречается очень редко. Собственно самородные элементы составляют чуть более 30 минеральных видов. Некоторые элементы, как известно, устанавливаются в двух или более полиморфных модификациях (алмаз, графит). Общее число минеральных видов, относящихся к данному разделу, превышает 100, т. е. оно значительно больше, чем число элементов, в них входящих. Кристаллические структуры и физические свойства минералов. Самородные элементы, встречающиеся в твердом состоянии, обладаютразличными кристаллическими структурами. По типу сил связей междуатомами преобладающее значение имеют атомные структуры плотнейшей упаковки с металлической связью, иногда с признаками связей, переходных к гетерополярной и вандерваальсовской. Этими особенностями обусловлен ряд важных общих свойств самородных металлов.Из всех природных веществ самородные металлы обладают наилучшейэлектропроводностью и теплопроводностью. Все они в полированном видеобладают сильным металлическим блеском, т. е. высокой отражательнойспособностью. Показатели преломления, от которых зависит блеск, являются наивысшими. Точно так же и показатели поглощения света исключительно высоки. Обладают высокой электропроводностью. Это полностью непрозрачные металлы. Цвет преобладающего большинства самородных металлов серебряно- или оловянно-белый. Бросающимся в глаза исключением являются цвета золота и меди. Допускают, что избирательное отражение света связано с особенностями зонной структуры этих металлов. Из всех известных минералов самородные металлы обладают наибольшим удельным весом. В отношении твердости исключение составляют лишь иридий и минералы, содержащие этот элемент в значительных количествах. Благородные металлы, характеризующиеся лантаноидным сжатием атомных объемов, более устойчивы в химическом отношении. Вследствие этого золото и минералы платиновой группы широко распространены в россыпях речных долин. Физические свойства группы полуметаллов (мышьяка, сурьмы и висмута) несколько отличаются от свойств типичных металлов. Проводимость этих веществ с ростом температуры повышается, в отличие от металлов. Общими для всех трех металлов являются морфологические особенности кристаллов и направления спайности, что строго согласуется с особенностями их кристаллического строения. Твердые при нормальных условиях неметаллы по кристаллическим структурам и связанным с ними свойствам совершенно не похожи на типичные металлы.

МЕДЬ — Сu. Сингония кубическая; гексаоктаэдрический в. с. Облик кристаллов. Правильно образованные кристаллы редки. Встречаются двойники срастания по (111) и кратные двойники, иногда в виде кристаллических дендритов. 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. Цвет меди медно-красный, в свежем изломе — розовый, часто с побежалостью. Черта розовая, 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. Происхождение. Самородная медь образуется в восстановительных условиях при различных геологических процессах. Типичные гидротермальные месторождения, имеющие самостоятельное значение, очень редки, они тяготеют к основным породам. 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 (Сu2О), 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 в песчаниках в виде цемента между песчинками или в виде неправильной формы конкреций, иногда в ассоциации с купритом, малахитом, азуритом и другими без видимой связи с первичными медными месторождениями. Наконец, необходимо упомянуть о так называемой цементной меди, которая выделяется на железных предметах (скобах, болтах, рельсах) 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. Поведение самородной меди в кислородной обстановке характеризуется образованием окислов меди на ее поверхности, а в водно-воздушной среде — основных карбонатов меди (малахита и азурита) в виде корок. Псевдоморфозы самородной меди известны по куприту, халькозину, изредка по органическим остаткам (чаще по обломкам древесины).

ЗОЛОТО — Au. Сингония кубическая; гексаоктаэдрический в. с. Облик кристаллов. Кристаллы встречаются редко, притом преимущественно в виде октаэдров {111}, реже ромбододекаэдров {110} иизредка в виде кубов {100}. Плоскости граней обладают комбинационной штриховкой. Часты сростки и двойники по (111). Агрегаты. Обычно наблюдается в виде неправильной формы зерен, включенных в кварцевую или рудную массу. Цвет самородного золота золотисто-желтый (у богатых серебром разностей — бледно-желтый). 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. Происхождение. Наибольшая масса золота распространена в типичных гидротермальных месторождениях, генетически связанных с интрузивами кислых изверженных пород. Парагенетически оно чаще всего связано с кварцем и сульфидами (пиритом, арсенопиритом, блеклыми рудами, халькопиритом, реже с галенитом, сфалеритом), иногда с теллуридами золота и серебра. 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 (Fe[AsS]), лишь частично наблюдаемое под микроскопом.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.