Что такое золото

Такое название главы, вероятно, покажется странным — с золотом знакомы все. Это так и не так!

Еще со школьных лет известно, что в периодической системе золото расположено в побочной подгруппе 16 шестого периода, рядом с серебром и платиной, образуя с ними семейство благородных металлов, которые отличаются от всех других металлов наиболее плотной упаковкой атомов в кристаллической решетке, малыми ионными радиусами и особо значительной силой связи ядра с внешней 18-электронной орбитой (рис.

Рис. 3. Геохимическая таблица элементов, ассоциирующихся с золотом (no Н. В. Петровской, 1975) — повсеместно связанные с золотом; 2 — характерные для распространенных золотоносных минеральных ассоциаций; 3 — концентрирующиеся в золотоносных минеральных ассоциациях отдельных формаций руд; 4 — характерные для руд золота в целом; 5 — известные в виде примесей в золоте и в соединениях с ним (включая искусственные)

наиболее высокую плотность вещества (удельный вес золота 19,7; кусок его размером со спичечный коробок весит полкилограмма!), а также химическую инертность. Золото образует устойчивые соединения лишь с близкими по свойствам металлами.

Все знакомы с разнообразными изделиями из золота, помнят их блеск и цвет, хотя и то и другое бывает различным, и настоящее золотое изделие «отличает» только проба — крохотное клеймо с трехзначной цифрой, указывающей содержание драгоценного металла в тысячных долях. Остальное составляет лигатура другие металлы, обычно медь, добавляемая для увеличения твердости и удешевления сплава.

Пробирное искусство начало развиваться еще в Древнем Египте, совершенствовалось в эпохи расцвета Вавилона, Греции, Рима и позднее. Обычно содержание золота определяют пирометрическим способом — он повторяет в миниатюре заводской процесс выплавки.

Для проверки качества готовых изделий такой способ мало пригоден, так как неизбежно наносит им ущерб, а проверять надо — история подделок почти так же длинна, как и сама история золота.

Во многих странах алхимики «выращивали» золото, добавляя «низкие» металлы, и сумели получить много ценных сплавов, в том числе и похожих на золото. Научились «удваивать» золото, сплавляя его с серебром, медью и другими веществами. Достигли больших успехов в изготовлении монет, колец и других изделий «на подкладке» из меди и свинца, где только верхний слой был золотым — его наносили горячим способом (лужением) иля холод-, ным (напрессовывая тонкие пластинки).

Подделок появилось так много, что в конце III в. н. э. император Диоклетиан дополнил закон о казни поддель- щиков «казнью» книг, содержащих соблазнительные рецепты.

Некоторое представление о достижениях подделыциков

дает уцелевший в одной из фиванских гробниц папирус с девизом «держи в тайне», в котором содержится 101 рецепт изготовления «золотых обманок».

Обнаружить подделку можно с помощью пробирного камня — тонкозернистого кремнистого сланца, называемого обычно лидийским камнем — по месту, где его добывали римляне.

Для этого на поверхность камня, слегка протертую миндальным маслом, наносят черточку проверяемым изделием и золотыми иглами, проба которых известна.

Желтый цвет черты золота имеет множество оттенков; если он темнее эталона, проба изделия ниже, если ярче — выше. Одинаковая окраска позволяет установить пробу; при дополнительной проверке поперек черточек на- носят мазки специально подобранными реактивами, в этом случае ошибка определения пробы не превышает 0,5%;

Сложнее выявить «подкладку» изделия.

По Марку Витрувию, на основании того, что короной вытеснялось значительно большее количество воды, чем

золотым слитком, Архимед вскрыл в золоте примесь серебра. Обладали ли весы достаточной для этого точностью, определялась ли пористость сплава, пробность золота и другие особенности, которые необходимо учитывать, прежде чем сделать подобный вывод, неизвестно.

Достоверные сведения относятся к более позднему периоду. Арабы использовали и развили достижения греков; они изготовили равноплечные коромысловые весы, обладавшие замечательной точностью — около 5 мг. В 1121 г. Алькгацинй создал гидростатические «весы мудрости». Установленные с их помощью значения удельных весов золота, ртути и других металлов отличаются от современных лишь на доли процента. «Весы мудрости» получили широкое распространение, позволяя надежно отличать драгоценные металлы и камни от поддельных. Тогда же началось обязательное клеймение изделий в европейских странах.

Конечно, это не стало препятствием для подделыци- ков. И в наши дни «золотые обманки» сверкают на рынках капиталистических стран, а техника их изготовления достигла высокого совершенства, как и техника, выявления их. Поэтому разобраться в тонкостях, связанных с ювелирным золотом, нелегко, и по-настоящему с ним знакомы лишь специалисты. Это с еще большим основанием относится к природному золоту — на нем нет клейма, и оно куда более многолико, чем ювелирное.

В природе известно более 20 минералов золота — его соединения с теллуром, висмутом, свинцом и другими элементами. Многие из них имеют вовсе «не золотой» облик. Например, теллуриды (сильванит и др.), которые теперь используются как руда^ имеют серый цвет и сравнительно малый удельный вес.

Распространение этих минералов в природе ничтожно, на протяжении почти всей истории они оставались незамеченными, и реально практическое значение имел только один минерал — самородное золото. Веками охотились только за ним, и всегда поиску сопутствовал страх прозевать его. Для этого имелись основания — самородное золото тоже многолико. Оно, как отметил Ломоносов, «через свой изрядно желтый цвет и блещущую светлость от прочих металлов отлично». Отражательная способность золота специфична. Желтый металл только один, но это выявляется лишь после очистки его от примесей и переплавки.

А в природе оно довольно часто не имеет ни «изрядно желтого» цвета, ни «блещущей светлости», бывает тускло, покрыто «рубашкой» железисты?: окислов или заковано в броню из кварца и плохо различимо. Кроме того, в природе немала минералов, довольно сходных с ним по цвету и блеску. Из них наиболее распространены колчеданы —* пирит и халькопирит. Золотистую слюду — флогопит час-» то тоже принимают за золото, что можно объяснить только самогипнозом, боязнью его не заметить. ,Эта слюда так легка, что подуй — улетит. Колчеданы гоже почти вдвое легче, чем золото, но определить это обычно нелегко.

По крупности самородное золото подразделяют на самородки, золотины и дисперсное — «невидимки». Знакомство людей с природным золотом началось с самородков. Местоимение «сам», как отметил В. И. Даль в «Толковом словаре», служит для придания особой важности.

Граница между понятиями «самородок» и «золотина», конечно, условна, но в основном ее определяет возможность ручного отбора из руды кусочков золота весом от 10 г. Замечательной особенностью самородного золота является способность образовывать крупные скопления —* кристаллы, поражающие разнообразием форм и красотой. Музейными обычно считают самородки весом от 1 кг, а уникальными — более 10 кг.

Крупнейшим из зарегистрированных является «Японец» (71 кг), обнаруженный на острове Хоккайдо. Лишь на 1 кг ему уступает «Желанный незнакомец», найденный в Австралии; в период «золотой лихорадки» 1860-х годов в этой стране отыскали но меньшей мере десяток самородков, превышающих 50 кг. Вошла в историю и «Плита Холтермана», открытая в 100 км к северо-западу от Сиднея, которую назвать единым самородком нельзя (при общем ее весе 285 кг чистого золота получили почти 90 кг). В нашей стране «Большой треугольник» весом более 36 кг был найден в 1842 г. вблизи Миасса.

По подсчету минералога В. И. Соболевского, уникальных самородков весом более 10 кг во всем мире за последние 3 тыс. лет было найдено от 8 до 10 тыс. Цвет их варьирует от почти белого до красноватого. В древние времена высоко ценилось светло-желтое золото, вероятно потому, что оно напоминало солнечные лучи.

Золото начали плавить по меньшей мере за 3 тыс. лет до н. э. При плавках обнаружилось, что подделками зани-

мается и сама природа, При температуре 961° С из золота начинало вытекать серебро. По мере роста возможностей анализа все очевиднее становилось, что чистого золота в природе нет. Сейчас самым чистым (99,7%) считается золото некоторых месторождений в Австралии, а обычно его содержание находится в пределах 95—50 %.

При изучении кларка элементов выявилось, что золото есть везде, а при изучении золота появились основания считать, что в золоте есть все. Во всяком случае, в нем уже установлено присутствие более 40 элементов. Количества их, конечно, ничтожны, но сам факт такого рассеяния элементов в природе примечателен и дает много для понимания геохимических процессов.

В составе самородного золота особое место занимает серебро, считать его примесью можно лишь условно. Оно — полноправная составная часть минерала, и не случайно некоторые исследователи предлагали переименовать самородное золото в аргаурит (начальные слога от латинских названий — аргентум и аурум). Золото и серебро обладают совершенным изоморфизмом и образуют твердый раствор. Наиболее чистое и бедное серебром золото ярко- желтое с красноватым (червонным) оттенком. Оно бледнеет по мере роста содержания серебра, а когда его более 30%', приобретает серебристый цвет с зеленоватым оттенком и рассматривается уже как особый минерал — элект- рум. Не только цвет, но и вес самородного золота зависит от примеси серебра и снижается от 19,7 до 12 г/см3 в элект- руме.              /

Поэтому отличить золото по весу отнюдь не просто. И все же надо отметить, что даже в самом «разбавленном» серебром виде оно тяжелее почти всех минералов.

Следующая по значению примесь —* медь, составляющая обычно лишь сотые доли процента. Этим самородное золото существенно отличается от технологического, ювелирного, которое, можно сказать, «растение» тепличное, предназначенное для существования в «культурных» условиях. Если бы природное золото содержало много меди, оно утратило бы важнейшее свое качество ™ неизменяемость.

Как видим, удельный вес, цвет и химический состав самородного золота изменчивы и трудно определимы. Что же касается морфологии — форм обособления золота, то по их разнообразию оно в мире минералов рекордно.

Встречаются прекрасно ограненные симметричные кристаллы, характеризующиеся плотпсйшей упаковкой и преобладанием граней октаэдра; искаженные кристаллы — вытянутые, сплющенные, волосовидные н пластинчатые, а также мелкозернистые сростки, которые приспособились к пустотам, где происходил рост кристаллов.

Есть у золота и постоянные параметры, например твер-* дость. Она' определяет способность минерала еонротив- ляться механическому воздействию. В обычной практике ее устанавливают простейшим способом — царапая один минерал другим. В качестве эталонов принято 10 минералов. Начальные буквы их названий образуют загадочное слово «тгипаоктка», с помощью которого поколения студентов запоминают шкалу твердости: 1) тальк, 2) гипс, 3) известковый шпат (кальцит), 4) плавиковый шпат (флюорит), 5) апатит, 6) ортоклаз, 7) кварц, 8) топаз, 9) корунд, 10) алмаз.

Самородное золото занимает в этой шкале место между гипсом и кальцитом, его с трудом царапает ноготь и очень легко — стекло. Более точно определение твердости производят специальным прибором — склерометром. С его помощью выявлена одна «странность» золота. В чистом виде его твердость 20 кг/мм2, а добавление к псму серебра, имеющего твердость 26 кг/мм2, порождает сплав с твердостью более 30 кг/мм 2. Еще более четко это выражено при добавлении меди: ее твердость 53 кг/мм2, а сплава — более 100 кг/мм 2.

На твердость золота помимо примесей влияют и условия, в которых происходило его накопление. У золота глубинных месторождений она несколько выше, чем у близ- поверхностных. Находясь в числе самых мягких минералов, которые разрушаются очень* быстро, золото не разделяет их судьбы, потому что обладает замечательным свойством приспосабливаться к изменяющимся условиям, терпеть любые удары. По пластичности и упругости оно не имеет равных — из 1 г вытягивают нить длиной более 3 км, а при прокате получают фольгу толщиной в десятитысячную долю миллиметра. Установлено, что примеси серебра и других элементов сильно снижают пластичность, и это одна из. причин все возрастающих трудностей получать чистое золото.

Высокие пределы вариаций состава, формы и размеров от многокилограммовых самородков до коллоидно-

диспоролтых частиц, измеряемых сотыми долями микрона .(самые мощные электронные микроскопы еще не обнаружили предела делимости золота) — являются характерными особенностями, золота. Обусловлены они прежде всего тем, что золото — элемент не только «всюдный», но и «сквозной» —во все этапы геологической истории на различных глубинах, в разнообразных структурных зонах формировались его скопления.

В земной коре известны очень протяженные «золотые пояса» с многочисленными месторождениями. Близость их расположения указывает на общность источника рудообразующих растворов, глубокое его залегание.

Месторождения золота в большинстве своем приурочены к горно-складчатым областям, само строение которых свидетельствует о пережитом геосиыклинальном цикле развития. Этим областям присущи внедрение кислой магмы, порождающей граниты, и интенсивные тектонические движения. На поздних стадиях формирования гранитов происходит отжимание подвижных элементов и среди них соединений золота, обладающих высокой подвижностью при высоких температурах и давлении,

Перегретые водные растворы, обогащенные газами и сульфидами щелочных металлов, энергично растворяют золото, уносят его с собой, к поверхности. Характерный для кислой магмы избыток кремнекислоты приводит к обогащению ею этих растворов.

Кремнекислота, особенно в коллоидном состоянии хорошо адсорбирует золото. Поэтому кварц и золото — пара неразлучная. Свидетельством того, что процесс обособления не всегда доходит до завершения, являются минералы, в которых золото осталось в соединении с другими, элементами.

Осаждению золота из кремнистых растворов благоприятствует содержание в них железа, мышьяка, меди, свинца. Поэтому такие сульфидные минералы, как пирит, ар-lt; ^сенопирит, халькопирит, галенит, часто развиты на месторождениях золота кварцевой формации. Они служат поисковыми признаками — эти минералы увидеть легче, чем золото, а значительное их развитие делает возможным комплексное использование руд.

Условия, благоприятные для кристаллизации золота й кварца, возникают на различных глубинах. Подмечено, что месторождения данной формации, образовавшиеся на

больших глубинах (свыше 3 км от поверхности), обычно i являются малосульфидными; на средних глубинах (до 1,5 км) содержание сульфидных минералов заметно возрастает и в близповерхностной зоне вновь снижается. Изменяется, и их набор — на больших глубинах золоту сопутствуют минералы железа и мышьяка. Золото там обычно содержит мало серебра и образует мелкие, нечетко ограненные кристаллы.

Для средних глубин характерны крупные, хорошо сформированные кристаллы, роль сульфидов железа и мышьяка уменьшается, и увеличивается содержание меди и свинца.

Близповерхностные месторождения наиболее серебристые, изометрических кристаллов тут меньше, но они поражают богатством граней и совершенством форм. Им часто сопутствуют минералы теллура, висмута, сурьмы.

В месторождениях кварцевой формации золото представлено самородками, золотинами, невидимками (размер их менее 0,1 мм). На некоторых месторождениях есть все эти разновидности, другие являются как бы специализированными.

Существует и еще одна формация золотых месторождений —г ее называют сульфидной. Это формация невидимок, свободного золота в ней почти нет, опо заключено в других сульфидных минералах — меди, никеля, цинка, свинца. Содержание золота в таких месторождениях обычно невелико, но масштабы их распространения довольно внушительны. Золото там добывается попутно с другими металлами и обходится дешево; Для извлечения тонко распыленного золота требуется высокая техника, и этот важный тип месторождений приобретает большое практическое значение лишь в наше время.

Золото-сульфидные месторождения связаны с базаль- тоидной магмой. Они образовались в некоторых геосинклиналях на ранних стадиях развития, а также на платформах, при их активизации, когда по крупным разломам магма прорывалась в верхнюю зону земной коры.

Жизнь месторождений, в. том числе и золотых, не заканчивается процессами их формирования. Позднее почти неизбежна стадия разрушения, потому что континенты возвышаются над океанами, как огромные корабли. Они не имеют- защитной брони, и их непрерывно разрушают удары волн, порывы ветра, потоки воды — все безраздель- по господствующие на земной поверхности процессы физического и химического выветривания. Подсчитано, что в сродном за каждые 10 тыс. лет со всей поверхности суши срезается и уносится в океаны метровый слой горных пород.

Геологическое время исчисляется миллионами лет, и, казалось бы, континенты должны сравняться с океанами, исчезнуть. Но они не тонут потому, что из глубин Земли на смену срезанным слоям вздымаются новые. Эти процессы идут непрерывно и особенно интенсивно в горных мае-, сивах. Там горные породы из привычных условий высоких давлений и температур попадают в иные, для них разрушительные. Руды почти всех металлов тут нежизнеспособны. Вода и ветер сравнительно быстро уносят их обломки, и месторождения исчезают бесследно.

А что же происходит с золотом? Конечно, и ему приходится несладко в дробильной фабрике природы, но оно терпит урон гораздо меньший, чем все другие минералы. Золото яростно сопротивляется и разрушению и перемещению. Крепчайшие кварцевые жилы, разрушаясь, исчезают бесследно, а освобожденные из щс плена золотые крупинки остаются, они не уносятся далеко, накапливаются в основании слоя наносов.

Поэтому при разрушении первичных, коренных месторождений часто возникают месторождения вторичные —¦ россыпи. В них накапливаются только очень стойкие минералы, и в первую очередь — самородное золото. Не случайно оно признано самым благородным в семействе благородных металлов.

Установить степень благородства даже в приложении к металлам нелегко. Для этого разработаны различные приемы; построены ряды самородности, возрастания активности, вычислены различные потенциалы. Й вывод однозначен; 8 о лото -*• металл № 1, самый стойкий, сохраняющий двою независимость и в недрах, и на поверхности планеты.

Качественный фактор превысил количественный, поэтому золото, а также платина и серебро, в нарушение правила «больших кларков», стали известны человеку так рано.

Академик В. И. Вернадский назвал земную поверхность царством самородных элементов. Он раскрыл причи-; ны, по которым происходит их накопление, и в первую

очередь — золота. Крупицы его непрерывно высвобождав ются при разрушении горных пород и скопляются в рош сыпях, как в подвалах скупого рыцаря. Поэтому земная поверхность становилась все богаче золотом, пока в геолог гические процессы не вмешалась новая могучая сила —* человек.

Золотоносные жилы обычно тонки и круто уходят в глубь земли. По форме их можно сравнить с кинжалом,, пронзившим недра, острие которого еле-еле выглядывает на поверхности. Искать коренные месторождения золота не легче, чем иголку в стоге сена, а разрабатывать мучительно трудно из-за высокой крепости как самих жил, так и вмещающих пород.

Если продолжить сравнение золотоносной жилы с киш жалом, острие которого еле выглядывает из недр, то рос^ сыпь можно уподобить плащу, разостланному по земле^ Примерно так, как кинжал и плащ, они соотносятся меж* ду собой по форме, размерам, трудностям поиска и разряд ботки.

Успехи, достигнутые древними рудокопами, объясняй ются тем, что им досталось богатейшее наследство •-*? золотая целина. Постепенно, начав со сбора желтых камешков (одно из названий их — слезы бога Солнца), за тысячеле-» тие древней истории люди накопили большой опыт поис-* ков и разработки россыпей. Казалось бы, первым русским золотоискателям было у кого поучиться и следовало ожидать, что и в России первым будет найдено «легкое», россыпное золото.              )

В действительности же события развивались иначе,