Понятие о фазовых диаграммах (стр. 8 )

Генезис.

I. Эндогенное образование.

1. В магматических породах разного состава золото находится в рассеянном состоянии и примышленных скоплений не дает. Концентрируется оно в результате извлечения из магматических пород при их последующем изменении и переносится гидротермальными растворами в виде хлоридных комплексов. Разложение этих комплексов за счет реакции диспропорционирования при понижении температуры и приводит к отложению самородного золота:

2[Au+1Cl2]-1 Þ 3Auо + [Au+4Cl4]-1

Поэтому наиболее важным для самородного золота является гидротермальное образование. Здесь различают следующие случаи:

А. Отложение золота в скарнах. Здесь золото первоначально бывает растворено в сульфидах, а потому появляется в скарнах с наложенной сульфидной минерализацией. Хорошим примером могут служить золоторудные гранат-волластонитовые (иногда тремолитовые) скарны Горной Шории, в которых золото связано с наложением кварц-борнит-халькозиновой минерализации.

Б. Собственно гидротермальные жилы. В зависимости от источника гидротермальных растворов, условий формирования жил и Т образования различают:

а) Плутоногенные ‑ связанные с крупными массивами гранитоидных пород, кристаллизовавшихся на глубине.

Это высоко- и преимущественно среднетемпературные образования. Для них в целом характерно образование жил, штокверков, зон окварцевания в метаморфических и магматических породах. Кварц здесь крупнозернистый, из нерудных встречаются также турмалин, барит, карбонаты; рудная ассоциация - пирит, арсенопирит, блеклые руды, борнит; в некоторых месторождениях это галенит со сфалеритом. Золото образует чешуйки, зерна, включения в сульфидах, встречается в самородках. Это месторождения Урала (Березовское), Казахстана (Степняк), Аляски; система жил Мазер-Лод (Калифорния) протяженностью до 200 км, при мощности жил от 2 до 20 м.

б) Вулканогенные ‑ связанные с гидротермами, источником которых являются близповерхностные магматические очаги. Образование таких жил идет также на небольшой глубине от поверхности, и поэтому это средне- и преимущественно низкотемпературные жилы.

Они характеризуются тонкозернистым или даже халцедоновидным кварцем и тонкодисперсным, часто макроскопически невидимым, золотом в этом кварце (желтый плотный тонкозернистый кварц Балея в Читинской обл.!). Помимо кварца - жильные минералы: карбонаты - кальцит, сидерит, родохрозит; барит, флюорит. Рудные: пирит, арсенопирит, блеклые руды, теллуриды золота и иногда - как на том же Балее - типичный для низкотемпературной ассоциации антимонит. Примеры: Пачука (Мексика), Япония, Румыния. (Что их объединяет? Это всё районы развития молодого вулканизма, не удивительно, что и месторождения здесь вулканогенные).

II. Экзогенный тип месторождений золота. За счет высокой плотности и химической стойкости золото способно накапливаться в россыпях. Это могут быть россыпи элювиальные (Австралия), русловые (Алдан, Колыма, Аляска, Калифорния), террасовые (Алдан, Лена, Охотское побережье), морские (Аляска). Но золото не просто накапливается в россыпях ‑ в гипергенных условиях оно может электрохимически растворяться ( в паре Ag-Au) и тут же переотлагаться; или в присутствии гумусового вещества переходить в коллоидные растворы, перемещаться и отлагаться при очень низких температурах ‑ известны просечки золота в ледяных жилах! ‑ и это означает, что экзогенные концентрации золота тоже могут рассматриваться как генетический тип. Именно очистка золота от примесей в результате экзогенного переотложения в россыпях приводит к увеличению его пробности.

III. При метаморфизме самородное золото устойчиво, процессы метаморфизма ведут к его перекристаллизации и укрупнению, сегрегации во вмещающих породах, и именно к этому типу относятся знаменитые метаморфизованные конгломераты Витватерсранда (Юж. Африка), в которых, помимо золота, присутствуют уран и платиноиды. Близкими по типу образования являются проявления золота на Енисейском кряже.

Применение. Золото ‑ основной валютный металл; "царь металлов и металл царей" ‑ дорогой ювелирный материал. Но оно еще и очень тонко работающий металл, поскольку применяется в электронике, в сплавах с платиноидами используется в оборудовании для производства синтетического волокна, в зубоврачебной практике.

 

Класс 1.2. Неметаллы и полуметаллы.

 

Систематика.

 

1. Гр. самородной серы -

Сера ромбическая S.

2. Гр. самородного селена -

Селен Se,

Теллур Te.

3. Гр. самородного мышьяка -

мышьяк As,

сурьма Sb,

висмут Bi.

4. Гр. самородного углерода -

подгруппа графита,

графит С,

подгруппа алмаза,

алмаз С,

подгруппа лонсдейлиита,

лонсдейлиит С.

 

Как видим, в этом классе объединены типичные неметаллы ‑ S, Se, C ‑ с минералами, которые всегда рассматривались как полуметаллы ‑ As, Sb, Bi ‑ и обычно объединялись в одном классе с металлами. Мы тоже будем характеризовать их как полуметаллы, но помнить. что они все-таки не металлы, а потому и относить к классу неметаллов. Вспомним: все самородные металлы характеризовались металлической связью ‑ это их определение. У полуметаллов связь в структуре ковалентно-металлическая, да еще и молекулярная, а ковалентная и молекулярная связь характерны как раз для неметаллов. Это структурное основание для такого отнесения. Теперь посмотрим на химизм. Все неметаллы способны быть анионообразователями ‑ мы знаем сульфиды, сульфаты, карбонаты; но точно так же анионообразователями могут быть полуметаллы ‑ мы знаем арсениды и арсенаты, антимониды (стибниды), висмутиды. Значит, и по химизму есть все основания объединять полуметаллы именно с неметаллами.

В этом классе мы рассмотрим группы мышьяка, серы и углерода, начав как раз с полуметаллов, чтобы иметь возможность подчеркнуть их сходство и различия с предыдущим классом металлов.

 

Гр. самородного мышьяка.

Самородные As, Sb, Bi.

Известно что в этом ряду металлические свойства усиливаются от As к Bi, и поэтому именно самородный висмут наиболее близок к настоящим металлам, и он же из трех ‑ наиболее распространен: если самородные мышьяк и сурьма известны лишь как минералогические находки, то самородный висмут образует промышленные концентрации. Поэтому всю группу мы будем характеризовать на его примере.

Химизм. Самородный висмут ‑ минерал довольно чистый, лишь как следы в нем отмечаются Fe, As, Sb, S.

Структура. Ее можно рассматривать как структуру NaCl, в которой все позиции занимает Bi, и которая сжата вдоль L3 так, что плоские сетки оказываются попарно сближенными. Вследствие такой деформации кубическая структура NaCl преобразуется в тригональную - L3 куба становится L3 ромбоэдра. При этом меняется координационное число: вместо 6, как это было у частиц в NaCl, координация Bi снижается до 3 - три более короткие связи к частицам в соседней, составляющей пару, сетке имеют расстояние в 3,10А, в то время как расстояние до частиц в другой паре сеток составляет 3,47А. (См. рисунок.)

Меняется и характер связи ‑ она становится ковалентно-металлической в паре сеток и молекулярной между парами. Следствием такой неоднородности связи вдоль L3 будет появление совершенной спайности параллельно (0001).

Морфология. Обычны же два морфологических типа: (а) округлые каплевидные выделения и изометричные зерна, и (б) пластинчатые выделения, перистые дендриты. Соответственно агрегаты - зернистые и листоватые.

Свойства и диагностика. Цвет в свежем изломе серебристо-белый с розоватым или желтоватым оттенком, но быстро развивающаяся красноватая побежалость часто его маскирует. Блеск металлический, и это как раз и роднит самородный висмут с металлами. Н=2-2,5; d=9,8. Сп. сов. по {0001}, средняя по {202,-1}, кроме того, в результате полисинтетического двойникования иногда появляется отдельность по {101,-2}. Температура плавления 273оС, диамагнетик. Диагностическими являются низкая твердость, высокая плотность, цвет и спайность.

В начале курса студенты обычно путают его с никелином и самородной медью, принимая красноватую побежалость за истинный цвет. Но у никелина гораздо выше твердость и нет спайности; у меди, близкой по твердости, спайность тоже отсутствует.

Генезис. Образование самородного висмута определяется с одной стороны температурой плавления, а с другой ‑ щелочностью растворов и активностью S. Очень важно, что висмут как элемент имеет четкую геохимическую специфику ‑ его генетические типы связаны с кислым магматизмом.

I. Высокотемпературные генетические типы:

а) гранитные пегматиты,

б) грейзены,

в) высокотемпературный гидротермальный генезис ‑ жилы, связанные с грейзенами (кварц-касситеритовые, кварц-вольфрамитовые), или гидротермальное наложение в скарнах.

Именно в этих типах решающее значение имеет температура плавления висмута - в пегматитовом расплаве или в высокотемпературных гидротермах при температурах выше 270о висмут образует капли или выполняет пространство между ранее кристаллизовавшимися, более высокотемпературными минералами. Затем, по достижении температуры плавления и ниже, эти капли, сохраняя внешнюю форму, кристаллизуются ‑ получаются округлые каплеобразные выделения. Именно такой высокотемпературный висмут известен в пегматитах Казахстана (Караоба), в грейзенах Шерловой горы и в связанных с грейзенами кварц-вольфрамитовых жилах м-я Букука (Забайкалье), в скарнах Лянгара (Узбекистан).

II. Гидротермальное образование из гидротерм, температура которых ниже температуры плавления висмута ‑ преимущественно среднетемпературный гидротермальный генезис.

а) Пятиметальная (в т.ч. кобальт-никель-арсенидная) формация. См. серебро.

Самородный висмут здесь ассоциирует с арсенидами Co, Ni, Fe и образует в срастании с ними копьевидные, перистые дендриты либо тончайшие прожилки (Рудные горы, Чехия; Кобальт, Онтарио; Асхатиин-Гол, Тува).