Неразлучные и случайные

В какой бы связи и кто бы ни заговорил о золоте - самородном или в ювелирных изделиях - можно быть почти уверенным, что прозвучит слово "проба".

Проба золота показывает, сколько золота содержится в сплавах или золотинках.

В самородном золоте практически постоянной, неразлучной с ним примесью, часто присутствующей в значительном количестве, является серебро. Остальные примеси - постоянные, достаточно обычные, весьма редкие, - как правило, все вместе редко превышают 0,2% общей массы золотинок и только в отдельных случаях их сумма достигает 1%.

Проба золота определяется как отношение содержания в сплаве или самородном золоте собственно золота к сумме содержаний золота и серебра

Определение пробы золота

В отдельных золоторудных районах встречаются золотинки с высокими содержаниями других примесей - ртути (ртутное золото и амальгамы), меди (медистое золото). В таких случаях вычисляется лигатурная проба, представляющая собой отношение золота к сумме всех примесей в нем, или же количество золота указывается в процентах.

Проба золота измеряется в промилле (‰), но обозначение единицы измерения обычно опускается.

Проба химически чистого золота должна равняться 1000, но практически такая степень очистки сплавов не достигнута и максимальная проба составляет 999,9 - 999,99. В природе также встречено золото пробы, превышающей 999.

Для обозначения более серебристых членов природного золото - серебряного ряда употребляют названия "электрум" и "кюстелит". Верхняя граница концентрации золота в этих разновидностях различными авторами проводится по-разному.

Наиболее часто к электруму относят золото пробы 250-700, к кюстелиту - 250-101. Более низкие концентрации золота (100 и менее) характеризуют уже самородное серебро. Цифровые обозначения пробы можно заменять общепринятыми названиями, предложенными Н.В.Петровской: весьма (исключительно) высокопробное золото - проба выше 950; высокопробное - от 900 до 950; средней пробы - 800-899; относительно низкопробное - 700-799; низкопробное - 600-699; весьма низкопробное или высокосеребристое - ниже 600.

При промышленной добыче золота представляет интерес доля этого ценного элемента в общей массе полученного металла. На переплавку попадают золотинки с включениями пустой породы, посторонние минералы, механические примеси. В этих случаях устанавливается лигатурная проба, позволяющая оценить добычу, но мало говорящая исследователю о самих золотинках. А только сведения такого рода важны для понимания условий образования самородного золота и, в конечном счете, для поисков месторождений.

Это заставляет применять анализы, основанные не на сплавлении, растворении или сжигании большого числа золотинок, а на изучении отдельно взятой золотинки или даже ничтожной ее доли. Только для определения средней пробы крупной золотины или самородка можно прибегнуть к аналитическим методам, требующим больших навесок - пробирному, спектральному, микрохимическому.

Каждый из видов анализа, предназначенный для исследования одной золотинки, имеет и свои положительные стороны и недостатки.

Простейший, быстрый и точный, но незаслуженно забытый из-за кажущейся примитивности способ определения пробы золота - метод пробирного камня. Проба узнается путем сравнения цвета черточек, проведенных золотинкой и эталоном (пробирной иглой), на специальном пробирном камне. Если цвет двух черточек-штрихов различается слабо, на две сравниваемые полоски наносится поперечный мазок кислотой. Более низкопробный штрих становится при этом темнее соседнего, так как чем больше серебра, тем быстрее затравливается самородное золото или золотой сплав.

Остальные методы определения пробы требуют специального оборудования и подготовки золотинок к анализу. Рассмотрение принципов действия аппаратуры, созданной для исследования состава вещества, не входит в нашу задачу. Но на примере изучения пробы золота можно понять, насколько обширен современный комплекс аналитических методов и как избирательно следует их применять для решения конкретных задач.

Атомно-абсорбционный метод позволяет определить пробу мелкой золотинки или части более крупного выделения. Определение производится из раствора, поэтому результат получается усредненный для каждой частицы. Метод нельзя применять, когда нужно определить пробу отдельных участков золотинок или пробу золота, заключенного в руде.

Определение пробы методом измерения коэффициентов отражения золота позволяет в ряде случаев решить эту задачу. Для получения точных результатов требуются участки полированных выделений золота без дефектов полировки. Этого нелегко достичь в полированных кусочках руды (аншлифах) из-за различной твердости слагающих руду минералов. Золото обычно бывает одним из самых мягких минералов и плохо поддается полировке. Важное преимущество этого метода - полная сохранность золотинок, подвергнутых исследованию.

Применение локального микроспектрального метода (лазерный эмиссионный анализ) позволяет определять пробу мелких золотинок, даже если они заключены в аншлифе или в кусочках руды. Если проба устанавливается для отдельных участков золотин, соседние остаются ненарушенными. Ценно и то, что наряду с определением пробы можно получить качественные данные о наличии в золоте других элементов-примесей.

Рентгеноспектральный (микрозондовый) метод анализа золота достаточно трудоемкий и дорогостоящий. Метод позволяет установить, сколько содержится серебра в микроскопических малых участках золотин и изучать распределение в их пределах серебра и золота. При этом исследователь обязан точно знать, что же он изучает, какой элемент строения самородного золота. Случайные, массовые определения пробы в разных точках золотинок могут дать толчок для неверных умозаключений и необоснованных выводов.

Так как твердость самородного золота зависит от содержания в нем серебра, иногда для определения пробы применяется метод изучения микротвердости золотинок.

Определять пробу золота путем измерения его микротвердости и сравнения полученных значений с эталонными можно только в тех случаях, когда не требуется большой точности.

Замерив одним из наиболее рациональных для поставленной цели способом пробу золота, узнают содержание в золотинках серебра или при наличии других примесей их сумму вместе с серебром.

Серебро неразлучно с природным золотом. Недаром эту примесь называют главной. И Au, и Ag относятся к одной и той же подгруппе соседних периодов таблицы Д. И. Менделеева и обладают сходными химическими свойствами. Размеры атомов обоих элементов близки, и атомы могут замещать друг друга в кристаллической решетке (давать твердые растворы замещения).

В природе обнаружены минералы с такими соотношениями золота и серебра, что они образуют непрерывный природный ряд от самородного золота до самородного серебра. Это не значит, что в каждом месторождении можно встретить золото любой пробы, но во всех вместе взятых известных месторождениях найдены золотинки и серебринки, выстраивающиеся без перерывов от почти химически чистого золота (99,9 % Au) до такого же чистого серебра (99,9 % Ag). Некоторые исследователи считают, что это непрерывный ряд твердых растворов серебра в золоте и золота в серебре, другие считают его прерывистым, дискретным.

Существует предположение, что золотинки представляют собой интерметаллические соединения золота с серебром. Действительно, наибольшим распространением пользуется самородное золото с соотношения ми Au и Ag близкими к тем, какие должны были бы быть у предполагаемых соединений этих элементов. Так, наиболее часто наблюдается золото пробы 650, 790, 850-870, 900-920, 940-960. По-видимому, в зависимости от физико-химических условий кристаллизации, состав твердого раствора "золото-серебро" может варьировать практически без ограничений. Но в процессе дальнейших изменений золотинок, речь о которых впереди, строение золотинок упорядочивается и состав приближается к составу соединений золота с серебром.

Существуют и другие элементы, близкие к золоту по химическим свойствам. Однако они образуют в золотинках только второстепенные примеси, как, например, медь, присутствующая в них постоянно.

В районах распространения месторождений меди и в самих этих месторождениях в золотинках часто отмечаются повышенные примеси меди, изменяющиеся от десятых долей процента до нескольких процентов. Встречается и медистое золото (более 20 % Cu), и интерметаллические соединения меди с золотом, золота с медью, а также золота, меди и серебра. Но редко, лишь в отдельных месторождениях или рудных телах, медистое золото преобладает. Это объясняется тем, что медь гораздо более активна, чем золото и серебро. Она намного быстрее выпадает из рудоносных растворов, образуя многочисленные минералы - соединения с серой, металлами, металлоидами. На долю позднее осаждающегося: более инертного золота приходится только незначительная примесь меди.

В золотинках установлено присутствие до 40 элементов-примесей. Очень часто в качестве элементов-примесей в золотинках обнаруживают ртуть, железо, свинец. Реже встречаются сурьма, висмут, мышьяк, цинк, теллур, селен. Наличие их обусловлено составом золотых руд. И. П. Ланцев установил, что если определять содержание примесей предложенным им спектрографическим методом из маленькой навески, обработав золотинки кислотами для удаления с их поверхности других минералов, то в золоте окажутся повышенные содержания элементов, входящих в состав так называемых продуктивных ассоциаций. Это сообщества минералов, отлагавшихся из золотоносных растворов при формировании руды близко по времени с самородным золотом.

Другие методы определения состава элементов-примесей в золотинах (спектральный, микрохимический, химический) требуют навесок в десятки раз больших. Этими способами в золотинах выявляется значительное число примесей, характерных для минералов, образовавшихся до и после отложения минеральных сообществ, несущих золото.

Такая зависимость обусловлена формой нахождения в золотинках большей части примесей. Помимо серебра, лишь некоторые элементы (медь, ртуть, платина) могут входить в кристаллическую структуру самородного золота, образуя с ним твердые растворы замещения. Остальные элементы-примеси связаны с механическими включениями других минералов.

Это подтверждается рентгеноспектральными исследованиями. Высокие концентрации примесей в золотинках отмечаются обычно в отдельных точках, где одновременно присутствуют другие элементы (сера, кислород). При увеличениях, позволяющих видеть мельчайшие частицы, наблюдаются границы самостоятельных фаз минералов, заключенных в золотинки.

Естественно, чем больше навеска, тем больше вероятность того, что во взятом на анализ золоте окажутся механические примеси минералов, слагающих рудное тело.

Для золотинок из месторождений как отдельных золоторудных районов, так и обширных площадей, типичны примеси олова, молибдена, вольфрама, хрома, марганца, титана, платиноидов, кобальта, никеля. Эти примеси получили название регионально типичных. Они отражают геохимическую обстановку территории и входят в состав различных минералов, вкрапленных в золотинки в виде мельчайших включений. Участие их в составе руд чаще всего случайное. Это обычно соседство в одном и том же месте минералов, образовавшихся в разное время, в различных условиях.

Таким образом, одни из примесей в золотинках постоянны и состоят с ними в тесном родстве, другие встречаются часто и связаны с самородным золотом менее близкими, но родственными отношениями, и, наконец, третьи появляются как случайные гости.

Распределение главной примеси в золотинках - серебра - во многом определяет их внутреннее строение. К главным его особенностям мы и обратимся.