Меняются, едва успев родиться...

И вот образовались золотинки...

У них совершенно определенные размеры, морфология, состав и внутренняя структура. Выросли золотинки во время формирования рудного месторождения в земных глубинах. Поэтому и название получили эндогенного или галогенного золота, то есть ведущего происхождение из глубин.

Но земные недра не представляют собой нечто раз и навсегда застывшее, неизменное. В них происходят движения; в разных участках земной коры в толщи пород внедряется расплавленная магма, нагревая все далеко окрест или прогревая породы вблизи застывающих потоков. Раскаленные купола дышат жаром, как гигантские домны; изливаются лавы, происходят землетрясения, оползни, подземные взрывы, прорывающиеся и на поверхность...

Все это не проходит бесследно для золотинок. Да и само их рождение не всегда знаменует завершение процесса рудообразования. По тем же трещинам или по другим направлениям, приоткрывшимся при новых подвижках, могут поступить горячие минерализованные растворы - гидротермы. Многообразны возможности их возникновения и пути движения. Но для золотинок важно, чтобы гидротермы не только прогревали породу, но нередко давали жизнь новому поколению золотинок - следующей их генерации.

Тонкодисперсные частицы ранее образовавшегося золота могли быть растворены и поглощены новыми порциями растворов, и более молодое (или позднее) самородное золото в таких случаях частично или полностью росло за счет раннего. Такое вторично рожденное в глубинах земли самородное золото называется регенерированным.

Более крупные ранние золотинки сохранялись, но также испытывали на себе тепловое и химическое (растворяющее) воздействие гидротерм.

Меняются ли все признаки золотинок или только некоторые из них? - Это зависит от многих причин.

Чтобы понять, что и как воздействует на самородное золото, необходимы эксперименты, моделирующие природные процессы. Определенные представления получают и при сопоставлении золотинок из отдельных участков одного месторождения или из разных месторождений, если одни из них не испытали после формирования руд никаких геологических воздействий, а вторые, напротив, претерпели различные преобразования. Эти изменения, обусловленные прогреванием пород, их движениями и сочетанием этих факторов, называются метаморфическими. Они бывают внутрирудными, проявлявшимися после образования одного или нескольких поколений золотинок, но до завершения рудного процесса, и послерудными.

Практически невозможно найти месторождение, где изменения золотинок не проявлены, хотя бы в незначительной степени. Различия заключаются в причинах, вызвавших преобразования, их масштабах и интенсивности.

Изменения самородного золота в рудах долгое время оставались изученными только поблизости от магматических тел - горных пород, которые когда-то представляли собой расплавленные массы и застывали уже после образования месторождений. Иными словами, фиксировались изменения золотинок в контактовых ореолах магматических тел - на таких расстояниях от них, на которые распространялось воздействие длительно существовавшего теплового поля. В значительно меньшей степени были известны преобразования самородного золота в участках проработки руд гидротермальными растворами.

Экспериментальные исследования метаморфизма самородного золота при повышенных температурах впервые выполнил В. Г. Моисеенко.

В качестве основных признаков термического метаморфизма он указывает на повышение пробы и большой разброс ее значений; низкое содержание или отсутствие в золоте легко летучих элементов (ртути, сурьмы, мышьяка), развитие регенерированных (из повторно отложенного золота) высокопробных и низкопробных оболочек на золотинках; образование в рудах вокруг золотин ореолов тонкодисперсного золота и серебра; развитие золотин кристаллической формы; отсутствие типичных для неизмененного золота двойников и газово-жидких включений.

В. Г. Моисеенко проводил наблюдения над преобразованиями золота преимущественно в контактовых ореолах относительно небольших магматических тел, а экспериментально - при нагревании самородного золота и золотосеребряных сплавов при температурах 100° С и выше. При этом отмечалось образование в зернах золота новых более мелкозернистых гранулированных агрегатов. При температурах свыше 400-600°С они начинали дезинтегрироваться - отделяться друг от друга и рассеиваться. До этих температур, напротив, преобладали процессы укрупнения, слияния, тонкодисперсных золотинок.

Перегруппировка при метаморфизме тонкодисперсного золота, заключенного в сульфиды, экспериментально изучалась также под руководством М. С. Сахаровой. М. А. Калиткина установила, что для укрупнения золота в пирите наиболее благоприятны температуры 350-450°С, а в арсенопирите - 400-500°С, но перераспределение золота в кристаллах этих минералов может происходить и при 250-300°С. Кристаллическая структура минерала не меняется, а золото внутри него перемещается. При температурах выше 600°С дезинтеграция золота преобладает над укрупнением.

Н. В. Петровская отмечает у золотин еще ряд структур, связи которых с послекристаллизационными явлениями наиболее отчетливы:

• структуры распада: пластинчатые и решетчатые структуры распада медистого золота, и возможно, пятнистые обособления золота, различающиеся по концентрации серебра (рис. 21);
  
  Рис. 21. Структура распада твердого раствора в медистом золоте. Полированный срез, протравленный раствором хромового ангидрида в соляной кислоте. Увел. 200
  
  
• структуры собирательной перекристаллизации, когда одни зерна при своем росте захватывают и включают в свои границы соседние, и укрупнение зерен;
• структуры рекристаллизации, если в деформированных зернах зарождаются новые, более мелкие, с ненарушенной структурой (рис. 22);
  
  Рис. 22. Структура рекристаллизации самородного золота. Полированный срез, протравленный царской водкой. Увел. 250
  
  
• двойники, чаще полисинтетические и обрывающиеся внутри зерен (двойники прорастания);
• зональность, подчиненная контурам зерен и границ золотин (эпигенетическая, возникшая после рождения золотинки) (рис. 23);
  
  Рис. 23. Концентрическая зональность выделений золота, испытавших метаморфизм. Полированый срез, протравленный раствором хромового ангидрида в соляной кислоте. Увел. 130
  
  
• контуры зерен раннего золота (реликты) в более поздних по времени отложения золотинах (рис. 24).

Рис. 24. Реликты золота (белое) в более позднем высокосеребристом золоте (серое). Полированный срез, протравленный раствором хромового ангидрида в соляной кислоте. Увел. 90

Большая часть признаков метаморфических преобразований находит объяснение в перемещении атомов в золотинках - в диффузионной перегруппировке серебра и других примесей и выносе их за пределы золотин, - а также в самодиффузии золота - перемещении атомов золота в кристаллической структуре золотин.

Скорость движения частиц определяется коэффициентом диффузии. У серебра он в зависимости от условий опыта оказывается в 2-230 раз выше, чем у золота. В опытах с самородным золотом скорости диффузии этих элементов возрастали на три порядка, благодаря преобладанию диффузии по границам зерен и вдоль поверхности кристаллов. Внутри зерен диффузия протекает гораздо медленнее.

Естественно, что серебро при тепловом воздействии, как правило, выносится вместе с другими примесями за пределы золотинок и проба их повышается. Чем сильнее и длительнее прогревание, тем более широкая зона по краю золотинок очистится от серебра и примесей (см. рис. 18). В центре зерна остается более серебристое пятно с расплывчатыми границами. При значительном метаморфизме заметная часть серебра оказывается вынесенной из всего объема золотинки и проба ее равномерно повышается. Серебро при этом может переместиться по породе от золотинки на различные расстояния, а может образовать на ее поверхности регенерационную кайму. Очищаясь от примесей, золотинки испытывают перекристаллизацию. Изменяется не только состав и структура, но, особенно у мелких частиц, и форма. Неправильные выделения преобразуются в кристаллы.

До последнего времени оставалась полностью неосвещенными зависимость характера преобразований от особенностей самих золотинок и многократности тепловых воздействий. Для выяснения этих вопросов золотинки, различающиеся по крупности, внутреннему строению и составу, нагревались нами при давлении до 1000 бар до температуры, близкой к наиболее горячим гидротермам. Затем те же золотинки нагревались до 500°С при нормальном давлении в воздушной среде. Установлено, что наибольшие изменения претерпели мелкие (менее 1 мм) одно- и двумерные неоднородные частицы - тонкие пластинки, проволочные отростки. Для эксперимента были выбраны золотинки в разной степени преобразованные. Это определялось по степени развития в них участков рекристаллизации - новообразованных мелких зерен и мелкозернистых агрегатов на фоне более крупных первичных зерен.

Самые слабые изменения претерпели золотинки с однородным распределением серебра и без признаков предшествующих преобразований. Исключение составляло низкопробное золото с зонами роста в зернах. По-видимому, неустойчивая структура таких выделений обусловила достаточно интенсивные преобразования - распадзон на фрагменты, полную утрату зональности, появление зон, не связанных с кристаллографическими направлениями.

На месте зональных структур развиваются также мелкозернистые участки с зернами в форме выпуклых многоугольников - полиэдров. Это один из типов рекристаллизационной зернистости (рис. 25). Другой тип характеризуется неправильными многоугольными формами и обилием обрывающихся двойников (см. рис. 22).

Рис. 25. Полиэдрическизернистая структура золотинки с признаками дезинтеграции. Промежутки между зернами выполнены прожилками низкопробного золота. Полированный срез, протравленный раствором хромового ангидрида в соляной кислоте. Увел. 450

В незначительно измененных золотинках при нагревании произошла собирательная рекристаллизация, приведшая к некоторому увеличению размеров рекристаллизованных зерен. Вне прежних участков рекристаллизации возникли новые зародышевые разрозненные рекристаллизованные зерна.

В умеренно измененных золотинках укрупнение ранее возникших рекристаллизованных зерен было более резким: появились новые участки рекристаллизации.

Наконец, в интенсивно преобразованном золоте при нагревании собирательная рекристаллизация играла незначительную роль и сопровождалась изменением формы неправильных угловатых мелких зерен, принявших более устойчивые полиэдрические очертания. Преобладали признаки начальной дезинтеграции и расползания мелкозернистых агрегатов - между зернами образовались широкие, глубоко протравливающиеся царской водкой, границы. Часть зерен также приобрела полиэдрическую форму. На срезе золотинок они имели вид выпуклых многоугольников.

Дезинтеграция выделений самородного золота, как было сказано, происходит при более высоких температурах, чем укрупнение. Можно предположить, что при одинаковых условиях, как в нашем опыте, неизмененные золотинки не распадались на зерна, а сильно преобразованные испытывали дезинтеграцию потому, что их внутренняя структура была деформирована.

Повторное нагревание привело к более глубокой перекристаллизации преобразованного золота. Показателем многократных изменений явились полиэдрически зернистые структуры и признаки начальной дезинтеграции новообразованных мелкозернистых агрегатов (см. рис. 25).

Перенесение опытных данных на природные процессы является в значительной мере формальным, так как не учитывает многих обстоятельств, и в том числе такое, как геологическое время. За десятки и сотни миллионов лет могли произойти изменения, которые нельзя проследить на протяжении короткого человеческого века. Однако изучение в золоторудных месторождениях золотинок, находящихся вместе с другими минералами как несущими признаки внутрирудного и послерудного метаморфизма, так и лишенными их, подтвердило значение выявленных признаков в качестве показателей преобразований золотинок.

Двойниковое строение золотин более обычно для руд с признаками метаморфизма, чем для неизмененных, и особенно в участках механически нарушенных пород. Сложные двойники типичны для золотин из сильно трещиноватых руд, как и зоны линий трансляций (линий скольжения).

Рекристаллизация золота с образованием угловатых неправильных мелких зерен отмечалась в участках теплового воздействия и в местах интенсивной трещиноватости пород без признаков их прогревания.

Нельзя забывать и просто о естественном старении золотинок - на глазах человека меняются искусственные сплавы, а необозримое геологическое время не может не наложить отпечаток на самородный металл.

К сожалению, влияние этой причины на особенности золотинок изучено совсем мало. Ведь сравнивать разновозрастное золото можно только в месторождениях, формировавшихся в одинаковых физических и химических условиях и претерпевших одинаковые внутри- и послерудные преобразования. А это очень трудно, так как большая часть молодых (в геологическом понимании) руд образовалась в иных условиях, чем древнее оруденение.

Замечено, что наиболее трудно поддаются выявлению и расшифровке признаки метаморфизма и неоднократного отложения золота в более древних месторождениях. Самые древние из изученных нами золотинок (возраст 1,8 - 2,2 млрд. лет) имели признаки перекристаллизации - преимущественно кристаллическое строение, обилие округленных кристаллов, высокую пробу и малый ее разброс, однородное распределение серебра.

Но даже для наиболее древних золотинок полная однородность не обязательна. В высокосеребристом древнем золоте в отдельных случаях обнаружены слабые, едва уловимые признаки неоднородности - следы зон роста, пятнистость и закономерно ориентированные эмульсионные включения более высокопробного золота. Более обычны слабо выраженные обедненные серебром (на 0,5-1 % по сравнению с ядром зерна) внешние зоны золотинок.

При прочих равных условиях, чем древнее самородное золото, тем менее контрастны в нем структуры преобразований, более однородны внутреннее строение и состав.

Линии скольжения не встречались в зернах золотин, которые, по геологическим данным, не испытывали в глубинных условиях динамических воздействий на протяжении последних 220-240 млн. лет.

Имеются сведения о преимущественно высокой пробе золота в древних месторождениях, но в архейских провинциях (возраст более 2,5 млрд. лет) она колеблется от 700 до 990. Можно предположить, что наиболее высокопробное древнее золото преобразовано - метаморфизовано или регенерировано. Об этом, в частности, свидетельствует укрупнение золота, вкрапленного в древние породы, при их метаморфизме.

В месторождениях, имеющих возраст приблизительно от 1 до 2,5 млрд. лет, встречено золото пробы 250-995, хотя в целом также преобладают высокопробные золотинки.

В месторождениях возраста от 1 до 240 млн. лет проба основной массы золотинок варьирует от 750 до 950. При этом проба 750-790, как правило, присуща золоту неизмененному, выделявшемуся в месторождениях последним из разновозрастных золотинок. В целом в месторождениях этого возраста преобладает золото пробы выше 800.

В тех же пределах изменяется проба и в ряде более молодых месторождений. Однако, уже с возраста порядка 220 млн. лет и особенно в более молодых месторождениях преимущественным распространением пользуется золото пробы ниже 750 и 700. Есть целые провинции, характеризующиеся широким распространением высокосеребристого (400-600) золота. Таким образом, существует тенденция к понижению пробы золота от месторождений, возраст которых составляет около 1 миллиарда лет, к более молодым.

При сопоставлении особенностей золотинок из метаморфизованных и неизмененных руд замечено, что наблюдается целый ряд одинаковых преобразований в участках гидротермальной проработки руд и в контактовых ореолах магматических тел. Это понятно, так как в обоих случаях золотинки подвергаются воздействию повышенных температур.

Каким же образом они могут сообщить о той обстановке, в какой формировались руды? Это мы узнаем позднее, а пока посмотрим, что происходит с золотинками, если природные процессы выведут их из земных глубин на поверхность.