Роль кислорода в формировании золотого оруденения

По современным данным золото имеет очень слабое сродство к кислороду — наименьшее в сравнении со всеми другими элементами. Считается, что связь его с водородом значительно прочнее. Определяющим является традиционное представление о “благородности” золота и устойчивости его к кислороду как к окислителю. На диаграмме, построенной А.А. Маракушевым, отражающей положение металлов по величинам их химического сродства к водороду и кислороду, определенный по энергиям диссоциации двухатомных молекул, золото характеризуется практически нулевым значением сродства к кислороду, в то время как величина химического сродства его к водороду значительна и составляет порядка 72 кДж/моль.

Вероятно, в связи с этим роль непосредственно кислорода в формировании золотого оруденения (эндогенного), как правило, не рассматривается либо недооценивается. Так, С.Г. Бадалов совершенно справедливо, вслед за В.И. Вернадским, обращая внимание на определяющую роль кислорода в формировании (осаждении) месторождений различных металлов, в то же время исключает из этой закономерности золото. Он указывает: “Кислород и сера — важнейшие анионы — осадители практически всех металлов в земной коре, за исключением золота, серебра и элементов платиновой группы, которые помимо соединений с серой и ее аналогами образуют промышленные концентрации и в самородном состоянии

Как нам представляется, на настоящее время накоплен большой фактический материал, противоречащий этим суждениям. Наоборот, можно полагать, что роль кислорода и для золота имеет важное, вероятно, определяющее значение в формировании его промышленных концентраций. Здесь, как и в других ситуациях, проявляется двойственность в повелении золота: с одной стороны, как типичный “благородный” металл оно устойчиво в обычных условиях к кислороду, что позволяет широко использовать его в производстве, с другой — в большой мере зависит от режима кислорода, его активности, концентрации и вызванных его присутствием различных соединений.

При этом исходя из вышеназванных особенностей Au+ и Au 3+ можно полагать, что наиболее велико значение кислорода для трехвалентного золота.

Основные фактические данные, свидетельствующие о важной роли кислорода в развитии золотого оруденения, следующие.

1. В пределах Земли месторождения золота отмечаются только в ее верхней части — в биосфере (понимаемой по В.И. Вернадскому), куда проникает кислород атмосферы. В этом отношении устанавливается та же закономерность, которая характеризует условия образования месторождений и других металлов.

2. В пределах биосферы устанавливается вертикальная зональность в распределении природных концентраций золота и его параr>

генных минеральных ассоциаций в зависимости от вертикальной зональности в распределении кислорода атмосферы и его активности. Массовое выпадение в свободной самородной форме с образованием основных промышленных концентраций происходит в субаэральной зоне — в условиях высокой активности кислорода. На более низких уровнях и в субмаринных условиях, характеризующихся отложением основной массы сульфидов, содержания золота, как правило, намного ниже и обусловлены не осаждением золота из растворов в результате химических реакций, а электрокинетическими факторами - захватом его сульфидами в процессе их кристаллизации.

3. Генетические типы месторождений золота, их общий минеральный парагенезис, закономерности размещения в них золота, формы выделения золота, параметры оруденения и пр. эволюционируют в соответствии с изменением режима кислорода в атмосфере и биосфере Земли. При всем своем сходстве древние месторождения золота, сформированные в условиях дефицита кислорода, существенно отличаются от мезо-кайнозойских, формирующихся, в отличие от древних, при высокой активности кислорода. Особенно заметно это на примере золото-серебряных близповерхностных вулканогенных месторождений. Образование их происходит при высокой активности кислорода, и, видимо, поэтому данный тип месторождений присущ только молодым металлогеническим эпохам.

Взначительной мере своеобразием режима кислорода, какбудет показано далее, объясняются и специфические особенности докембрийской металлогении.

4. Способность различных горных пород и отложений к генерации золотоносных растворов и локализации золотого оруденения, характер связи с ними золотого оруденения и кларковые содержания в них золота в большой мере зависят от степени их окисленности — величины отношения закисного железа к окиеному: FeO/Fe2O3. Так, углеродистые алевросланцы, содержащие золотое оруденение, в отличие от аналогичных по общему химическому составу углеродистых, но не рудоносных алевросланцев, имеют более высокое вполне определенное отношение FeO/Fe2О3. Интрузивные гранитоиды, с которыми ассоциирует золотое оруденение, в отличие от близких по составу, но не “рудообразующих” гранитоидов, содержат магнетит и имеют пониженную величину отношения FeO/Fe2О3. Характерно это для различных регионов, в том числе для всего Приамурья (Верхнего, Среднего, Нижнего), Якутии, Приморья и Магаданской области. В последние годы эта закономерность привлекает внимание многих исследователей и явилась предметом специальных обсуждений. Более того, наличие ее предлагается широко использовать при прогнозировании золотого оруденения и разбраковке гранитоидных образований по благоприятности в отношении формирования промышленного оруденения. Большое, статистически вполне представительное число данных подтверждает правомерность такого подхода.

При этом благоприятны для присутствия повышенных количеств золота не все геологические образования (системы), а лишь те, которые характеризуются не максимальной или минимальном степенью окисленности, а “умеренной”, т. е. вполне определенным режимом кислорода. Применительно к железу это проявляется в наличии одновременно его как закисной (FeO), так и окисной (Fe2O3) форм. Минералогически это выражается в развитии магнетита. Среди глубинных образований именно магнетитсодержащие тела (а не гематитовые) часто характеризуются повышенными содержаниями золота — магнетитсодержащие скарны и скарноиды. гидротермальные гнездово-жильные тела и пр. Для них характерна ассоциация золота с магнетитом. Показательный пример — Карафтитское месторождение в Восточном Прибайкалье. За счет наложенных экзогенных процессов, приводящих к окислению магнетита, в поверхностных условиях эта закономерность может нарушаться, и в рудных телах золото может ассоциировать с гематитом и лимонитом (месторождения Куранах, Тас-Юрях и другие севера Хабаровского края и юга Якутии, Карлин в США).

5. В золотоносных регионах степень окисленности флюидов во включениях жильного кварца коррелирует с его золотоносностью: по мере возрастания величины отношения CO2/CO содержание золота возрастает. Проявляется это как на уровне отдельных месторождений (при переходе от нижних горизонтов к верхним), так и в региональном плане — при изучении золотоносности жильного кварца различнофациальных метаморфических зон.

Эта закономерность настолько хорошо выражена, что на поисковом этапе может использоваться для разбраковки по золоту различных жильных полей.

6. В истории формирования золоторудных месторождений устанавливается своеобразная антагонистичность в поведении серы и кислорода, аналогичная рассмотренной ранее на примере месторождений других металлов А. Г. Бетехтиным. В условиях повышенной активности серы отлагается основная масса сульфидов, прежде всего железосодержащих — пирита, арсенопирита, пирротина. В это время отложение золота если и происходит, то связано с осаждением его сульфидами, т. е. обусловлено электрокинетическими факторами. Основная масса золота выпадает позже — в условиях смены хлоридных вод бикарбонатными, в которых растворимость золота согласно экспериментальным данным на 2-3 порядка ниже.

Экспериментально доказано растворение золота в водном растворе в присутствии кислорода. Одновременно установлено, что в присутствии кислорода реакция образования комплексного гидрата трехвалентного золота происходит активнее. Кроме гидрооксохлоридных соединений и гидрооксокомплексов, представляющих собой соединения золота с кислородом и водородом - Au(OH), [Au(OH)2]-, [Au(OH)2]-, [Au(OH)5]2-, золотой кислоты - Au(OH), H2AuO3, давно известны и непосредственно соединения золота с кислородом - Au2O, Au2O3.

Выявлена положительная роль кислорода в образовании комплексного гидрата трехвалентного золота и диссоциации гидроксида зодота с образованием аурат-ионов типа [Н2AuO3]-, [HAuO3]2- и [AuO3]3-.

Поданным Г.Р. Крайта, золото ведет себя в растворе как газовый электрод, и его потенциал определяется равновесием в редокс-системе H+, OН- и O2.