金的地球化学

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一． 金的亲和性
1．金的亲铁性 金的亲铁性可以用其所在周围表的位置加以说明。在元素周期表上，金属于第六周期的IB族（铜，银，金），电离势是随原子序数的增加而加大，它们的电离势（ev）依次为：Cu（7。574）—Ag（7。724）—Au（9。223），所以金的亲铁性最强。从电子轨道的角度来看，IB族和Ⅷ族（Ni，Pd，Pt）在地球化学性质上有某些相似之处，另外金是位于周期表下半部的元素之一，这些元素都是亲基性的，毫无例外它们都受到铁的制约和影响。
金的亲铁性也可以从地质事实来说明。地球中金主要富集于地核（铁镍核），约高于地壳（硅酸盐相）中金的丰度650倍；铁陨石中的丰度约高于其他各类陨石（球粒陨石，玻陨石）200倍，而球粒陨石中的金属相的金丰度又为硅酸盐相（非金属相）的100倍；金的丰度指是由超基性岩—中酸性岩方向依次递减，而且这些岩石中的Au，Mg，Fe，V呈正相关的关系。
2．金的亲铜（硫）性 金与其他金属区别之一，就是它对氧和硫的中位性，因而金一般呈自然金状态存在于自然界中。这种性质是由于金的原子结构，电子亲和力及其电离势所决定的，但是金失去一个电子之后则属铜离子型，即金的电子构型Au，{（6s）1（5d10）}与亲硫性很强的铜电子构型Cu[（4s）1（3d）10]一样，所以金又有一定的亲硫 性。但在一般情况下金不能和硫结合形成硫化物，只有在特定的条件下才能形成金的硫化物（如硫金银矿）。
在表生溶液和热水溶液中硫配位体与金形成络合物进行迁移，特别是在成矿热液中，这种络合物是金的主要迁移形式，而在沉淀富集形成的金矿床中，金与硫化物黄铁矿，磁黄铁矿，毒砂，黄铜矿，闪锌矿，方铅矿等密切伴生，这一地质事实足以证明金具有一定的亲硫性质。
二金的稳定性和活动性
三、金的丰度表示法金具有稳定性和不稳定性的双重性质。金的稳定性表现为呈元素状态存在于自然界中，或不被氧化，不被酸溶解，耐腐蚀等。金的活动性主要表现在特定环境下，即在强氧化，偏酸性和氧化物存在的条件下，金变为Au+和Au+3从岩石（或矿床）中萃取进入溶液中，这一过程通常称之为活化。由于金的氧化电位很高，Au+和Au+3离子在水溶液中很不稳定，但它们的共价键性很强，可以与许多阴离子，阴离子团形成可溶性的络离子或络合物的形式迁移。
可与Au+，Au+3形成络离子的配位体是周期表中ⅥA，ⅦA的主族元素。
在成矿过程中，金属元素大多数都是以络合物形式迁移，而这些络合物具有可溶性，能促进某些金属溶解于气、液相的能力，促使它们在高温热液中具有很大的稳定性和活动性。
金的络合物在一定的地质环境中形成，各种类型金的络合物和络离子的形成环境列于表2--8
金的丰度表示法
元素丰度是指各种化学元素在一定自然体系中的相对平均含量，如地壳元素丰度、地球元素丰度、宇宙元素丰度等。
元素丰度常用三种单位表示，即重量单位、原子单位和相对原子数单位。金的丰度一般用重量单位表示：用P P.m},即g/t（10-6）为单位，或用pp b, Ppmg/t（10-9）为单位。
四、自然界中金的丰度
（一）地壳中金的丰度
金在地壳中的丰度值很低，同其他金属相比，金相当于银的1∕21，铜的1∕18000，铂的1∕13，汞的1∕25。因此在贵金属中金的丰度值是最低的。
据统计，金在整个地球中的平均丰度为800Pd，地核为2600 Pd，下地幔和上地幔将为5。5PPd，而在地壳中金的丰度最低为3。5PPd。表2—9列出地壳各区金的丰度值，从表中可知，各区与地壳中金的丰度值近似，属同一数量级，表明金在地壳范围内没有明显的集中分布区。
（二）火成岩中金的串度
表2-10列举了各大类火成岩中金的丰度。火成岩中金的丰度在0.1-=-20p p b范围内变化，但绝大多数是在1—6 ppb范围内波动，其中超基性岩和基性岩中金的丰度要高一些。
可以看到这样一种趋向，从浅部到深部的岩浆岩，不论是火山岩或深成岩，从硅铝质岩一铁一镁铁质岩一超镁铁质岩，金的丰度是依次递增的，说明金与铁都是来自深源的，这可能与金的地球化学行为有某种联系。但金在同岩浆类型不同地区的含量变化也很大、这反映岩浆岩中金含量与区域地球化学背景和岩浆演化等地质综合因素有关.
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三，沉积物和沉积岩中金的丰度
阿诺辛（Anoshin，1969）等人对大西洋盆地各种海洋沉积物的含金性进行研究后有如下认识：
1． 现代沉积物中金的丰度略高于长英质，镁铁质和超镁质岩，但比大西洋型玄武岩中含量低的多（表2—11）。一般金的丰度在0． 003-0． 00PPM之间，恰好在已固结的沉积岩的丰度值的范围内，或略高一些。
2． 黑海的贝壳石灰岩中金的丰度最高，波罗的海和大西洋的砂和砾石以及冰岛附近的某些火山碎屑物的金含量最低。
3． 在碎屑沉积物中，含金量是随粒度的减小而增高。含金量是同泥质（粘土）部分有关，在某些类型的沉积物里含金量很少，但在另一些类型里含金量显著。
4． 金和铀在未固结的沉积物里的分布量是一致的，这是因为金和铀与沉积物中的有机质有密切联系。
5． 在碳酸盐沉积物中，金的丰度有低有高，但最高的含量明显地集中在动物壳里。
6． 一般来说，金在生物成因的碳酸盐沉积物里的富集并不取决于CaCO3的含量，而取决于有机质的含量。因为金和有机质有密切的关系。这表明海水里的金是被浮游生物攫取，一旦有机体死亡就和粘土或与其他海洋沉积物一起沉积下来。
7． 金在某些海洋沉积物中的分布量，似乎取决于源区的岩石类型，以及海洋沉积物的物质成分。
样品选自中国渤海，黄海，东海和南海四大海域，包括各类沉积物类型 ，共233个样品，其中209个样分布在水深<200m的陆架浅海区，在东海陆坡半深海的冲绳海槽采集24个样品。采用中子活化分析，并用GAu—2及GAu—5的痕量金标样进行质量检查。见表2-12。
1．金的丰度分别为：渤海1.6ppb;黄海1。38 ppb；东海0。94 ppb；南海0。79 ppb；
由此可见，金含量是自北向南呈递减分布（表2-12,）。其原因是中浅海的物质来源于中国大陆，由于华北山东半岛等地为著名的产金区，自然对渤 和黄海金的丰度有重要贡献，而华南沿 海 广泛分布着华南花岗岩，其中金的含量多数为1。4-3。3 ppb，势必影响南海金的丰度。华北气候干早，物理风化占优势，而华南气候湿润，化学风化较强，致使一些陆源的“碎屑金”在氧化条件下进入水圈 。 再者，东海和南海沉积物含有生物成因的碳酸盐物质，这些都是金的天然稀释剂。
2.各类沉积物中的金明显遵循“元素的粒度控制律”分布，即伴随着沉积物粒度由粗变 细，按砂一粉砂一粘土次序，金的平均含量依次升高，形成此种分布是由于砂中石英居多， 石英对金起“冲淡作用”、而细砂的粘土对金有显著的吸附作用。而且粘土普遍富含有机质，金在富含有机质的介质中从水体还原为自然金。
3．地处半深海的冲绳海槽、沉积物中金的丰度达3。00 ppb约为浅海区丰度的3倍，这种过剩的金不能用陆源来解释。D. Z. Piper等人在研究东太平洋隆起时指出，脊都沉 积物．比翼部沉积物富含金，这是由于脊部的一部分金系来自火山源、冲绳海槽火山，作用发育 可把地下深处含金的矿化物质带给了海底沉积物。
（五）变质岩中金的丰度．
金在变质岩中的含量变化很大（表2一13），根据5 40.1个样品统计，金的几何平均0.003PPm，与火成岩相当，略低于沉积岩。在变质岩中以片岩类含金量最高，大理岩和结晶灰岩次之，金含量最低者是板岩。
影响金在变质岩中的分布因素很多，既与成岩时含金量有关，又与成岩后的变质作用 以及构造一岩浆活动的热事件有关。
（六）造岩矿物中金的丰度’
从表2一14可以看出，长英质矿物（石英、碱性长石、斜长石）中金的丰度低于岛状，链状和层状硅酸盐矿物（角闪石、辉石、橄榄石和黑云母），而副矿物的金含量又高于铁镁质矿物。对金在造岩矿物中的分布特点，不同研究者有不同见解；
l．文生（Yin cent）等认为，金在岩浆中呈不带电荷的金属状态，在不同造岩矿物里，主要赋存于晶体缺陷中，而与造岩矿物的种类无关。

2． 谢尔巴科夫等认为，金在橄榄石和辉石矿物中，与镁、铁、铜和钒等金属相关，离散度小，金在这些硅酸盐中具有晶体化学联系，在磁铁矿和石英中，金具有较高的平均值，较大的离散度；故而金是以自然金状态产出。
3．达夫列托夫等认为，长石是主要运载矿物。在主要造岩矿物中，黑云母的金含量最高，它是富集金的矿物。副矿物；榍石、锆石、磷灰石等含金量虽高，但由于它们在岩石中含量少，故对整个岩石的含金量无显著影响。
4． 哥特弗荚德（Gottf ried）等在美国西部沿海一带研究了南加里福尼亚等地区的岩基，发现金含量在铁镁质矿物中要高于硅铝矿物，并且金和铁镁矿物呈正相关，从而认为：钙碱性系列的岩石，在岩浆分异过程中，金在残余熔体中的含量是逐步下降的。
（七）硫化物中金的丰度
在金矿床中，金趋向富集于硫化物、砷化物、锑化物和硫盐类矿物之中，含量通常可达103-105Ppb
（表2一15）。

黄铁矿和毒砂普遍含金。这是由于它们具有捕俘金的能力，一般人为它们是载金矿物。毒砂比黄铁矿更富含金，而黄铁矿相对富含银，然而在某些矿床中，方铅矿和闪锌矿却可作为富金的指标矿物，如某金矿床中闪锌矿的暗色条带比浅色条带相对富含金。博伊尔认为，质纯的方铅矿可富集高含量的金，这是因为金可置换晶格中的铅，而以碲取代硫来补偿电价，此外，方铅矿也可以含有碲化金的显微包裹体。迄今为止，金在硫化物中的赋存状态尚有争论。有人认为金呈机械混入物赋存于硫化物中，也有人认为是类质同象置换。
（八）天然水中金的丰度
麦克休（1988）从西美洲，阿拉斯加，宾西法尼亚，大西洋，南太平洋地区的维尔京群岛，新西兰，澳大利亚和智力等水域采集了水化学样品。作者考虑，过去文献报导中水中金的丰度都偏高，其原因是：①分析时受各类型水中的盐类干扰；②样品未经过滤，这样不仅分析了离子金和胶体金，而且也分析了微细粒沉积物伴生的金。
在分析前，首先将水样在孔径为0.45µ,m的过滤器过滤，以除去含金碎屑和微细粒悬浮物，然后将10毫升浓度为5％澳酸对过滤后的水样进行酸化处理，这样便保证了所有水溶液中金不致被吸附在容器壁．上，也保证了所有的盐、铁化合物在阴离子交换过程中被除去。
分析结果见表2 -16和表2—17。经统计分析，确定天然水中金的背景值为：<0.0010.005PPd。矿区天然水中金的异常浓度范围为0．010—2. 8ppb。


〔九）陨石中金的丰度
各类陨石金、银含量列于表2-18。铁损石中金的丰度要比其他陨石高出、1一2个数量级。玻陨石中金含量比其他类型的陨石低得多，相当于地球中火成岩的丰度。表2-19,陨石的不同矿物相中金的丰度变化很大。金主要富集于金属相是十分明显的，金属相的金含量比非磁性的硅酸盐、硫化物、石墨和磷化物相高出2一3个数量级，说明金具有较强的亲铁性。
（十）月岩中金的丰度．
由美阿波罗11,12和苏联隆那月球16号字宙飞船采回的月球样品的金丰孝见表2—20。
由该表可知，月球物质中金含量要比地球相应的物质要低，比陨石更低。月球的表土和火山碎屑岩中金的含量均高于玄武岩，而地球玄武岩金的丰度约高于月球玄武岩2个数量级。万克(Wanke,1970)曾在一个月球火山碎屑样品中分离出来铁质颗粒，其中含金830ppb。关于月球贫金的原因有这样一种解释，当月球原始物质的金属与硅酸盐在分凝过程中，其氧逸度很低，因此在强还原环境下，．亲铁元素
在金属相的富集程度要高一些。

◇巳◆伪亽妻

一般金的丰度在0． 003-0． 00PPM
PPM和ppb什么区别  楼主 求解释