Одно из интересных геохимических явлений на нашей планете — круговорот веществ в природе, включающий в себя циклические процессы превращения и перемещения соединений и отдельных химических элементов. Изучением этого явления занимались многие ученые. Так, В. И. Вернадский выделил геохимическую группу «циклических химических элементов», в которую он включил как широко распространенные, так и многие редкие элементы. В биогенном цикле особенно важную роль играют углерод, азот, фосфор и сера. Процессы их превращения и перемещения хорошо изучены. Золото также относится к геохимической группе циклических элементов, а его круговорот в природе, циклические процессы образования и перемещения на поверхности и внутри Земли имеют целый ряд интересных особенностей.

Общий земной круговорот вещества слагается из множества разнообразных частных процессов его превращения и перемещения. Эти отдельные циклические процессы никогда не бывают полностью обратимыми, часть вещества в процессах превращения рассеивается и отвлекается в частные круговороты или захватывается временными равновесиями.

Около 4,5 млрд. лет назад все вещество Земли разделилось на несколько концентрических оболочек, или геосфер: атмосферу, гидросферу и земную кору (гранитную, базальтовую и др.). Геосферы отличаются друг от друга не только химическим составом, но и физическими свойствами, в частности подвижностью. Внутри каждой из сфер идет непрерывный обмен веществом: это круговорот газов в атмосфере, воды в гидросфере, твердых веществ в литосфере. Обмен веществом идет и между двумя-тремя смежными геосферами — в пределах 10-20 км от поверхности Земли, а местами и в более широких пределах — до 50-60 км. Громадное влияние на крутоворот вещества на нашей планете оказало появление биосферы (около 3,5 млрд. лет назад), так как к физико-химическим превращениям прибавились биогенные процессы. И наконец, огромной геологической силой стала деятельность человека.

Циклические процессы миграции элементов во многом определяются их содержанием в геосферах. Химические элементы распространены в природе неравномерно. Более 99 % массы земной коры составляют девять элементов: кислород, кремний, алюминий, железо, кальций, натрий, калий, магний и титан. Золото занимает 61-е место по распространенности среди элементов, присутствующих на Земле (среднее содержание в литосфере - 4,3 • 10-7 % по массе), и распределено в земной коре неравномерно. В среднем на 1 т земной коры приходится всего 5 • 10-3 г этого драгоценного металла, хотя некоторые горные породы в отдельных географических районах отличаются более высоким его содержанием. Например, в некоторых базальтовых породах концентрация золота составляет 0,26 г/т, а в гранитном массиве американского штата Невада она достигает 1,1 г/т и более.

Некоторые ученые полагают, что в земном ядре концентрация золота должна быть больше, чем в литосфере. Этот вывод они сделали на основе химического исследования метеоритов, состав которых предположительно близок к составу земного ядра. Оказалось, что содержание золота в «космических путешественниках» значительно — от 5 до 10 г/т.

Есть золото и в гидросфере: в реках, морях и океанах. По оценкам разных специалистов, в 1 т морской воды содержится от 1 • 10"° до 1 • Ю-3 г золота. Следовательно, во всем Мировом океане его растворено примерно 27 млн. тонн! Установить это позволили современные методы химического анализа, например нейтронно-активационный анализ, при котором атомы золота поглощают нейтроны и становятся радиоактивными, а радиоактивные атомы могут быть обнаружены по излучению, испускаемому ими при радиоактивном распаде. Концентрация золота в отдельных районах Мирового океана различна, максимального значения она достигает в Карибском море (18 мг/т), велико содержание золота в Неаполитанском заливе, в Атлантическом океане у берегов Северной Европы и у восточного побережья Австралии.

Химические формы нахождения золота в природных условиях разнообразны: чистое самородное золото, теллуриды, сульфиды, металлоорганические соединения, растворимые в воде комплексные соединения. Таким образом, получается, что драгоценный 79-й элемент окружает нас повсюду: в небольших концентрациях он присутствует в почве, грунтовых водах, растениях, в организмах животных и даже в виноградном вине! По аналогии с другими элементами можно предположить, что природное золото, входящее в состав литосферы и гидросферы, интенсивно подвергается превращениям, участвуя в так называемых малом и большом круговоротах.

Малый круговорот золота

Этот круговорот начинается с выветривания золотосодержащих пород (медно-нике-левых, колчеданных, медно-цинковых и ар-сенопиритовых сульфидных руд) под воздействием температуры, кислорода, углекислого газа и воды. Этому способствуют и различные микроорганизмы, роль которых сводится к выщелачиванию золота из руд.

В настоящее время известно около сорока минералов золота. В рудах оно в основном находится в свободном (самородном) состоянии. Химический состав самородного золота характеризуется его пробой, а также содержанием элементов-примесей. Преобладают месторождения средней (800-899) и высокой (900-950) пробы. Индивидуальные кусочки самородного металла, так называемые золотины, чаще всего имеют зональное строение: ядро представлено золотом средней пробы, а периферические зоны более низкопробные. Добываемые из месторождений золотины бывают разных форм: хорошо ограненные кристаллы, сростки кристаллов, дендриты, а также разнообразные смешанные формы.

Самородками принято называть природные куски золота, имеющие значительные размеры: массу более 1 г или поперечный размер не менее 5 мм. Большое внимание к самородкам вызвано их чрезвычайной редкостью и высокой ценой. В нашей стране крупнейшие и наиболее интересные по форме золотые самородки хранятся в Алмазном фонде. Самый крупный из них — знаменитый «Большой треугольник» массой свыше 36 кг.

Он был добыт в 1842 г. на Южном Урале, в окрестностях Миасса и является самым крупным из сохранившихся в мире, так как известные большие австралийские самородки массой 71 и 216 кг в свое время были переплавлены. В Алмазном фонде находятся и более мелкие самородки. Самые причудливые или крупные из них получили названия по своему внешнему виду: небольшой «Мефистофель» массой всего 20 г, солидный «Верблюд» массой 9 кг, средний «Заячьи уши» массой более 3 кг и многие другие. Подавляющее большинство золотых самородков безымянны, но все они очень ценны.

Иногда самородок находится «в рубашке» из оксида железа или маленьких частиц пустой породы, вдавленных в поверхность золотины. В этом случае цвет золота становится грязно-бурым или даже черным. Такая «одежда» затрудняет не только распознавание ценного металла, но и последующую его обработку.

Хотя 79-й элемент и славится своим «благородством» — химической инертностью, природное золото никогда не бывает абсолютно чистым. Элементы-примеси в самородном золоте очень разнообразны: серебро, медь, железо, титан, сурьма, ртуть, теллур, цинк. Их содержание обычно составляет тысячные и сотые доли процента, редко десятые доли. Золото любит другие металлы и образует с ними минералы различного состава (см. таблицу).