金银科技—金银的地球化学性质

金银科技—金银的地球化学性质

1金银的地球化学特征

金银及其化合物在一切成矿地质作用中的地球化学行为除受外部地质环境和地球化学条件的影响外，均与元素本身的地球化学性质有关。

地壳中分布最多的元素是；O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Na。这7种元素的含量约占地壳总成分的99.4％，其余的80多种元素仅占地壳总成分的0.4％左右。金、银在地壳中按地壳中元素的分布情况属微量元素，由于金具有高度的化学稳定性，所以在自然界主要以元素状态分布在岩石层和砂矿中。而银的化学稳定性不如金，在自然界中银有部分呈单质和自然银存在，但主要以化合物状态存在。

金的原子序数为79，相对原子质量196.97，在元素周期表中属第六周期IB 族。银的原子序数为47，原子量107.87，属第五周期IB族。巳知金的同位素有24种，其质量数为Au183-204，但只有197Au最稳定，它可以在自然界中存在。银的天然稳定的同位素有两个107Ag、108 Ag。金的电子构型为4f145d106s1、银的电子构型为4s24p64d105s1。金银的地球化学参数见表1。

表1 金银地球化学参数

1.1 金的地球化学特征

（1）强的稳定性

金原子结构的特点是具有充满的5d电子亚层，它与4f电子产生的屏蔽很微弱，因而在6s电子亚层和原子核之间结合力很强。金的电离势、电负性、氧化还原电位较高，这些性质决定了金元素既不易失去电子，也不易获得电子，使其成为惰性元素，这就决定了金在自然界主要呈自然元素（自然金）存在。由于金的不活泼性，在自然界中几乎不受外界的影响，在多种水溶液中的溶解度均较小，使金不容易迁移富集，因而金在岩石矿物中的含量较低。

（2）一定的亲硫性

金的电子构型为5d106S1与亲硫性很强的铜电子构型3d104S1相近，所以金具有一定的亲硫性，它与铜、铅、锌的硫化物密切共生或伴生，其含金量有黄铜矿＞闪锌矿＞方铅矿的变化规律。但金的亲硫性远比铜、铅、锌、铁等差，岩浆中硫几乎与这些亲硫元素化合成硫化物，因此尽管有许多富含硫的金属矿床中含有许多硫的化合物，却没有金的硫化物。

（3）较强的亲铁性

金的亲铁性比亲硫性强，金的亲铁性表现在陨铁中含金可达5～10g/t，这比地壳中各种岩石平均含量高出一千倍以上。由于地球中心是一个铁镍核心，所以完全可以推断在地球演化过程中，地球中99%以上的金进入地核，这就是地壳物质中含金相当贫乏的基本原因。金的亲铁性还表现在可以与亲铁的铂族元素密切共生，且可形成多种金与铂族的金属互化物。由于金的强烈亲铁性和明显的亲硫性，因此金与含铁硫化物关系密切，硫化物为金矿床中金的最重要的载体矿物。（4）亲铜性

在元素周期表中，金占据着亲铜和亲铁元素之间的边缘位置，并与铜、银都属于I副族。有时与亲铁元素共生或者呈金属互化物。也明显地与亲铜元素共生，

或者呈金属互化物。

（5）强的再生能力：

金强的再生能力表现在砂金中常常发现有较大的自然金，根据我国的习俗，这些重5g以上的自然金被称为“狗头金”或“马蹄金”，这种狗头金（马蹄金）并不是原生沉淀的，而是由于金晶体的聚合作用，即金离子或分子浓度扩散、电化学反应和次生作用，使之再生长形成的。20世纪以来，我国先后在湖南、四川、青海、新疆、甘肃、内蒙等地发现过狗头金，其中1983年6月，在湖南益阳发现的重达2160.8g“狗头金”，是我国解放以来采到的一块最重的，纯度最高的砂金。

（6）特定条件下的不稳定性

除了上述性质外，金还有另一种性质，即特定条件下的不稳定性，在一定条件下，金甚至比铜、铅、锌还不稳定。在热水中当有氧化剂存在时能形成Au- Cl、Au-S、Au-Te、Au-As 、Au-Sb及Au-Te-S、Au-As-S、Au-Sb-S 等络合物而发生运移。高温缺水时金也可从硫化物（黄铁矿、毒砂等）的晶格中移出，形成归并的自然金粒分布在载体矿物粒间或裂隙内。金的不稳定性是各种后生热液矿床成矿的基础。

1.2 银的地球化学特征

银在地壳中的平均质量分数为1×l0-5％，是金的20倍，按地壳中元素的分布情况仍属微量元素。

银的电子构型为4s24p64d105s1，失去5S1电子为+1价，矿物中Ag+是最常见的稳定价态，也有Ag2+、Ag3+的化合物出现，但这些化合物是络合物，仅在强氧化条件下稳定。

自然界中的银除了以自然银、金互化物存在以外，常以Ag+状态出现，单价银的化合物除硫化物外，常具有离子键的特征，在具共价键特征的化合物中，银呈高价状态，银的离子半径为0.1445 nm，而Ag+的离子半径与它所处的阴离子环境及配位数有关，变化范围0.075～0.138 nm。

自然银的形成在成因上类似自然铜，出现在中低温热液脉冲矿床中，常与辉银矿、方解石伴生。次生的自然银通常生于硫化矿床氧化带的下部，系原生含银矿化物的分解产物，其成因类似于外生成因的自然铜。

但自然银极少出现在砂床中，这是因为银具有易还原和电离性高的特点，同时具有较强的亲硫、亲铜性，所以银在自然界多以化合物状态存在，可在不同构造单元中形成各种类型的硫化物矿床，银的矿物数较多，有80%的银矿物是硫化物和含硫类矿物。

单独存在的辉银矿（Ag2S）很少遇见，常伴生于铜矿、铜铅锌矿、多金属矿、铜镍矿和金矿床中，以复杂硫化物产出，复杂硫化物包括硫锑银矿和硫砷银矿。

辉银矿可以是内生热液成因的，也可以是外生成因的。内生成因的辉银矿见于含硫化物矿石的热液矿床中，其共生的矿物常为自然银和其他含银矿物。外生成因的辉银矿往往为单斜系变体，广泛分布于含银硫化物氧化带的下部，常与辉钼矿等共生，系含银的其他矿物，如由硫锑银矿分解而成，形成的辉银矿进一步转化为自然银。

此外，银还经常富集在碲化物和硒化物等矿物中，如碲铅矿、碲铋矿、碲金矿、硒铜矿、硒铅矿、硒铜镍矿等。

由于金、银的离子半径、电子层结构、键性、晶胞单位等性质完全近似，在自然界中，两者可以完全以类质同象替代，形成连续的固熔体（混合晶体）系列，形成了一系列Au-Ag矿物。矿床中银、金的比例随着成矿条件而变化，一般深成高温矿床比值教低，浅成及表生矿床比值较大。

银在卤化物、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐和氧化物等矿物中含量均微，仅在铜、铅、铁的氧矿物中质量分数可达0.005～0.1%，这与银代替铜、铅进入矿物有关。

在银的卤化物中氯化物和溴化物形成完全类质同象系列，其中氯化物和溴化物形成完全类质同象系列，当氯的质量分数高于溴时称为角银矿，当溴的质量分数高于氯时，称为溴银矿。虽然它们结晶构造相似于石盐族矿物，但这些化合物具有的不是离子键而是共价键，并显示出半金属性质，在其形成条件上亦显著不同于石盐族的矿物。因为银的地球化学特性不同于钠、钾，它产于热液过程中形成矿化物产出，所以银的氯化物和溴化物只见于炎热气候区中含银硫化物矿床氧化带。