ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 28.09.2020
Просмотров: 3900
Скачиваний: 7
241
движных постмагматических продуктах в форме тиосульфатных
Au
(
S
2
O
3
)
3–
и хло-
ридных (
AuCl
2
2–
и
AuCl
2
4–
) комплексных водных растворов.
Процесс формирования крупных месторождений является многоэтапным и
начинался часто в докембрии и завершался в фанерозое. Золото имеет тесное
сродство с
, с которыми оно образует твердые растворы и интер-
металлические соединения. В природных процессах золото, серебро и медь ассо-
циируют с двумя плеядами элементов, которые являются соседями в Периодиче-
ской системе Менделеева. С одной стороны, это
, связанные с ос-
, концентрирующиеся в кислых и
средних магмах. Поэтому золото приурочено к медно-никелевым и свинцово-
цинковым месторождениям.
Метаморфизм приводит к перераспределению и концентрации золота в ви-
де крупных месторождений. Значительную роль в этом играют флюидно-
метаморфические процессы, которые происходят в зонах динамометаморфизма
среди черносланцевых толщ, обогащенных золотом, и в зеленокаменных поясах.
При метаморфизме образуются золотоносные конгломераты.
В экзогенных условиях происходит высвобождение золота из пород и руд
и его накопление в зонах окисления некоторых сульфидных месторождений (в
железных шляпах) и россыпях речного и прибрежно-морского происхождения.
Известно 27 минералов, включая самородные и интерметаллические (с
). Главный минерал – самородное золото. Оно образует обособления в
виде зерен, пленок, дендритов, реже кристаллических агрегатов. Другие минера-
лы, как правило, промышленными не являются. К ним относятся интерметалличе-
ские соединения: электрум
AuAg
, аурикуприд
AuCu
3
, ауростибит
AuSb
2
, родит
Au
(
Rh, Ir, Pd
), кюстелит
Ag
(
Au
) и теллуриды – калаверит
AuTe
2
, сильванит (
Au,
Ag
)
Te
4
, креннерит (
Au, Ag
)
Te
2
, петцит
Ag
3
AuTe
2
и другие.
Геохимический барьер –
биогенный. Миграция механическая. Подвиж-
ность золота активизируется микроорганизмами. Они же способствуют его кон-
центрации.
В организме человека содержится в коллоидной форме около 60мкг золота.
Суточное потребление с пищей – 0,01г. Период полувыведения 40–120 суток.
Коллоидное золото угнетает функции костного мозга, ингибирует уреазу, перок-
сидазу, амилазу. В организме химически инертный. Самородное золото выявлено
в биомассе железобактерий, микроскопических грибах.
Растения-концентраторы
:
кукуруза, конский щавель.
Используется
в ювелирном производстве, в электронике.
РТУТЬ
Токсичный жидкий металл. Устойчив к действию воздуха и воды. Не реа-
гирует с кислотами ( за исключением концентрированной
HNO
3
) и щелочами.
Число изотопов с учетом ядерных изомеров
37
.
Преобладают
202
Hg
,
200
Hg
(соот-
ветственно 26,65 и 23,1%), всего семь стабильных изотопов. Радионуклиды имеют
короткий период полураспада. Радиус
Hg
2+
– 112,
Hg
+
– 127, атомный – 160
пм.
Основная линия
в атомном спектре
–
253,652 нм (АА).
242
Кларк ртути в земной коре 0,5∙10
–5
% (7,2
.
10
-6
) (повышенный кларк отме-
чен в базальтоидных магмах), почве 1∙10
–6
%
(50 мкг/кг), золе растений
–
1∙10
–7
%,
речных водах
–
0,07 мкг/л, в атмосфере
–
20–50 нг/м
3
.
В природе преобладают соединения двухвалентной ртути. Они принадле-
жат к поверхностным образованиям. Первичными рудами являются киноварь и
шватцит.
Минералы ртути принадлежат к следующим группам: самородная ртуть и
ее амальгама с золотом и серебром; сурьмянистые блеклые руды, где ртуть заме-
щает медь и цинк; соединения с серой, селеном и теллуром; галоидные соедине-
ния; редкий оксид ртути (монтроидит).
Соли ртути легко растворимы, за исключением сульфидов, трудно рас-
творимы карбонаты и фосфаты. Ртутные месторождения приурочены к глубоким
и большим по простиранию разломам, к зонам молодой тектонической деятельно-
сти.
Поступление из земной коры за счет газов составляет 25–125 тыс. т/год.
. Сильный комплекообразователь,
быстро обменивается на лиганды, что определяет его высокую токсичность.
В эндогенных условиях
перенос осуществляется из магматических ис-
точников в форме сульфидных комплексов (
HgS
2
2-
) в высоконцентрированных
щелочных растворах. В ходе эндогенного рудогенеза образует общие минералы с
и месторождения комплексных ртутно-сурьмяных руд.
Известно около 60
минералов, основной – киноварь. В ней имеются приме-
Se, Tl, Ga, Ge, Cd, Ag, Sb, As, Sn, Zn, Au, Cu, Pb
. Наиболее обогащенными рту-
тью являются щелочные породы, по сравнению с кислыми.
Геохимический барьер сорбционный. Мигрирует в кислых и щелочных во-
дах окислительной геохимической обстановки.
В организме человека содержится около 13 мг ртути
.
Суточное потреб-
ление с пищей – 15 мкг, всасывается 80%. Период полувыведения 30–120 суток.
Ртуть липофильна. Легко проникает в молоко и через плаценту. Концентрируется
в волосах, щитовидной железе, гипофизе, мозжечке и, особенно, в почках. Мише-
ни-лиганды: тиоловые группы всех носителей, повышение проницаемости лизо-
сом. Ртуть угнетает гидролитические и окислительные ферменты, реагирует с SH-
группами ряда ферментов. Метилированная ртуть усваивается легче, чем неорга-
ническая. Нейтрализаторы ртути – молоко, яичный белок. Металлическая ртуть
связывается концентрированным раствором хлорного железа,
сичность ртути.
Заболевания, вызванные избытком ртути
:
болезнь Минамата – поражение
центральной нервной системы, мозжечковая атаксия, нарушение зрения, покалы-
вание и онемение пальцев рук и стоп, вокруг рта и по передней части грудной
клетки, постоянные боли в конечностях, затрудненная речь, снижение слуха, вы-
сыпания, атрофия нервной ткани головного мозга и периферических нервов с
пролиферацией ткани и, в итоге, микроцефалией. Поражение щитовидной железы
в виде гипотиреоидного зоба. Токсичная доза
5 мкг/л – неорганическая ртуть; 0,5
мкг/л – метилртуть.
243
Растения-концентраторы ртути
:
водные макрофиты (угнетаются при со-
держании 1 мг/л). Известкование почв ускоряет поступление ртути в растения, в
которых она концентрируется в корнях, в меньшей степени – в семенах.
Используется в фунгицидах, измерительных приборах, электроаппаратуре,
хлорном и щелочном производстве.
ТАЛЛИЙ
Мягкий металл. Халькофильный элемент, но проявляет и оксифильные
свойства, что обусловлено его сходством со щелочными металлами. На влажном
воздухе быстро покрывается оксидной пленкой. Реагирует с кислотами. Число
изотопов с учетом ядерных изомеров
41
.
Известны в природе:
207
Tl
(70,48%),
203
Tl
(29,52%) и следы радионуклида
208
Tl
, который распадается с образованием β и γ
частиц в течение 3,052 мин. Радиус Tl
+
– 149, Tl
3+
– 105, атомный – 170,4 пм. Ос-
новная линия в атомном спектре
–
351,924 нм.
Кларк таллия в земной коре
–
0,6∙10
–4
% (9
.
10
-5
), в гранитах – 1,2∙10
–4
, в
магматических породах он закономерно возрастает от 1,8∙10
–4
в ультрабазитах до
1,26∙10
–4
% – в кислых породах, в почве – 0,2 мг/кг.
Таллий относится к одновалентным элементам. Ионы у него типа купро
слабой поляризации. Обладают сходством со щелочами, поэтому большинство
его соединений растворимы. Накапливается в конечной фазе гидротермальной
сульфидной минерализации и в остаточных щелоках соляных растворов, обога-
щенных калием и рубидием. Изоморфно замещает калий.
Известно 35 минералов (сульфо- и арсеносоли в силикатных минералах).
Все они крайне редки и собственных месторождений не образуют. Получают при
переработке свинцово-цинковых и мышьяковых руд, а также пиритовых продук-
тов. В калийных удобрениях может достигать концентрации 500мг/кг. Основные
минералы-носители: сфалерит, марказит, галенит.
Геохимические барьеры: сорбционный и испарительный. Мигрирует в кис-
лых и глеевых водах с различной реакцией среды.
В организме человека содержится 6 мкг таллия. Суточное потребление – до
1,5 мкг. Содержится в мышечной ткани 7∙10
-6
%, костной ткани – 2∙10
-7
, крови –
0,00048 мг/л. В организме по содержанию следует за калием, но обладает в 10 раз
большим сродством к ряду ферментов, блокируя их функции. Накапливается в
волосяных луковицах и происходит выпадение волос. Нейтрализует цистеин. Ока-
зывает деминерализирующее влияние на кости (фосфат), особенно совместно с
(рахит). Поражает почки и центральную нервную систему, происходит по-
мутнение хрусталика.
Заболевания, вызванные избытком таллия
:
рвота и понос, мышечная сла-
бость, парестезии пальцев стоп и кистей (особенно болезненные в области по-
дошв), атаксия, возбуждение и бессонница, паралич черепно-мозговых нервов,
тремор, судороги. При хронической интоксикации: уремия, анемия, дистрофия
печени по типу гепатита, кардиомиопатия, атрофия яичек, выпадение волос (с
черным пигментом в корне и рядом), поперечная исчерченность ногтей. Леталь-
ная доза
–
600 мг. Период полувыведения – 1,6–300 суток.
Растения-концентраторы: капуста, табак.
Используется
в специальных стеклах, в электротехнике.
244
СВИНЕЦ
Мягкий токсичный металл. Устойчивый к действию кислорода и воды,
растворяется в азотной кислоте. Число изотопов с учетом ядерных изомеров
41
.
Преобладают стабильные
208
Pb
(52,4%),
206
Pb
(24,1),
207
Pb
(22,1%) и следы трех
радионуклидов
205
Pb
(Т
1/2
= 1,51∙10
7
лет),
210
Pb
(Т
1/2
= 22,3 года) и
214
Pb
(Т
1/2
= 26,8
ч.) с β и γ типом распада. Радиус
Pb
2+
– 132,
Pb
4+
– 84,
Pb
4-
– 215, атомный – 175
пм. Основная линия в атомном спектре – 405,781 нм.
Кларк свинца в земной коре – 14∙10
–4
% (1,3
.
10
-3
), почве – 1∙10
–3
, золе расте-
ний 1∙10
–3
%, речных водах
–
3 мкг/л.
Все соединения свинца в природе двухвалентны, за исключением
PbO
2
,
Pb
3
O
4
.
Повышенная поляризация понижает растворимость его соединений. В со-
четаниях с простыми анионами растворимость свинца увеличивается, с ком-
плексными – понижается. Типична кристаллизация свинца с кальцием, хотя энер-
гетически свинец сильнее и вытесняет кальций из соединений. Свинец образует
соли соляной, угольной, серной, хромовой, молибденовой, фосфорной и других
кислот.
Факторы, благоприятствующие промышленной концентрации свинца:
дифференциация кислой магмы, медленная кристаллизация гидротермальных
растворов, наличие тектонических структур, наличие карбонатных пород – луч-
ших осадителей свинца.
Известно 315 минералов, из них больше половины гипергенные, халь-
когенидов более 139. Основной минерал галенит (
PbS
), церуссит, англезит. При-
Se, Te, Ag, Bi, Tl, Sb, Zn, Cu, Fe, As, Cd, Sn, In, Au, Hg, Re
В зоне окисления галенита происходит следующая трансформация его со-
единений от кислых до щелочных:
PbS
(галенит) →
PbSO
4
(англезит) →
PbCO
3
(церусит) →
Pb
5
(
PO
4
)
3
Cl
(пироморфит) →
Pb
5
(
VO
4
)
3
Cl
(ванадинит).
Геохимические барьеры
:
щелочный, сорбционный, термодинамический.
Мигрирует в кислых водах окислительной и восстановительно-глеевой обстано-
вок.
В организме человека содержится 120 мг свинца, из них 95% в костной си-
стеме. Норма в костной системе – 6 мкг/г. Суточное потребление с пищей – 0,06–
0,5 мг. Курильщики дополнительно получают 1 мкг свинца от каждой сигареты.
Период полувыведения
–
10000 суток. Усиливает токсичность других металлов.
При отравлении свинцом нарушается обмен гемоглобином, угнетается выделение
в порфиритовое кольцо. С серой в белках образует прочные связи, происходит
отравление ферментов. Наиболее токсичные органические соединения – тетра-
этилсвинец и др. Токсичная доза
1 мг/л, летальная – 10 г в сутки.
Растения-концентраторы:
мхи, лишайники, черника, папоротник, хвощ,
осока, кислица. Концентрируется в корнях. Растения аккумулируют 0,003-0,005 %
от его валовой формы, норма – 5–10 мг/кг, токсичная доза от 30 мг/кг.
Используется
в аккумуляторах, производстве кабелей, красок, стекла, сма-
зок, бензина, средств защиты от радиации и др.
ВИСМУТ
Редкий, розоватый, хрупкий, токсичный металл. Устойчивый к действию
кислорода и воды. Растворим в концентрированной азотной кислоте. Число изо-
245
топов с учетом ядерных изомеров
35
.
Известен в природе один стабильный изо-
топ
209
Bi
(100%) и следы радионуклида
210
Bi
с периодом полураспада 5,01 дней с β
и α типом распада (продукт распад радона). Радиус
Bi
5+
– 74,
Bi
3+
– 96, атомный –
155
пм. Основная линия в атомном спектре
–
206,170 нм.
Кларк висмута в земной коре – 0,48·10
–5
% (1,9
.
10
-5
), возрастает от ультра-
основных пород (1·10
–7
) к кислым (1·10
–6
%), почве – 0,2 мг/кг, золе растений – 1
мг/кг, речных водах
–
0,1 мкг/л.
Висмут имеет положительные и отрицательные ионы и комплексные ани-
оны с
O, S, Se, Te.
В геохимии преобладают устойчивые трехвалентные соедине-
ния сульфоанионов (
Bi
2
S
3
), которые характеризуются высокой поляризацией, де-
поляризацией и контрполяризацией. Оксид
Bi
2
O
3
– типично основной, известен
катион [
BiO
]
+
– висмутил, но они редки в природе. Элемент образует соли пре-
имущественно с анионами. Галоидные соединения висмута летучи. Распростра-
нены соли кислородных кислот с преобладанием карбонатов.
Ход кристаллизации висмута сложный. В процессе охлаждения магмы
долго сохраняется в растворе и выпадает при дифференциации кислых гранитных
магм. Некоторая часть его накапливается в пегматитах, где фиксируется с рудами
вольфрама, отчасти олова. Однако основная часть висмута связывается с суль-
фидными рудами вместе с
Au, Fe, Ag, Pb
и рассеивается. Концентрируется с суль-
фидами олова, а также с ураном. Часть висмута в виде карбоната или бисмутини-
та накапливается в россыпях с очень малым ореолом рассеяния.
Главными гипергенными минералами являются карбонаты, серый бисмит
и лимонно-желтая охра висмута. Эти вторичные минералы слабо мигрируют.
Промышленные концентрации образуются в связи с постмагматическими
процессами гранитной магмы. Висмут относят к группе халькофильных элемен-
тов, его ближайшие аналоги –
Известно более 140 минералов висмута. Преобладают халькогениды (105)
и минералы гипогенного генезиса. Основные минералы - самородный
Bi
и галено-
висмутин
PbBi
2
SO
4
. Получают главным образом как побочный продукт при вы-
плавке свинца и меди. Устойчивы оксиды и сульфиды висмута. Неустойчивы со-
ли сильных кислот и органические соединения. Висмут изоморфен свинцу.
Промышленное значение имеют самородный висмут
Bi
, висмутин
Bi
2
S
3
(81,3%), виттихенит
Cu
3
BiS
2
(45,15%), тетрадемит
Bi
2
Te
2
S
(59,27%), айкинит
CuPbBi
2
S
3
(36,29%). В зоне окисления формируются бисмит
Bi
2
O
3
, бисмутин
Bi
2
СO
3
OH
. Более 90% висмута получают попутно из руд цветных и редких метал-
лов. Сырьем служат свинцовые, частично медные и в меньшей степени оловянные
концентраты.
Геохимические барьеры
:
кислородный, карбонатный, щелочной. Частично
мигрирует в сильнокислой среде.
В организме человека содержится 230 мкг висмута. Суточное потребление
с
пищей – 20 мкг. Период полувыведения
–
5 суток. Концентрируется в печени,
костях, мышцах, легких. Повышенное поступление висмута у курильщиков.
Заболевания, вызванные избытком висмута: энцефалопатия, гингивит.
Токсичная доза
300 мг.
Используется
в электронике, сплавах, производстве катализаторов, ле-
карств, косметических средств и красителей. В медицине используется в вя-