nznistuНауки о Земле и недропользованиеEarth sciences and subsoil use2686-99932686-7931Federal State Budget Educational Institution of Higher Education "Irkutsk National Research Technical University"10.21285/2686-9993-2021-44-1-39-47nznistu-129Research ArticleГеология, поиски и разведка месторождений полезных ископаемыхGeology, Prospecting and Exploration of Mineral DepositsСтруктура поверхности высокопробного самородного золота ПриамурьяSurface structure of Amur region high grade native goldРадомскийС. М.RadomskiyS. M.

 Радомский Сергей Михайлович, кандидат геолого-минералогических наук, научный сотрудник Лаборатории рудогенеза

675000, г. Благовещенск, Рёлочный пер., 1 

 Sergey M. Radomskiy, Cand. Sci. (Geol. & Mineral.), Researcher of the Ore Genesis Laboratory

1 Relochy Lane, Blagoveschensk 675000 

rsm@ascnet.ruРадомскаяВ. И.RadomskayaV. I.

 Радомская Валентина Ивановна, кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник Лаборатории биогеохимии

675000, г. Благовещенск, Рёлочный пер., 1

 Valentina I. Radomskaya, Cand. Sci. (Chemistry), Leading Researcher of the Laboratory of Biogeochemistry

1 Relochy Lane, Blagoveschensk 675000 

Институт геологии и природопользования ДВО РАНРоссияInstitute of Geology and Nature Management, Far Eastern Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation2021050420214413947Copyright © Радомский С.М., Радомская В.И., 20212021Радомский С.М., Радомская В.И.Radomskiy S.M., Radomskaya V.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.nznj.ru/jour/article/view/129

Целью данного исследования являлось изучение структуры поверхности высокопробного золота. Предметом исследования служили золоторудные месторождения Приамурья, объектом исследования стали образцы самородных высокопробных золотин с этих месторождений. В ходе работы были использованы методы термодинамики и рентгеновской электронной микроскопии. В результате была установлена многослойная структура поверхности высокопробных минералов самородного золота Приамурья со следующими уровнями: пограничный слой с нулевой степенью окисления Au0 в форме металлического золота желтого цвета; оксидный слой со степенью окисления Au+1 в форме Au2O фиолетового цвета; оксидный слой со степенью окисления Au+3 в форме Au2O3 желто-коричневого цвета; гидратированный оксидный слой со степенью окисления Au+3 в форме Au(OH)3 красно-желто-коричневого цвета. Методами электронной микроскопии выделяются внешние структуры поверхности – плотные оксидные слои формы Au2O3 и рыхлые гидратированные слои формы Au(OH)3, тогда как внутренние слои металлического и одновалентного золота не просматриваются. Важными термодинамическими характеристиками представленных уровней являются значения стандартных окислительно-восстановительных потенциалов E°, определяющих их физико-химические свойства: для металлического золота E° = +1,68 В; для оксидного слоя со степенью окисления Au+1 в форме Au2O E° = +0,32 В; для оксидного слоя со степенью окисления Au+3 в форме Au2O3 E° = +1,36 В; для гидратированного оксидного слоя со степенью окисления Au+3 в форме Au(OH)3 E° = +0,7 В. Результаты проведенных авторами исследований свидетельствуют о том, что структура поверхности имеет несколько понижающих окислительно-восстановительный потенциал слоев, что объясняет генерирование и образование мигрирующих форм золота в увлажненных гипергенных условиях окружающей природной среды.

The purpose of the research is to study the surface structure of high grade gold. The subject of research is gold ore fields in the Amur region. The object of the study is samples of native high grade gold grains from these fields. The study uses the methods of thermodynamics and X-ray electron microscopy. The study results in revealing a multilayer structure of the surface of high grade minerals of the Amur region native gold with the following levels: a boundary layer with zero oxidation degree Au0 in the form of yellow metallic gold; an oxide layer with the oxidation degree Au+1 in the form of purple Au2O; an oxide layer with the oxidation degree Au+3 in the form of a yellow-brown Au2O3; a hydrated oxide layer with the oxidation degree Au+3 in the form of a red-yellow-brown Au(OH)3. The methods of electron microscopy have allowed to identify external surface structures – dense oxide layers of the form of Au2O3 and loose hydrated layers of the form of Au(OH)3, whereas the inner layers of metallic and monovalent gold are not visible. Important thermodynamic characteristics of the presented levels are the values of standard oxidation-reduction potentials (E°), which determine their physicochemical properties: for metallic gold E° = +1.68 V; for the oxide layer with the oxidation degree Au+1 in the form of Au2O – E° = +0.32 V; for the oxide layer with the oxidation degree Au+3 in the form of Au2O3 – E° = +1.36 V; for the hydrated oxide layer with the oxidation degree Au+3 in the form of Au(OH)3 – E° = +0.7 V. The results of the conducted studies indicate that the surface structure has several layers that lower the oxidation-reduction potential, which explains the generation and formation of migratory forms of gold in humid hypergene conditions of natural environment.

геохимиязолотоструктура поверхностиПриамурьеgeochemistrygoldsurface structureAmur regionReferencesBlowes D.W., Ptacek C.J., Jambor J.L., Weisener C.G. The geochemistry of acid mine drainage // Environmental geochemistry / eds. H.D. Holland, K.K. Turekian. Vol. 9. Oxford: Elsevier-Pergamon, 2003. P. 149–204.Blowes DW, Ptacek CJ, Jambor JL, Weisener CG. The geochemistry of acid mine drainage. In: Holland HD, Turekian KK (eds.). Environmental geochemistry. Vol. 9. Oxford: Elsevier-Pergamon; 2003. p.149–204.Sato M. Persistency-field Eh-pH diagrams for sulfides and their application to supergene oxidation and enrichment of sulfide ore bodies // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1992. Vol. 56. Iss. 8. P. 3133–3156.Sato M. Persistency-field Eh-pH diagrams for sulfides and their application to supergene oxidation and enrichment of sulfide ore bodies. Geochimica et Cosmochimica Acta. 1992;56(8):3133–3156.Гаррелс Р.М., Крайст Ч.Л. Растворы, минералы, равновесия / пер. с англ. М.: Мир, 1968. 368 с.Garrels RM, Christ CL. Solutions, minerals and equilibria; 1965. 450 p. (Russ. ed.: Rastvory, mineraly, ravnovesiya. Moscow: Mir; 1968. 368 p.).DiCenzo S.B., Berry S.D., Hartford Jr E.H. Photoelectron spectroscopy of single-size Au clusters on a substrate // Physical Review B. 1988. Vol. 38. Iss. 12. P. 8465–8468. https://doi.org/10.1103/physrevb.38.8465DiCenzo SB, Berry SD, Hartford Jr EH. Photoelectron spectroscopy of single-size Au clusters on a substrate. Physical Review B. 1988;38(12):8465–8468. https://doi.org/10.1103/physrevb.38.8465Brown P.A., Gill S.A., Allen S.J. Metal removal from wastewater using peat // Water Research. 2000. Vol. 34. Iss. 16. P. 3907–3916. https://doi.org/10.1016/S0043-1354(00)00152-4Brown PA, Gill SA, Allen SJ. Metal removal from wastewater using peat. Water Research. 2000;34(16): 3907–3916. https://doi.org/10.1016/S0043-1354(00)00152-4Jambor J.L. Mineralogy of sulfide rich tailings and their oxidation products // Environmental geochemistry of sulfide mine-waters / eds. J.L. Jambor, D.W. Blowes. Vol. 22. Waterloo: Mineralogical Association of Canada, 1994. P. 59–102.Jambor JL. Mineralogy of sulfide rich tailings and their oxidation products. In: Jambor JL, Blowes DW (eds.). Environmental geochemistry of sulfide mine-waters. Vol. 22. Waterloo: Mineralogical Association of Canada; 1994. p.59–102.Радомский С.М., Радомская В.И. Механизм образования сростков минералов самородного золота // Вестник Томского государственного университета. 2015. № 392. С. 209–214. https://doi.org/10.17223/15617793/392/35Radomskiy SM, Radomskaya VI. The mechanism of native gold mineral aggregate formation. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta = Tomsk State University Journal. 2015;392:209–214. https://doi.org/10.17223/15617793/392/35Паддефет Р. Химия золота / пер. с англ. М.: Мир, 1982. 264 с.Puddephatt RJ. The chemistry of gold; 1987. 284 p. (Russ. ed.: Paddefet R. Khimiya zolota. Moscow: Mir; 1982. 264 p.).Hiemstra T., van Riemsdijk W.H. Surface structural ion adsorption modeling of competitive binding of oxyanions by metal (hydr)oxides // Journal of Colloid and Interface Science. 1999. Vol. 210. Iss. 1. P. 182–193. https://doi.org/10.1006/jcis.1998.5904Hiemstra T, van Riemsdijk W.H. Surface structural ion adsorption modeling of competitive binding of oxyanions by metal (hydr)oxides. Journal of Colloid and Interface Science. 1999;210(1):182–193. https://doi.org/10.1006/jcis.1998.5904Barrow N.J., Bowden J.W. A comparison of models for describing the adsorption of anions A on a variable charge mineral surface // Journal of Colloid Interface Science. 1987. Vol. 119. Iss. 1. P. 236–250. https://doi.org/10.1016/0021-9797(87)90263-3Barrow NJ, Bowden JW. A comparison of models for describing the adsorption of anions A on a variable charge mineral surface. Journal of Colloid Interface Science. 1987;119(1):236–250. https://doi.org/10.1016/0021-9797(87)90263-3Альбов М.Н., Быбочкин А.М. Рудничная геология. М.: Недра, 1973. 430 с.Al'bov MN, Bybochkin AM. Mining geology. Moscow: Nedra; 1973. 430 p. (In Russ.)Ивенсен Ю.П., Левин В.И. Генетические золотооруденения и золоторудные формации // Золоторудные формации и геохимия золота Верхояно-Чукотской складчатой области / отв. ред. Ю.П. Ивенсен. М.: Наука, 1975. С. 5–120.Ivensen YuP, Levin VI. Genetic gold mineralization and gold ore formations. In: Ivensen YuP (ed.). Zolotorudnye formatsii i geokhimiya zolota Verkhoyano-Chukotskoi skladchatoi oblasti = Gold ore formations and geochemistry of gold in the Verkhoyansk-Chukotka folded region. Moscow: Nauka; 1975. p.5–120. (In Russ.)Шнейдерхен Г. Рудные месторождения / пер. с нем. М.: Иностранная литература, 1958. 501 с.Schneiderhohn H. Erzlagerstatten. Kurzvorlesungen zur einfuhrung und zur wiederholung; 1944. 290 s. (Russ. ed.: Shneiderkhen G. Rudnye mestorozhdeniya. Moscow: Inostrannaya literatura; 1958. 501 p.).Радомский С.М. Естественный миграционный потенциал благородных металлов Монголо-Охотского золотоносного пояса // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2017. Т. 328. № 1. С. 29–38.Radomskyii SM. Natural migration potential of noble metals of Mongol-Okhotsk gold belt. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. Inzhiniring georesursov = Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Аssets Engineering. 2017;328(1):29–38. (In Russ.)Радомский С.М., Радомская В.И. Равновесные параметры процесса окисления благородных металлов // Естественные и технические науки. 2010. № 4. С. 166–170.Radomskii SM, Radomskaya VI. Equilibrium operation factors of noble metals in oxidation process. Estestvennye i tekhnicheskie nauki = Natural and technical sciences. 2010;4:166–170. (In Russ.)Радомский С.М., Радомская В.И., Моисеенко Н.В., Моисеенко В.Г. Благородные металлы в ландшафтах Амуро-Зейской равнины Приамурья // Доклады Академии наук. 2008. Т. 422. № 5. C. 665–667.Radomskii SM, Radomskaya VI, Moiseenko NV, Moiseenko VG. Noble metals in landscapes of the AmurZeya plain in Priamurye. Doklady Akademii nauk. 2008;422(5):665–667. (In Russ.)Rietra R.P.J.J., Hiemstra T., van Riemsdijk W.H. The relationship between molecular structure and ion adsorption on variable charge minerals // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1999. Vol. 63. Iss. 19-20. P. 3009–3015. https://doi.org/10.1016/S0016-7037(99)00228-8Rietra RPJJ, Hiemstra T, van Riemsdijk WH. The relationship between molecular structure and ion adsorption on variable charge minerals. Geochimica et Cosmochimica Acta. 1999;63(19-20):3009–3015. https://doi.org/10.1016/S0016-7037(99)00228-8Blowes D.W., Ptacek C.J., Jambor J.L., Weisener C.G., Paktunc D., Gould W.D., et al. The geochemistry of acid mine drainage // Treatise on geochemistry / eds. H.D. Holland, K.K. Turekian. Vol. 9. Oxford: Elsevier, 2003. P. 149–204.Blowes DW, Ptacek CJ, Jambor JL, Weisener CG, Paktunc D, Gould WD, et al. The geochemistry of acid mine drainage. In: Holland HD, Turekian KK (eds.). Treatise on geochemistry. Vol. 9. Oxford: Elsevier; 2003. p.149–204.Радомский С.М., Радомская В.И. Соотношение ионных и металлических форм благородных металлов на золотосеребряном месторождении Покровское (Верхнее Приамурье) // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2013. № 1. С. 128–134.Radomskii SM, Radomskaya VI. The ratio of ion and metal forms of noble metals at gold-silver layer Pokrovskoe (Upper Amur region). Gornyi informatsionnoanaliticheskii byulleten' (nauchno-tekhnicheskii zhurnal) = Mining informational and analytical bulletin (scientific and technical journal). 2013;1:128–134. (In Russ.)Davis J.A., Leckie J.O. Surface ionization and complexation at the oxide/water interface II: Surface properties of amorphous iron oxyhydroxide and adsorption of metal ions // Journal of Colloid and Interface Science. 1978. Vol. 67. Iss. 1. P. 90–107. https://doi.org/10.1016/0021-9797(78)90217-5Davis JA, Leckie JO. Surface ionization and complexation at the oxide/water interface II: Surface properties of amorphous iron oxyhydroxide and adsorption of metal ions. Journal of Colloid and Interface Science. 1978;67(1):90–107. https://doi.org/10.1016/0021-9797(78)90217-5Dutrizac J.E., Jambor J.L. Jarosites and their application in hydrometallurgy // Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 2000. Vol. 40. Iss. 1. P. 405–452. https://doi.org/10.2138/rmg.2000.40.8Dutrizac JE, Jambor JL. Jarosites and their application in hydrometallurgy. Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 2000;40(1):405–452. https://doi.org/10.2138/rmg.2000.40.8Hiemstra T., van Riemsdijk W.H. A surface structural approach to ion adsorption: the charge distribution (CD) model // Journal of Colloid Interface Science. 1996. Vol. 179. Iss. 2. P. 488–508. https://doi.org/10.1006/jcis.1996.0242Hiemstra T, van Riemsdijk WH. A surface structural approach to ion adsorption: the charge distribution (CD) model. Journal of Colloid Interface Science. 1996;179(2):488–508. https://doi.org/10.1006/jcis.1996.0242Scaini M.J., Bancroft G.M., Knipe S.W. Reactions of aqueous Au1+ sulfide species with pyrite as a function of pH and temperature // American Mineralogist. 1998. Vol. 83. P. 316–322.Scaini MJ, Bancroft GM, Knipe SW. Reactions of aqueous Au1+ sulfide species with pyrite as a function of pH and temperature. American Mineralogist. 1998;83:316–322.Widler A.M., Seward T.M. The adsorption of gold (I) hydrosulfide complexes by iron sulhide surface // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2002. Vol. 66. Iss. 3. P. 383–402.Widler AM, Seward TM. The adsorption of gold (I) hydrosulfide complexes by iron sulhide surface. Geochimica et Cosmochimica Acta. 2002;66(3):383–402.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.