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自然銅族

本族包括自然銅、自然銀、自然金等礦物。金的單質狀態是它在自然界最主要的存在形式。此外,僅少量的金以碲化物出現。銀或銅呈單質形式存在較少,它們往往形成硫化物和其他化合物。

自然銅Copper—Cu

晶體參數 等軸晶系;對稱型Fm3m。空間群Fm3m;a0=0.3908nm;Z=4。

成分與結構 自然銅常含有少量的Ag、Bi、Hg、As、Sb。銅的原子半徑較小,只能在高溫時與金形成固溶體。金與銅可形成金屬互化物,如銅金礦Cu Au(cuproaurite)。自然銅的結構為銅型。

形態 通常呈不規則樹枝狀(圖7-2)、片狀或致密塊狀。

圖7-2 自然銅形態

A—自然銅呈樹枝狀;B—自然銅(美國哈佛大學礦物博物館)

(據Hurlbut等,1977)

物理性質 新鮮面呈銅紅色,條痕銅紅色,金屬光澤。通常表面氧化呈黑色並且光澤暗淡。具強延展性,斷口鋸齒狀,硬度2.5~3;密度8.95g/cm3。

鑒定特征 以其銅紅色、鋸齒狀斷口、高密度和強延展性為特征。

成因與產狀 自然銅形成於多種地質過程中的還原條件下。熱液成因的自然銅,往往呈散染狀與沸石、方解石等***生。充填於玄武巖氣孔中,與沸石、葡萄石等礦物***生的自然銅,其成因與火山熱液作用有關。沈積成因的自然銅見於富含有機質的沈積巖層中。自然銅最為常見的是形成於含銅硫化物礦床的氧化帶,系含銅硫化物礦物氧化後所形成的硫酸銅溶液被其他硫酸鹽或硫化物還原而成,即CuSO4+2FeSO4→Cu+Fe2(SO4)3。

主要用途 作為銅礦石,自然銅居非常次要的地位,當今作為提煉銅的銅礦石以銅的硫化物為主。銅的最大用途主要用於電線。它也廣泛用於制造合金,如黃銅(銅鋅合金)、青銅(銅錫鋅合金),以及德國銀(銅鎳鋅合金)。銅對於現代文明的貢獻僅次於鐵。

自然金Gold—Au

晶體參數 等軸晶系;對稱型m3m。空間群Fm3m;a0=0.4070nm;Z=4。

成分與結構 Au與Ag組成完全固溶體系列,大多數金含有Ag。當Ag達到或超過20%時,該合金稱為銀金礦(electrum)。自然金中可含有少量的Cu、Fe,以及微量的Bi、Pb、Sn、Zn、Pt。金的純度或成色以1000表示,由於大多數金都含有10%的其他金屬,壹般最好的成色為900。金的結構為銅型。

形態 呈分散粒狀或不規則樹枝狀集合體(圖7-3)。偶見較大的塊體,俗稱狗頭金。

圖7-3 自然金形態

A—扭曲的自然金八面體晶體;B—金呈樹枝狀;C—自然金(標本來自於俄羅斯葉卡特琳堡州)

(據Klein等,2007)

物理性質 金黃色,隨其成分中含Ag量的增高而顏色逐漸變為淡黃;條痕色與顏色相同,根據其條痕色的深淺可確定Ag的含量;金屬光澤。硬度2.5~3;具強延展性,密度19.3g/cm3。

鑒定特征 以金黃色、條痕色、低硬度、密度大、強延展性及火燒不變色為特征。

成因與產狀 自然金在地殼中的豐度為0.004×10-6,為稀有元素。主要產於高、中溫熱液成因的含金石英脈中,或產於蝕變巖中以及火山巖系與火山熱液作用有關的中、低溫熱液礦床中。關於金在熱液中的搬運形式,壹般認為是呈Na3Au S3易溶絡合物形式搬運。如熱液成因的自然金和黃鐵礦的***生是以下反應的結果:2Na3Au S3+3FeCO3→2Au+3FeS2+3Na2CO3。外生條件下,自然金常富集形成重要的砂金礦床。我國許多省區均有自然金產地,其中原生礦床以山東等地著稱,而砂金礦床以金沙江、黑龍江和湖南沅水流域分布最多。

主要用途 自然金幾乎是金的唯壹來源。世界市場以黃金為貨幣計算標準,所以國庫中黃金儲備的多少具有十分重要的意義。在現代技術上利用極細的純金絲制造電子元件,利用鍍金薄膜制造高溫隔熱反射屏蔽和紅外線加熱器反射層。此外,金還可制備各種合金,用於制造尖端技術裝置的部件。

狗頭金

狗頭金的礦物組成通常為自然金、石英和其他礦物。外形呈不規則的塊狀。有人以其形似狗頭,稱之為狗頭金(nugget)。有人以其形似馬蹄,稱之為馬蹄金;但多數通稱這種天然塊狀自然金為狗頭金。狗頭金在世界上分布稀少,不易多得,但由於黃金價值昂貴,被人們視為寶中之寶。找到狗頭金常常帶有壹定偶然性,壹旦發現狗頭金,常常引起社會轟動。根據統計資料,迄今世界上已發現大於10kg的狗頭金約有8000~10000塊。數量最多首推澳大利亞,占狗頭金總量的80%。其中最大的壹塊重達235.87kg的狗頭金也產於澳大利亞。在人類采金史中,我國也是狗頭金發現較多的國家之壹。湖南省資水中、下遊流域是我國歷代盛產狗頭金地區。此外四川省白玉縣,陜西省南鄭縣、安康市,黑龍江呼瑪縣,吉林省樺甸市,青海省大通縣、曲麻萊縣,山東省招遠市,河北省遵化市等,都相繼發現狗頭金,總計約有千余塊。