Минерал пирит исторически прозвали золотом дураков из-за его обманчивого сходства с драгоценным металлом. Этот термин часто использовался во время золотой лихорадки в Калифорнии в 1840-х годах, потому что неопытные старатели заявляли об открытиях золота, но на самом деле это был пирит, состоящий из бесполезного дисульфида железа (FeS₂).
По иронии судьбы кристаллы пирита могут содержать небольшое количество настоящего золота, хотя, как известно, его трудно извлечь. Золото, скрытое в пирите, иногда называют «невидимым золотом», потому что оно не наблюдается в стандартные микроскопы, а требует сложных научных инструментов.
Только в 1980-х годах исследователи обнаружили, что золото в пирите может быть в разных формах - либо в виде частиц золота, либо в виде сплава, в котором пирит и золото тонко смешаны.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Geology, исследовыатели обнаружили третий, ранее неизвестный способ, которым золото может скрываться внутри пирита. Когда кристалл пирита формируется при экстремальной температуре или давлении, в его кристаллической структуре могут появиться крошечные изъяны (дефекты), которые могут быть «украшены» атомами золота.
Атомы золота (Au), скрытые внутри кристалла пирита, наряду с другими дефектами, включая никель, медь и висмут. Шкала показывает 20 нанометров. Фото: Author provided.
Что это за «дефекты кристалла»?
Атомы внутри кристалла расположены в характерном узоре, называемом атомной решеткой. Но когда минеральный кристалл, такой как пирит, растет внутри породы, в этом узоре решетки могут появиться дефекты.
Как и многие минералы, пирит твердый и прочный на поверхности Земли, но может стать более извилистым и эластичным при образовании глубоко под землей, где также образуются месторождения золота.
Когда кристаллы растягиваются или скручиваются, связи между соседними атомами разрываются и воссоздаются заново, образуя миллиарды крошечных дефектов, называемых «дислокациями», каждая примерно в 100 000 раз меньше ширины человеческого волоса или в 100 раз меньше, чем вирусная частица.
Известно, что химию этих дефектов атомного масштаба трудно изучать, потому что они настолько малы, что любые примеси присутствуют в абсолютно ничтожных количествах. Для их обнаружения требуется специальный инструмент, называемый атомным зондом.
Атомный зонд может анализировать материалы с чрезвычайно высоким разрешением, но его главное преимущество перед другими методами заключается в том, что он позволяет нам построить трехмерную карту, показывающую точное расположение примесей в кристалле, что раньше было невозможно.
Новое исследование показывают, что дислокации внутри кристаллов пирита могут быть «украшены» атомами золота. Это особенно характерно для случаев, когда кристаллы были скручены в течение своей истории; здесь золото может присутствовать в концентрациях в несколько раз выше, чем в остальной части кристалла.
Потенциальная золотая жила
Почему кого-то должно волновать что-то такое крошечное? Что ж, это дает интересную информацию о том, как формируются месторождения полезных ископаемых, а также является потенциальным благом для золотодобывающей промышленности.
Ранее предполагалось, что золото в аномально богатых кристаллах пирита на самом деле состоит из частиц золота, образовавшихся в ходе многоступенчатого процесса, что позволяло предполагать, что пирит и золото кристаллизовались в разное время, а затем слипались.
Но новое открытие, что золото может украшать эти кристаллические дефекты, предполагает, что даже кристаллы пирита с относительно высоким содержанием золота могут образовываться за один процесс.
Открытие может также помочь золотодобывающим предприятиям более эффективно извлекать золото из пирита, потенциально снижая выбросы парниковых газов. Для извлечения золота минерал обычно окисляют в больших реакторах, что требует значительного количества энергии.
Участки дислокации внутри кристаллов потенциально могут способствовать усиленному частичному выщелачиванию или стать мишенью для бактерий, атакующих и разрушающих кристалл, высвобождая золото в процессе, известном как «биовыщелачивание», что потенциально снизит потребление энергии, необходимой для экстракции. Эта идея еще не проверена, но определенно заслуживает исследования.
Если это поможет проложить путь к более устойчивым методам добычи золота, то, возможно, золото дураков не так уж и глупо.
Возможно, пирит по-прежнему оправдывает свою историческую репутацию «золота дураков» до тех пор, пока не будут разработаны более совершенные и экологически безопасные методы обработки руды.
Источник: The Conversation
