Послужной список Au

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 7895 (2023) Цитировать эту статью

795 Доступов

3 Альтметрика

Подробности о метриках

Недавние исследования показали значительную роль Au-содержащих наночастиц в формировании гидротермальных месторождений золота. Несмотря на постоянно растущее понимание происхождения и стабильности Au-содержащих наночастиц, до сих пор неизвестно, как они ведут себя при воздействии гидротермальных флюидов. Здесь мы изучаем наноструктурную эволюцию наночастиц Au-Ag, находящихся в богатых Co диарсенидах и сульфарсенидах природного гидротермального месторождения. Мы используем просвечивающую электронную микроскопию высокого разрешения, чтобы получить уникальное представление о полной последовательности плавления наночастиц Au-Ag, подвергшихся воздействию гидротермального флюида во время связанных реакций растворения-осаждения их минералов-хозяев. Взаимодействие наночастиц Au–Ag с гидротермальными флюидами при температурах (400–500 ºC), характерных для большинства гидротермальных месторождений золота, может способствовать плавлению и образованию нанорасплавов Au–Ag. Этот процесс имеет важное значение для ремобилизации и накопления благородных металлов во время формирования этих месторождений.

В последние годы все больше работ сообщает о Au-(Ag)-содержащих наночастицах (НЧ) в природных коллоидных суспензиях – например, твердых НЧ с заряженными поверхностями, диспергированными в растворе электролита – из ископаемых гидротермальных систем1,2,3 современным геотермальным жидкостям и черным курильщикам4,5,6. Измерение флюидных включений, содержащих эти НЧ, из некоторых эпитермальных7 и орогенных месторождений золота8, выявило чрезвычайно высокие содержания Au (до 6000 частей на миллион), что согласуется с экспериментальными работами (например, Лю и др.9), указывающими на то, что суспензии НЧ могут концентрироваться до ~ 5000 раз. больше золота, чем в растворенном виде. Эти новые наблюдения показывают, что жидкости, которые осаждают гидротермальные руды, могут иметь более высокую способность транспортировать и откладывать металлы, как считалось ранее. Однако точный механизм(ы) и место(а) образования этих НЧ в гидротермальных рудных системах, а также расстояние, на которое они могут переноситься водными флюидами, до сих пор неясны. В своей новаторской работе, посвященной золотой жильной руде месторождения Слипер в Неваде (США), Сондерс10 предположил, что НЧ Au могут осаждаться совместно с коллоидным кремнеземом на более глубоких уровнях гидротермальной системы и механически переноситься вверх под действием гидравлического воздействия. рудообразующих флюидов. Последующие исследования эпитермальных руд, проведенные Сондерсом и Берком11 и Берком и др.12 на основе сканирующей электронной микроскопии (SEM) и трансмиссионной электронной микроскопии высокого разрешения (HRTEM), подтвердили это предположение. Совсем недавно Маклиш и др.2 предположили, что НЧ, богатые Au, могут образовываться в гидротермальных растворах, когда Au близок к насыщению в водной жидкости, и что коллоидный транспорт этих НЧ становится возможным благодаря системе, которая поддерживается в неравновесное состояние, утверждая, что как скорость зародышеобразования (высокая), так и скорость роста (низкая) будут препятствовать росту НЧ и образованию кристаллов - например, верхние уровни порфировой среды, где все еще возможна большая растворимость, но энергичное эпизодическое перемешивание и кипение. Напротив, Петрелла и др.3 предположили, что НЧ металлов могут быть стабилизированы коллоидным кремнеземом (действующим как барьер, предотвращающий осаждение, растворение или дальнейший рост НЧ) в эмульсии и транспортироваться с помощью углеродных фаз низкой плотности на километры. через верхнюю часть земной коры.

Тщательное изучение HRTEM-изображений богатых Au НЧ, идентифицированных на границах раздела минерал-флюид рудных месторождений с длительной историей гидротермальной активности, обнаруживает преобладание сфероидальной (т.е. каплевидной) морфологии включений (см., например, рис. 6b, c у Deditius et al.13 и рис. 6a у Hastie et al.14). Эти наблюдения указывают на возможность того, что несмешивающиеся нанорасплавы, богатые Au, могут предшествовать образованию НЧ, богатых Au, в некоторых гидротермальных рудных системах. Это, в принципе, согласуется с экспериментальными результатами, показывающими, что наножидкости могут быть предшественниками НЧ как в водных растворах15, так и в твердых минеральных матрицах (например, Reich et al.16; Becker et al.17). В первом случае образование богатых Au нанорасплавов может быть связано с дестабилизацией металлосодержащих водных комплексов при изменении температуры, давления, Eh или pH растворов, а также с адсорбционно-восстановительными механизмами роста минеральных поверхностей, осаждающихся из или взаимодействуя с гидротермальным флюидом13,14,18. В последнем случае образование нанорасплавов, богатых Au, можно объяснить растворением в твердом состоянии ранее существовавших НЧ, богатых металлами, в минеральных матрицах, как это наблюдалось экспериментально в экспериментах по нагреву на месте НЧ, богатых Au, в сульфидных матрицах (т.е. арсенианпирит ; Райх и др.16; Беккер и др.17). В экспериментах, проведенных Райхом и др.16, НЧ Au размером <4 нм плавились при гораздо более низких температурах (370 ° C), чем объемное Au (1064 ° C), что согласуется с зависимой от размера кривой плавления, построенной Бюффа. и Borel19 путем плавления изолированных частиц золота.