Самородный металл — это любой металл , который встречается в природе в чистом виде в металлической форме. [1] [2] Металлы, которые можно найти в виде самородных месторождений по отдельности или в сплавах, включают сурьму , мышьяк , висмут , кадмий , хром , кобальт , индий , железо , марганец , молибден , никель , ниобий , рений , тантал , теллур , олово , титан , вольфрам , ванадий и цинк , а также группу золота ( золото , медь , свинец , алюминий , [3] ртуть , серебро ) и группу платины ( платина , иридий , осмий , палладий , родий , рутений ). Среди сплавов, найденных в самородном состоянии, были латунь , бронза , олово , мельхиор , осмийридий , электрум , белое золото , амальгама серебра и ртути , а также амальгама золота и ртути.
Только золото, серебро, медь и платиновая группа встречаются в самородном виде в больших количествах. [ требуется ссылка ] В геологических масштабах времени очень немногие металлы могут противостоять естественным процессам выветривания, таким как окисление , поэтому в основном менее реактивные металлы, такие как золото и платина, встречаются в самородном виде. Другие обычно встречаются в виде изолированных карманов, где естественный химический процесс восстанавливает общее соединение или руду металла, оставляя чистый металл в виде небольших хлопьев или включений.
Металлы — не единственный тип химических элементов , которые могут встречаться в самородном состоянии. Неметаллические элементы, встречающиеся в самородном состоянии, включают углерод , серу и селен . Кремний , полуметалл, редко встречается в самородном состоянии в виде небольших включений в золоте. [4]
Самородные металлы были единственным доступом доисторического человека к металлу, поскольку процесс извлечения металлов из их руд ( выплавка ), как полагают, был открыт около 6500 г. до н. э. Однако самородные металлы можно было найти только в непрактично малых количествах, поэтому, хотя медь и железо были известны задолго до медного и железного веков , они не оказали большого влияния, пока не появилась выплавка.
Большая часть золота добывается как самородный металл и может быть найдена в виде самородков, жил или проволок золота в матрице горной породы или мелких зерен золота, смешанных с отложениями или связанных внутри породы. Для многих культовым образом добычи золота является промывка золота , которая представляет собой метод отделения хлопьев и самородков чистого золота от речных отложений из-за их большой плотности . Самородное золото является преобладающим золотым минералом на земле. Иногда его находят в сплаве с серебром и/или другими металлами, но настоящие минералы-соединения золота встречаются редко, в основном это горстка селенидов и теллуридов.
Самородное серебро встречается в виде удлиненных дендритных покрытий или нерегулярных масс. Оно также может встречаться в виде кубических, октаэдрических или додекаэдрических кристаллов. Оно может встречаться в сплаве с золотом в виде электрума . Оно часто встречается с сульфидом серебра и сульфосолями . [5] [6] Различные амальгамы серебра и ртути или других металлов и ртути редко встречаются в природе в виде минералов. Примером может служить минерал эвгенит (Ag 11 Hg 2 ) и родственные ему формы. [7] Серебряные самородки, проволока и зерна относительно распространены, но существует также большое количество минералов соединений серебра из-за того, что серебро более реакционноспособно, чем золото.
Природные сплавы металлов платиновой группы включают: самородный осмий ( Os,Ir,Ru ), рутениридосмин ( Ir,Os,Ru ), рутений ( Ru,Ir ), палладий ( Pd,Pt ), платина Pt и родий ( Rh,Pt) . Кроме того, в сплавах этой группы могут встречаться золото, медь, железо, ртуть, олово и свинец. [8] Как и в случае с золотом, соли и другие соединения металлов платиновой группы редки; самородная платина и родственные ей металлы и сплавы являются преобладающими минералами, содержащими эти металлы. Эти металлы встречаются в сочетании с ультраосновными интрузиями и россыпными месторождениями, полученными из этих интрузий.
Самородная медь исторически добывалась как ранний источник металла. Термин Old Copper Complex используется для описания древней североамериканской цивилизации, которая использовала месторождения самородной меди для производства оружия, инструментов и декоративных предметов. Это общество существовало вокруг озера Верхнее , где они нашли источники самородной меди и добывали ее между 6000 и 3000 годами до нашей эры. [9] Медь была бы особенно полезна древним людям, поскольку она была намного прочнее золота, достаточно твердой, чтобы из нее можно было делать полезные предметы, такие как рыболовные крючки и инструменты для обработки дерева, но все еще достаточно мягкой, чтобы ее было легко формовать, в отличие от метеоритного железа .
Те же месторождения самородной меди на полуострове Кивино и острове Ройал позднее разрабатывались в коммерческих целях . С 1845 по 1887 год медный округ Мичигана был ведущим производителем меди в Соединенных Штатах. Иногда в шахтах находили массы самородной меди весом в сотни тонн.
Спектр медных минералов очень похож на спектр серебра, начиная от оксидов его многочисленных степеней окисления через сульфиды и силикаты до галогенидов и хлоратов, иодатов, нитратов и др. Также встречаются природные сплавы меди (особенно с серебром; эти два металла также могут быть обнаружены в отдельных, но смешанных массах).
Теллурическое железо (рожденное на Земле) встречается очень редко, в мире известно только одно крупное месторождение, расположенное на острове Диско в Гренландии или около него . Большая часть самородного железа на Земле на самом деле не является «самородным» в традиционном смысле для Земли. В основном оно поступает из железоникелевых метеоритов , которые образовались миллионы лет назад, но были сохранены от химического воздействия вакуума космоса и упали на землю относительно недавно. Металлические метеориты состоят в основном из железоникелевых сплавов : тэнита (высокое содержание никеля) и камасита (низкое содержание никеля). Однако на Земле есть несколько областей, где можно найти действительно самородное железо. [10] [11]
Самородный никель был обнаружен в серпентините в результате гидротермального изменения ультраосновных пород в Новой Каледонии и других местах. [12] [13]
Металлический кобальт был обнаружен в канадской шахте Лотарингия, регионе Кобальт-Гоуганда, округе Тимискаминг , Онтарио , Канада, и в золотом месторождении Айдырля в Оренбургской области Южного Урала . [14]
Все остальные самородные металлы встречаются только в небольших количествах или в геологически особых регионах. Например, металлический кадмий был найден только в двух местах, включая бассейн реки Вилюй в Сибири . [15] Самородный молибден был найден в лунном реголите и в Корякском вулкане в Камчатской области России. [16] В других местах этого региона сообщалось о самородном индии, алюминии, тантале, теллуре и других металлах. [ необходима цитата ] Самородный свинец [17] довольно редок, но несколько более распространен, как и олово, [18] ртуть, [19] мышьяк, [20] сурьма, [21] и висмут. [22]
Самородный хром был обнаружен в небольших зернах в провинции Сычуань, Китай [23] и других местах. [24]