Дактилоскопия самородного золота

146

Владимир Тесленко — обозреватель журнала «Золото и технологии».

На практике существует острая нужда в идентификации золото содержащих материалов для целей коммерческого, таможенного и антикриминального учёта.

Главными разновидностями таких материалов являются:
1. Месторождения (коренные и россыпи);
2. Продукция золотоизвлекательных фабрик;
3. Отходы аффинажных, ювелирных и промышленных производств;
4. Банковские и мерные слитки чистотой 999 и 9999;
5. Ювелирка (в том числе ювелирные припои);
6. Вторичка (ювелирный лом, электротехнический лом, стоматологические отходы и т.п.).

Все разновидности золотых материалов требуют точного, а часто и индивидуализированного контроля и учёта. И если с определением точного содержания золота проблем нет, то с дактилоскопией золота есть.

Согласно ГОСТ Р 52599-2006 «Драгоценные металлы и их сплавы. Общие требования к методам анализа» (разработан «Иргиредметом» и введен в действие 01.01.2008) стандартизованы следующие методы анализа сплавов золота. Однако ГОСТ касается именно общих требований, как-то:

отбор и подготовка проб золота;
показатели точности методик анализа;
требования к материалам и реактивам;
градуировка при проведении анализа;
обработка результатов анализа;
контроль точности;
требования безопасности

В данном случае термин «дактилоскопия» используется не в узком смысле (метод идентификации человека по отпечаткам пальцев), а в широком — как термины «генетическая дактилоскопия», «дактилоскопия природных алмазов», «стеганографическая дактилоскопия».

слит.jpg

Эксперты золотой отрасли (например, Виктор Расулов из ВИМС, Владимир Кудря из «Алмазинтех — консультации и инжиниринг») единодушны в одном: о дактилоскопии золота можно говорить только до стадии аффинажа. Уже на аффинажных заводах происходит перемешивание в расплаве разных сортов золотых материалов, а далее при практическом применении золотых сплавов, например ювелирных лигатур, некоторая индивидуальность появляется, но не является предсказуемой из-за естественного произвола золотых предпринимателей.

С научной точки зрения принципиально возможны к дактилоскопии золота только для двух разновидностей материалов:
а) самородного золота;
б) полуфабрикатов на золотоизвлекательных фабриках (ЗИФ).

Наибольшие успехи достигнуты в дактилоскопии самородного золота.

Известно, что основными источниками золотоносных россыпей являются гидротермально минерализованные горные породы, и особенно руды месторождений, содержащих золото в качестве примесного компонента. В коренных источниках золото в основном находится в трех формах:
1) выделения свободного самородного золота;
2) соединения золота, в основном теллуриды и значительно реже селениды, сульфиды, антимониды;
3) невидимая примесь золота (субмикронные частицы) в различных минералах, преимущественно в сульфидах. Для самородного золота характерно большое многообразие форм выделения: жилковидно-пластинчатая (до чешуйчатой), губчатая, комковидная, ветвистая, кристаллическая, друзовидная, дендритовая, проволочновидная, игольчатая, угловатая, каплевидная. Общей особенностью является более широкое развитие ограненных форм среди мелких выделений золота и неправильных форм среди крупных. По-видимому, существует определенная зависимость форм от глубины образования золоторудных месторождений. В частности, в малоглубинных месторождениях более развиты удлиненные, вплоть до волосовидных и уплощенных и дендритовидные выделения золота.

5 см.jpg

Постоянными элементами-примесями в самородном золоте являются Ag, Hg, Cu, Pd, реже Sb, Cd, Pt, которые образуют с ним ограниченные твердые растворы и интерметаллические соединения. Распределение этих изоморфных примесей в золоте, как правило, равномерное, что отличает их от неравномерно распределенных механических примесей (включения в золоте других минералов, присутствующих в руде и горной породе).

По плану НИР Гохрана в 2000-х годах были разработаны стандарты на 3 метода определения примесей в золоте в рамках подготовки ГОСТ Р 53372-2009 «Золото. Методы анализа» (разработчик Гиредмет). Настоящий стандарт распространяется на аффинированное золото с массовой долей золота не менее 99,95% выпускаемое в соответствии с ГОСТ 28058 и ГОСТ 6835. Настоящий стандарт устанавливает атомноэмиссионные (с дуговым и искровым возбуждением спектра, с индуктивно связанной плазмой) и атомноабсорбционный методы определения примесей алюминия, висмута, галлия, железа, индия, иридия, кадмия, кальция, кобальта, кремния, магния, марганца, меди, мышьяка, никеля, олова, палладия, платины, родия, свинца, селена, серебра, сурьмы, теллура, титана, хрома, цинка в аффинированном золоте.

Подавляющая масса добываемого из россыпей золота представлена частицами от 0,1 до 10 мм в поперечнике.

Самородное золото, переходя из коренных рудных источников в россыпи, в той или иной степени испытывает преобразования в составе и строении его выделений. Однако при этом многие особенности состава сохраняются. Унаследованность состава самородного золота в россыпях от питающего источника позволяет использовать этот параметр для «золотой дактилоскопии».

В России многоступенчатая методика была разработана Центральным научно-исследовательским геологоразведочным институтом цветных и благородных металлов (ЦНИГРИ). Она нашла применение не только в геологии, но и в криминалистической практике экспертных подразделений правоохранительных органов России. Ведь установление места добычи изъятого из незаконного оборота самородного золота — одна из основных задач следствия. Ответ на этот вопрос позволяет выявить и перекрыть источники хищений золота, пути транспортировки похищенного металла, установить причастных к незаконному обороту золота лиц и т.д.

Всероссийский научно-исследовательский институт минерального сырья им. Н.М. Федоровского (ВИМС) разработал рентгеновский спектрометр «ЭРА» (госреестр средств измерений 25925-03), который позволяет в образцах золота определять примеси от кальция (атомный номер 20) до урана (атомный номер 92) с точностью до 1 миллионной доли. Спектрометр успешно используется на ряде геологических и золотоизвлекающих предприятий, таких как «Зарубежгеология» (два прибора в Африке), Покровский рудник (2 прибора), в Хакасии — ЗАО НПП «Ирион» (2 прибора) и др. Авторы спектрометра «ЭРА»: Владимир Александрович Симаков, Валерий Ефимович Исаев, Виктор Асафович Расулов.

За последние годы методика криминалистического исследования самородного золота была значительно модернизирована. Как пояснил один из авторов этой методики — полковник ФСБ России, к.г.-м.н. Георгий Самосоров — на определенном этапе стало очевидным, что существующая методика устарела и не соответствует современному уровню развития науки и техники, а неполнота имеющегося банка данных (БД) затрудняет ее использование для получения доказательственной информации.

Типичным набором приборов для анализа золота являются:

масс-спектральный с индуктивно-связанной плазмой спектрометр Elan-6100 (Perkin-Elmer, США);
атомно-эмиссионный с индуктивно-связанной плазмой спектрометры Optima-4300DV (Perkin-Elmer, США) и Polyvac E-1000 (Rank Hilger, Англия);
атомно-абсорбционные с пламенной атомизацией спектрометры AAnalyst-100 (Perkin-Elmer, США), AAS-30, AAS-3 (Zeiss, ФРГ), IL-951 (Instrumentation Laboratory, США);
атомно-абсорбционный с электро-термической атомизацией спектрометр AAnalyst-800 (Perkin-Elmer, США);
сканирующие рентгеновские спектрометры Magix-Pro (Philips, Голландия);
многоканальные рентгеновские спектрометры СРМ-25 (Научприбор, Россия);
электронно-зондовые (микрозондовые) анализаторы JXA-8100 и JCXA-733 (Jeol, Япония);
спектрофотометр Lambda-35 (Perkin-Elmer, США);
люминесцентный спектрофотометр LS-45 (Perkin-Elmer, США);
лазерный спектроанализатор LMA-10 (Zeiss, ФРГ).

Модернизация методики заключалась в углубленном изучении геохимических характеристик самородного золота. Впервые в схему его комплексного исследования включен широкий набор современных прецизионных методов анализа — растровой электронной микроскопии (РЭМ), рентгеноспектрального микроанализа (РСМА), масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (МС-ИСП), оптической эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ОЭС-ИСП) и электронной Оже-спектроскопии (ЭОС). Это позволило получить принципиально новые данные об особенностях золота из разнотипных месторождений России, создать его наиболее полные геохимические модели, – сказал Г. Самосоров.

Масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой — это разновидность массспектрометрии, отличающаяся высокой чувствительностью и способностью определять ряд металлов и несколько неметаллов в концентрациях n*10-6 – n*10-7 масс. %. Англоязычное название этого метода: Inductively coupled plasma mass spectrometry. Метод основан на использовании индуктивно-связанной плазмы в качестве источника ионов и масс-спектрометра для их разделения и детектирования.

Использование модернизированной методики позволяет получать качественно новую информацию по результатам изучения самородного золота: устанавливать место его добычи независимо от количества материала объекта исследования (вплоть до отдельных самородков), а также степени первичного обогащения золота (например, амальгамация, механическое деформирование или сплавление в кустарных условиях).

слит2.jpg

На основе данной методики создан банк данных (БД) по типовым месторождениям золота 11 крупнейших золотодобывающих регионов России. Он содержит количественные значения характерных признаков золота для каждого месторождения (соотношение золота различных размеров, морфологических типов, видов и разновидностей; классов окатанности и т.п.); значения диапазонов пробности золота, определенные методами пробирного анализа и РСМА, данные о геохимических особенностях золота и др. Очевидно, что БД может расширяться за счёт вновь получаемых материалов.

На основе использования современных геоинформационных технологий разработана специализированная информационно-поисковая система (ИПС). Она позволяет осуществлять автоматизированный поиск аналогов, имеющихся в БД, путем последовательного формирования запросов по каждому признаку золота. Сокращение списка объектов проводят путем поэтапного уточнения условий поиска, что в итоге позволяет установить один или несколько объектов с золотом, аналогичным представленному на исследование.

На начальном этапе по комплексу первичных признаков золота (гранулометрия, пробность, элементы-примеси, морфологические типы, рельеф поверхности) устанавливают металлогенические зоны и рудные районы. При отсутствии данных о каком-либо из этих признаков выводы могут быть неоднозначными. Для их уточнения на заключительном этапе анализируют данные о сростках с другими минералами и пленках на поверхности золотин, их внутреннем строении (структуры роста и перекристаллизации), а также о морфогенетических видах золота, что позволяет определить конкретное месторождение (золотоносный узел).

Оже-спектроскопия электронная
— раздел спектроскопии, изучающий энергетические спектры оже-электронов, которые возникают при облучении исследуемого вещества электронным пучком. ЭОС широко используется для определения элементного состава поверхности твердых тел. Оже-эффект заключается в следующем. Под действием ионизирующего излучения на одном из внутренних электронных уровней (напр., К-уровне) атома образуется вакансия, на которую переходит электрон с более высокого уровня (напр., L₃-подуровня). Возникший при переходе электрона избыток энергии может привести к испусканию рентгеновского фотона (излучательный переход) или к выбрасыванию еще одного электрона, например с подуровня L₁ (безизлучательный переход). Этот электрон называют оже-электроном, а его кинетическая энергия Е определяется уравнением: Е = Ек – EL₁ – EL₃ , где Ек, EL₁ и EL₃ — энергии связи электронов на уровнях К, L₁, и L₃ соотв. (с учетом влияния ионизации атома). Рассмотренный оже-переход обозначается KL₁L₃. Существуют и другие переходы, например типа LMM, MNN, KLM. Оже-эффект наблюдается у всех элементов периодической системы, начиная с Li, причем его вероятность для легких элементов достигает 0,99 и убывает с увеличением порядкового номера. В твердом теле наряду с переходами между внутренними уровнями атома наблюдаются переходы (типа LMV, LVV и т.д.) с участием электронов валентной зоны.

Если поступившее на исследование самородное золото подвергалось какому-либо воздействию со стороны человека (амальгамация, механическое деформирование, искусственная выборка или смесовой образец и т.п.), то идентификация золота проводится по его сохранившимся характеристикам. При этом результат будет менее достоверным. Точность выводов заметно повышается при использовании данных МС-ИСП о составе элементов-примесей в золоте.

На основании обработки полученных результатов рассчитаны геохимические показатели для ряда регионов, которые использованы в качестве нового критерия при определении источника происхождения самородного золота.

При помощи методов ЭОС, РЭМ и РСМА получены новые данные, свидетельствующие о том, что на поверхности золота имеются тончайшие пленки различного состава, микронные и субмикронные минеральные включения, иные соединения и фазы. Состав этих образований и характер их распределения по поверхности золота позволяет различать золото не только из месторождений разных рудных формаций и золотоносных провинций, но из месторождений одного формационного типа в пределах одной золотоносной провинции.

Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 2 (12)/июнь 2011 г.

Комментарии (0)