[科普中國]-自然金

自然金（nativegold）是自然產(chǎn)生的金元素礦物，是一種產(chǎn)自脈礦或砂礦 的自然金塊。因形狀酷似狗的頭形，又名狗頭金。常含銀或微量的銅和等軸晶系。一般呈散粒狀或不規(guī)則樹枝狀集合體，個別塊體可重達數(shù)十公斤。顏色和條痕為金黃色。具金屬光澤，硬度2.5—3.0，延展性強，比重15.6—19.3。

世界最大的自然金是產(chǎn)于澳大利亞的“金臨天下”。1

簡介自然界純金存在極少，常有Ag類質(zhì)同像代替。還可含少量Cu、Pd、Pt、Bi及Te、Se、Ir等元素。Au、Ag的晶體結(jié)構(gòu)類型相同，原子半徑和化學性質(zhì)相近，故可形成自然金—自然銀完全類質(zhì)同像系列。含Ag95%者則為自然銀。

自然金屬等軸晶系，3L4L36L29 PCD 對稱型，空間群為O5h（即Fm3m），常呈八面體、立方體和十二面體。顏色的變化與金的成色有關(guān)，高成色的金呈深黃- 黃色，并呈淺紅色調(diào)，一般成色的金為深黃色、黃色、黃白色，低成色的金具淡綠色。就其本質(zhì)而言，金的黃色起因于相對論性質(zhì)的變更5d電子而進行費米級電子躍遷，而且相對論性的鍵收縮引起元素金密度增大達百分之十八。無相對論效應的金將具有銀的金屬白色外表。自然金呈金屬光澤，延展性較好，純金可以拉成直徑為2μm 的細絲，還可以壓成1/10000mm 厚的薄片。當把金鍍成0.02μm厚的薄膜，此時的金顯示出金屬的特異性能，使得金具有雙重的物理特性，它既是良導體(導電、導熱) 又是絕緣屏蔽體（不導電、不導熱）。硬度為2.5～3 ，純金的比重為19.3，由于自然金含雜質(zhì)，故比重變化范圍在15.6～19.3 之間，且自然金比重與形成的溫度有關(guān)，由高溫→中溫→低溫自然金的比重呈遞降的趨勢。無磁性，熔點介于1063.69～1 069.74 ℃之間，沸點2600 ℃。金的原子半徑為14.4nm，Au的離子半徑為13.7nm。不溶于酸，溶于王水及氰化鉀、氰化鈉溶液，遇汞生成金汞齊。

產(chǎn)地世界著名產(chǎn)地有南非的威特沃特斯蘭德、美國的加利福尼亞和阿拉斯加、澳大利亞的新南威爾士、加拿大的安大略、俄羅斯的烏拉爾和西伯利亞等地。中國的山東、黑龍江、可可西理、河南小秦嶺和湖南等地均有產(chǎn)出。世界上最大的一塊自然金發(fā)現(xiàn)于1858年，產(chǎn)地是澳洲西部的巴拉喇脫金礦，它的重量為83.95公斤。

成因自然金可以是樹枝狀、粒狀、片狀、塊狀等等。曾經(jīng)有過200多公斤的自然金被發(fā)現(xiàn)。產(chǎn)于原生礦床中的自然金俗稱山金，產(chǎn)于礦床（自然金混在其他礦物或巖石中）的叫脈金，產(chǎn)于砂礦中的叫做沙金。在海水中也存在著自然金，大約每噸有10微克左右。

自然金主要產(chǎn)于高、中溫熱液成因的含金石脈中，或產(chǎn)于火山巖系與火山熱液作用有關(guān)的中、低溫熱液礦床中。由于其形狀和出現(xiàn)很不尋常，也引起了科學家們的興趣，四川成都生物研究所的研人員開展了“狗頭金”微生物成礦機理的實驗研究。他們從孔隆溝金礦的水和土樣中分離出細菌、霉菌后發(fā)現(xiàn)，這些微生物在生長的初期和中期，善于把可溶態(tài)金吸附和聚集在體內(nèi)形成膠體狀，到達生長后期，又把體內(nèi)的膠狀金絡離子還原沉淀成自然金。微生物又是群集而生，如此周而復始地進行，日久天長，在有利這種微生物生長環(huán)境的地方，從一個小小的金晶核，逐漸聚集成一塊自然金塊。這就是天然金塊形成的原因。

類型中國自然金礦床的主要成因類型有：1）巖漿熱液型。2）火山熱液型。3）沉積變質(zhì)型。4）變質(zhì)熱液型。5）熱（鹵）水溶濾型。6）風化殼型。7）沉積型。尚有伴生金礦床，主要賦存于Cu、Pb、Zn、Sb、Fe及黃鐵礦等礦床中，常呈自然金、自然銀與黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦、毒砂等礦物共生。2

形態(tài)等軸晶系，Oh5-Fm3m；a0=0.4078nm；Z=4。銅型結(jié)構(gòu)。六八面體晶類，Oh-m3m(3L44L36L29PC)。完好晶體少見。常見單形：立方體a，菱形十二面體d，八面體以及四六面體，四角三八面體。常依（111）成雙晶?？梢娖叫羞B生晶形。一般多呈不規(guī)則粒狀，還可見團塊狀、薄片狀、鱗片狀、網(wǎng)狀、樹枝狀、纖維狀、海綿狀集合體。

自然金的單體形態(tài)盡管十分復雜，但歸納起來共有三種基本的形態(tài)：即粒狀、片狀、樹枝狀。影響金礦物形成的因素很多，但主要是地質(zhì)產(chǎn)狀，載金礦物的成分和數(shù)量。產(chǎn)狀是決定金礦物的空間因素。一般來說，金礦物以細粒等軸狀或渾圓狀為主。因為在此條件下應力作用表現(xiàn)微弱，以靜壓力為主。金處于四周壓力大致相等的條件，金原子總是找最緊密堆積方式排列，故此時形成的自然金多呈等軸狀。若地殼的應力作用大大超過靜壓力作用時，金粒的生長順著壓力作用的方向發(fā)育，而且構(gòu)造活動越強，金粒的長、寬比值越大，相應出現(xiàn)片狀、板狀、纖維狀等形態(tài)。

在各種類型的金礦床中，由深部向地表過渡時，金礦物的晶體形態(tài)畸變程度逐漸增大，主要表現(xiàn)為拉長和片化作用的增加，這主要是由于非均一性雜質(zhì)銀的含量增加，壓力差和溶液沸騰等因素影響所致。一般來說，生成于中、深金礦床或金礦床的中、深部位的金礦物的晶體形態(tài)，通常是與菱形十二面體形成聚形的立方八面體。在深成礦床中，金礦物的形態(tài)通常為八面體，而近地表的金礦物，形態(tài)比較復雜，多呈片狀、樹枝狀、纖維狀等復雜形態(tài)。

性質(zhì)理化特性【化學組成】Au。

【晶體結(jié)構(gòu)】晶體屬等軸晶系的一種自然元素礦物

【形態(tài)】自然金通常呈樹枝狀、粒狀或鱗片狀，較少呈不規(guī)則的大塊狀。

【物理性質(zhì)】顏色、條痕均為金黃至淺黃色，隨含銀量增加而變淡，金屬光澤，不透明。摩氏硬度2.5-3，無解理。比重15.6-19.3。

【鑒定特征】金黃色，金屬光澤，密度大，硬度低，富延展性。

【成因及產(chǎn)狀】在沖積礦或淤積礦床內(nèi)及合成淤積礦床。

【主要用途】金為貴金屬，可用于制造貨幣、裝飾品及一些儀表零件等。黃金是世界金融的國際標準。

【其它】中國的山東招遠、黑龍江沿岸、河南小秦嶺和湖南等地均有產(chǎn)出。3

有極強的延展性，1克自然金可拉成約2公里長的細絲。

顯微鏡下：金黃色。反射率R：47.0（綠），82.5（橙），86（紅）。均質(zhì)體，無內(nèi)反射。

金結(jié)晶成等軸晶系，一般呈樹枝狀、粒狀或鱗片狀產(chǎn)出，偶見不規(guī)則大塊體，個別重達數(shù)十千克。具金屬光澤，顏色和條痕均為光亮的金黃色，隨含銀量的增加漸變?yōu)榈S色。莫氏硬度2.5～3，比重 15.6～19.3。產(chǎn)于熱液成因的石英脈或黃鐵礦脈中的稱為脈金；產(chǎn)于砂礦中的稱為砂金。在前寒武系變質(zhì)礫巖中也見有巨大的礦床。南非

維特瓦特斯蘭、美國加利福尼亞和阿拉斯加、澳大利亞新南威爾士、加拿大安大略、俄羅斯烏拉爾和西伯利亞等地為世界著名的產(chǎn)金地。中國金礦主要分布在東北、西北、山東、湖南等地區(qū)。4

粒度特征自然金的粒度是生成條件的標志。自然金粒度的顯著特點是變化巨大。即使在同一礦床，同一光片中金的

粒度也能相差幾倍、幾十倍、甚至幾百倍。其原因要歸結(jié)到自然金是由金屬組成的晶格，金屬鍵并無飽和性和方向性，這給金的粒度任意改變創(chuàng)造了條件。

影響金的粒度大小的因素很多，但主要與礦化深度、成礦溫度、重結(jié)晶作用和載金礦物種類有關(guān)。一般來說，由礦床的深部向地表，金的粒度有逐漸增大的趨勢。高溫條件下形成金礦物比低溫條件下形成的金礦物細小。就同一礦床來說，早期礦化階段生成的早期金的粒度比晚期金粒度細小，同生金比交代重結(jié)晶的金細小。在金屬硫化物中金的粒度比在脈石礦物中的金的粒度小。在黃鐵礦、黃銅礦中的金的粒度大于毒砂中金的粒度。在

粘土礦物及次生氧化物中的金的粒度細小，多為次顯微狀金。金的粒度還與礦石中硫的含量有關(guān)，一般認為礦石中硫的含量高，金的粒度小。5

鑒定特征顏色和條痕均為金黃色，富含銀者為淡黃至乳白色。強金屬光澤，密度大，富延展性?？諝庵胁谎趸?，化學性質(zhì)穩(wěn)定，真金不怕火煉，而銅鋅合金雖呈金黃色，但火燒即失去色澤。細粒而晶形完好的黃鐵礦易被誤認為金，但錘擊易碎，真金則不碎。

主要用途一般工業(yè)要求（g/t）：巖金，邊界品位Au1~2，最低工業(yè)品位Au3~5，礦床平均品位Au5~8；砂金，混合砂邊界品位Au1~2，最低工業(yè)品位Au0.04~0.08，塊段最低工業(yè)品位Au0.14~0.20。

金主要用于裝飾、貨幣和工業(yè)技術(shù)。其純度用K（Karat）表示，純金為24K（含金量百分之百），18K相當于24K中金占18份，其它金屬占6份，其余依此類推。黃金的計量單位用盎司（Ounce），1盎司（oz）=31.103g。

金具有高導電、導熱性能及極好的延展性和穩(wěn)定性，因而在電子工業(yè)用途廣泛。宇航技術(shù)要求穩(wěn)定性很高的無線電、電子元件，而黃金正具有這種性能。黃金還用于核反應堆的襯料。在航天、航空工業(yè)中，金則用于噴氣發(fā)動機和火箭發(fā)動機的涂金放熱罩或熱隔護板等。

鑒定要點黃銅礦、黃鐵礦和自然金礦石非常容易誤認，尤其是黃鐵礦又被人們稱為“愚人金”。鑒別它們的方法其實很簡單。黃銅礦以更黃的顏色和較低的硬度而與黃鐵礦相區(qū)別；以綠黑色的條痕、性脆及可溶于HNO3而與自然金相區(qū)別。用礦石在不帶釉的白瓷板上劃一下，自然金礦石劃出的條痕（即留在白瓷板

上的粉末）是金黃色的，黃鐵礦的條痕是綠黑色的。另外，還可以用手掂一下，手感特別重的是自

然金礦石，因為其密度比黃鐵礦、黃銅礦的要大得多。

歷史記載1、廣西所在產(chǎn)生金，融宜昭藤江濱與夫山谷皆有之。邕州溪峒及安南境皆有金坑，其所產(chǎn)多于諸郡邕管水，安州與交趾一水之隔爾，鵝鴨之屬，至交趾水濱游食而歸者，遺糞類得金。吾境水濱則無矣。凡金不自礦出，自然融結(jié)于沙土中，小者如麥麩，大者如豆，更大如指面，皆謂之生金。昔江南遺趙韓王瓜子金即此物也。亦有大如雞子者，謂之金母。

宋·周去非《嶺外代答》卷七《生金》

2、【評】文中“生金”即自然金，此為有關(guān)自然金形態(tài)的較早記述。

麩金即在江沙水中，淘汰而得，其色淺黃。

《天工開物》

宋·寇宗《本草衍義》卷五

3、 [金]山石中所出，大者名馬締金，中者名橄欖金，帶胯金，小者名瓜子金。水沙中所出，大者名狗頭金，小者如麩麥金、糖金。平地掘井得者，名面沙金，大者名豆粒金。

明·宋應星《天工開物》卷下《五金》

4、【評】明代對自然金的描述更加詳細，已不僅從形態(tài)上進行分類，而且兼顧金的粒級。

金出南蕃、云南、西蕃、高麗等處沙中。南蕃瓜子金、麩皮金，皆生金也。云南葉子金，西蕃回回金，此熟金也，其性柔而重，色足。足色者,面有椒花凰尾及紫霞色。如和銀者性柔，石試則色青，火燒色不黑。和氣子者，即紅銅，又名張公，又名身子石，試有聲而落屑，色赤而性硬，火燒黑色難打，又發(fā)裂。古諺云：金怕石頭銀怕火。其色七青、八黃、九紫、十赤，以赤為足色金也。

明·曹昭等《新增格古要論》卷六《金》

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

邱昆峰 - Research Fellow - Colorado School of Mines, USA