Геохимия, 2022, T. 67, № 8, стр. 741-749

Органическое вещество как формирующий и транспортирующий агент в процессах переноса ЭПГ и золота

И. В. Кубракова a*, С. Н. Набиуллина a, Д. В. Пряжников a, М. С. Киселева a

a Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН
119991 Москва, ул. Косыгина, 19, Россия

* E-mail: kubrakova@geokhi.ru

Поступила в редакцию 20.09.2021
После доработки 23.11.2021
Принята к публикации 23.11.2021

Аннотация

С целью экспериментального исследования переноса и накопления элементов платиновой группы (ЭПГ) золота и моделирования их геохимического поведения в природных органических (углеводородных) средах синтезированы наноразмерные частицы (НЧ) благородных металлов (БМНЧ). По данным методов спектрофотометрии, просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) и динамического рассеяния света, размер полученных AuНЧ составляет 30–50 нм, PdНЧ – 5–7 нм (ПЭМ). На примере золота экспериментально подтверждено образование БМНЧ в результате перераспределения хлоридных форм между солевыми водными растворами и несмешивающейся с ними органической фазой и последующего восстановления металлов при температуре ≥160°С. Показана возможность раздельного определения комплексных и наноразмерных форм в органических системах путем их хроматографического разделения и спектрометрического детектирования. Полученные результаты позволяют рассматривать комплексные соединения БМ с органическими лигандами и наноразмерные БМ в качестве форм переноса БМ в составе углеродсодержащих флюидов, а углеводороды – в качестве возможного транспортирующего агента.

Ключевые слова: благородные металлы, комплексные и наноразмерные формы, распределение между водной и органической фазами, перенос углеводородными средами

Список литературы

  1. Авраменко В.А., Братская С.Ю., Якушевич А.С., Войт А.В., Иванов В.В., Иванников С.И. (2012) Гуминовые кислоты бурых углей юга дальнего востока России: общая характеристика и особенности взаимодействия с благородными металлами. Геохимия. (5), 483-493.

  2. Avramenko V.A., Bratskaya S.Y., Yakushevich A.S., Voit A.V., Ivanov V.V., Ivannikov S.I. (2012) Humic acids in brown coals from the southern Russian far east: general characteristics and interactions with precious metals. Geochem. Int. 50(5), 437-446.

  3. Буслаева Е.Ю., Новгородова М.И. (1989) Элементоорганические соединения в проблеме миграции рудного вещества. М.: Наука, 152 с.

  4. Бескровный Н.С. (1967) Нефтяные битумы и углеводородные газы как спутники гидротермальной деятельности. Л.: Недра, 209 с.

  5. Ванифатова Н.Г., Серякова И.В., Золотов Ю.А. (1980) Экстракция металлов нейтральными серосодержащими соединениями. М.: Наука, 104 с.

  6. Варшал Г.М., Велюханова Т.К., Кощеева И.Я., Кубракова И.В., Баранова Н.Н. (1988) Комплексообразование благородных металлов с фульвокислотами природных вод и геохимическая роль этих процессов. Аналитическая химия редких элементов (Отв. ред. Ермаков А.Н.). М.: Наука, 112-145.

  7. Васильева И.Е., Шабанова Е.В., Горячева Е.М., Соцкая О.Т., Лабусов В.А., Неклюдов О.А., Дзюба А.А. (2018) Благородные металлы в образцах черных сланцев золоторудного месторождения Сухой Лог (Восточная Сибирь) по данным метода сцинтилляционной дуговой атомно-эмиссионной спектрометрии. Геология и геофизика. 59(8), 1238-1253.

  8. Дыкман Л.А., Хлебцов Н.Г. (2019) Методы химического синтеза коллоидного золота. Успехи химии. 88(3), 229-247.

  9. Зубков В.С., Развозжаева Э.A. (2012) Рудная минерализация в нафтидах и проблемы ее генезиса. Геохимия. (4), 339–349.

  10. Zubkov V.S., Razvozzhaeva E.A. (2012) Ore mineralization in naphtides and problems of its genesis. Geochem. Int. 50(4), 309-318.

  11. Зубков В.С. (2003) Тяжелые углеводороды в мантийном флюиде Земли. Дис. … д-ра геол.-мин. наук. Иркутск: Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН, 414 с.

  12. Каминский Ф.В., Кулакова И.И., Оглоблина А.И. (1985) О полициклических ароматических углеводородах в карбонадо и алмазе. ДАН СССР. 283(4), 985-988.

  13. Карпов И.К., Зубков В.С., Степанов А.Н., Бычинский В.А. (1998) Римейк термодинамической модели системы С-Н Э.Б. Чекалюка. ДАН. 358(2), 222-225.

  14. Кубракова И.В., Тютюнник О.А., Кощеева И.Я., Садагов А.Ю., Набиуллина С.Н. (2017) Миграционное поведение платиновых металлов в природно-техногенных системах. Геохимия. (1), 68-85.

  15. Kubrakova I.V., Tyutyunnik O.A., Koshcheeva I.Y., Nabiullina S.N., Sadagov A.Y. (2017) Migration behavior of platinum group elements in natural and technogeneous systems. Geochem. Int. 55(1), 108-124.

  16. Моисеенко В.Г. (2007) От атомов золота через кластеры, нано- и микроскопические частицы до самородков благородного металла. Благовещенск: Ин-т геологии и природопользования РАН, 187 с.

  17. Немеров В.К., Развозжаева Э.А., Спиридонов А.М., Сухов Б.Г., Трофимов Б.А. (2009) Нанодисперсное состояние металлов и их миграция в углеродистых природных средах. ДАН. 425(2), 233-236.

  18. Панюкова Д.И., Магомедов Р.Н., Савонина Е.Ю., Марютина Т.А. (2021) Влияние состава и молекулярной структуры асфальтенов на свойства тяжелого нефтяного сырья на примере тяжелой нефти Ашальчинского месторождения и двух образцов гудронов. Нефтехимия. 61(3), 1-9.

  19. Прокофьев В.Ю., Banks D.A., Лобанов К.В., Селектор С.Л., Миличко В.А., Luders V., Акинфиев Н.Н., Боровиков А.А., Чичеров М.В. (2019) Богатые золотом среднекоровые флюиды с наночастицами золота из золотоносного интервала Кольской сверхглубокой скважины. Материалы Всероссийской конференции “Физико-химические факторы петро- и рудогенеза: Новые рубежи (ИГЕМ РАН, Москва, 7–9 октября 2019 г.)”, посвященной 120-летию со дня рождения выдающегося российского ученого академика Д.С. Коржинского. М.: ИГЕМ РАН, С. 163.

  20. Прокофьев В.Ю., Наумов В.Б., Миронова О.Ф. (2020) Физико-химические параметры и геохимические особенности флюидов мезозойских золоторудных месторождений. Геохимия. 65(2), 123-144.

  21. Prokofiev V.Y., Naumov V.B., Mironova O.F. (2020) Physicochemical parameters and geochemical features of fluids at Mesozoic gold deposits. Geochem. Int. 58(2), 128-150.

  22. Пряжников Д.В., Кубракова И.В. (2021) Магнитные наноразмерные материалы с модифицированной поверхностью: получение и исследование структуры, состава и свойств. Журнал аналитической химии. 76(6), 496-521.

  23. Середин В.В. (2007) Распределение и условия формирования благороднометального оруденения в угленосных впадинах. Геология рудных месторождений. 49(1), 36.

  24. Симакин А.Г., Салова Т.П., Габитов Р.И., Когарко Л.Н., Тютюнник О.A. (2019) Растворимость золота в восстановленном углеродсодержащем флюиде. Геохимия. 64(4), 387-394.

  25. Simakin A.G., Salova T.P., Gabitov R.I., Kogarko L.N., Tyutyunnik O.A. (2019) Gold solubility in reduced carbon-bearing fluid. Geochem. Int. 57(4), 400-406.

  26. Слободской Р.М. (1981) Элементоорганические соединения в магматогенных и рудообразующих процессах. Новосибирск: Наука, 134 с.

  27. Торгов В.Г., Корда Т.М., Демидова М.Г., Гуськова Е.А., Бухбиндер Г.Л. (2009) Экстракционно-реэкстракционное концентрирование в системе на основе n-алкиланилина и сульфидов нефти для определения платиновых металлов и золота методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. Журнал аналитической химии. 64(9), 901-909.

  28. Brandt A., Kees K., Leopold K. (2020) Characterization of various metal nanoparticles by graphite furnace atomic absorption spectrometry: possibilities and limitations with regard to size and shape. J. Anal. At. Spectrom. 35(11), 2536-2544.

  29. Bratskaya S.Yu., Solk V.A., Ivanov V.V., Ustinov A.Yu., Barinov N.N., Avramenko V.A. (2009) A new approach to precious metals recovery from brown coals: Correlation of recovery efficacy with the mechanism of metal–humic interactions. Geochim. Cosmochim. Acta. 73, 3301-3310.

  30. Brust M., Walker M., Bethell D., Schiffrin D.J. and Whyman R. (1994) Synthesis of thiol-derivatised gold nanoparticles in a two-phase Liquid–Liquid system. J. Chem. Soc., Chem. Commun., 801.

  31. Crede L.-S., Rempel K.U., Hu S.-Y., Evans K.A. (2018) An experimental method for gold partitioning between two immiscible fluids: Brine and n-dodecane. Chemical Geology. 501, 35-50.

  32. Crede L.-S., Liu W., Evans K.A., Rempel K.U., Testemale D., Brugger J. (2019a) Crude oils as ore fluids: An experimental in-situ XAS study of gold partitioning between brine and organic fluid from 25 to 250 C. Geochim. Cosmochim. Acta. 244, 352-365.

  33. Crede L.-S., Evans K.A., Rempel K.U., Grice K., Sugiyama I. (2019b) Gold partitioning between 1-dodecanethiol and brine at elevated temperatures: Implications of Au transport in hydrocarbons for oil-brine ore systems. Chemical Geology. 504, 28-37.

  34. Feichtmeier N.S., Leopold K. (2014) Detection of silver nanoparticles in parsley by solid sampling high-resolution–continuum source atomic absorption spectrometry. Anal. Bioanal. Chem. 406, 3887-3894.

  35. Jiang G., Wang L. and Chen W. (2007) Studies on the preparation and characterization of gold nanoparticles protected by dendrons. Mater. Lett. 61, 278.

  36. Jimenez V.L., Leopold M.C., Mazzitelli C., Jorgenson J.W., and Murray R.W. (2003) HPLC of Monolayer-Protected Gold Nanoclusters. Anal. Chem. 75, 199-206.

  37. Kubrakova I.V., Kiseleva M.S. (2016) Microwave synthesis of nanosized model substances and sorption materials. Application to geochemical research. Geochem. Int. 54(13), 1261-1269.

  38. Kubrakova I.V., Nabiullina S.N., Tyutyunnik O.A. (2020) Noble metal nanoparticles functionalized by natural asphaltenes as model phases for geochemical research. Mendeleev Commun. 30, 815-816.

  39. Liu W., Chen M., Yang Yi., Mei Yu., Etschmann B., Brugger J., Johannessen B. (2019) Colloidal gold in sulphur and citrate-bearing hydrothermal fluids: An experimental study. Ore Geology Reviews. 114, 103142.

  40. Malejko J., Świerżewska N., Bajguz A., Godlewska-Żyłkiewicz B. (2018) Method development for speciation analysis of nanoparticle and ionic forms of gold in biological samples by high performance liquid chromatography hyphenated to inductively coupled plasma mass spectrometry. Spectrochim. Acta Part B. 142, 1-7.

  41. Migdisov A.A., Guo X., Xu H., Williams-Jones A.E., Sun C.J., Vasyukova O., Sugiyama I., Fuchs S., Pearce K., Roback R. (2017) Hydrocarbons as ore fluids. Geochem. Persp. Let. 5, 47-52.

  42. Mikhlin Yu., Likhatski M., Karacharov A., Zaikovski V., Krylov A. (2009) Formation of gold and gold sulfide nanoparticles and mesoscale intermediate structures in the reactions of aqueous HAuCl4 with sulfide and citrate ions. Phys. Chem. Chem. Phys. 11(26), 5445-5454.

  43. Panyabut T., Sirirat N., Siripinyanond A. (2018) Use of electrothermal atomic absorption spectrometry for size profiling of gold and silver nanoparticles. Anal. Chim. Acta 1000, 75-84.

  44. Saldan I., Semenyuk Y., Marchuk I., Reshetnyak O. (2015) Chemical synthesis and application of palladium nanoparticles. J. Mater. Sci. 50(36), 2337-2354.

  45. Saunders J.A., Burke M. (2017) Formation and Aggregation of Gold (Electrum) Nanoparticles in Epithermal Ores (Review). Minerals 7(163), 11.

  46. Simakin A., Salova T., Borisova A.Y., Pokrovski G.S., Shaposhnikova O., Tyutyunnik O., Bondarenko G., Nekrasov A., Isaenko S.I. (2021) Experimental study of Pt solubility in the CO-CO2 fluid at low f O2 and subsolidus conditions of the ultramafic-mafic intrusions. Minerals. 11(2), 225.

  47. Tagirov B.R., Baranova N.N., Zotov A.V., Akinfiev N.N., Polotnyanko N.A., Shikina N.D., Koroleva L.A., Shvarov Yu.V., Bastrakov E.N. (2013) The speciation and transport of palladium in hydrothermal fluids: Experimental modeling and thermodynamic constraints. Geochim. Cosmochim. Acta. 117, 348-373.

  48. Tagirov B.R., Trigub A.L., Filimonova O.N., Kvashnina K.O., Nickolsky M.S., Lafuerza S., Chareev D.A. (2019a) Gold transport in hydrothermal chloride-bearing fluids: insights from in-situ X-ray absorption spectroscopy and ab initio molecular dynamics. ACS Earth and Space Chemistry. 3(2), 240-261.

  49. Tagirov B.R., Filimonova O.N., Trigub A.L., Akinfiev N.N., Nickolsky M.S., Kvashnina K.O., Chareev D.A., Zotov A.V. (2019b) Platinum transport in hydrothermal chloride-bearing fluids and melts: insights from in-situ X-ray absorption spectroscopy and thermodynamic modelling. Geochim. Cosmochim. Acta. 254, 86-101.

  50. Williams-Jones A.E., Bowell R.J., Migdisov A.A. (2009) Gold in solution. Elements. 5(5), 28-287.

Дополнительные материалы отсутствуют.