МEДЬ

                                _Введение

   Медь (лат.Cuprum)  - химический элемент.  Один из семи металлов,из-
вестных с глубокой древности.  По некоторым археологическим  данным  -
медь была хорошо известна египтянам еще за 4000 лет до Р.Хр.  Знакомс-
тво человечества с медью относится к более ранней эпохе,чем с железом;
это  объясняется  с одной стороны более частым нахождением меди в сво-
бодном состаянии на поверхности земли, а с другой - сравнительной лег-
костью получения ее из соединений.  Древняя Греция и Рим получали медь
с острова Кипра (Cyprum),откуда и название ее Cuprum.  Особенно  важна
медь для электротехники.
      По электропроводности медь занимает второе место среди всех  ме-
таллов,  после  серебра.  Однако в наши дни во всем мире электрические
провода,  на которые раньше уходила почти половина выплавляемой  меди,
все чаще делают из аллюминия. Он хуже проводит ток, но легче и доступ-
нее.  Медь же, как и многие другие цветные металлы, становится все де-
фицитнее.Если  в  19 в.  медь добывалась из руд,  где содержалось 6-9%
этого элемента, то сейчас 5%-ные медные руды считаются очень богатыми,
а  промышленность  многих  стран перерабатывает руды,  в которых всего
0,5% меди.
    Медь входит в число жизненно важных микроэлементов.  Она участвует
в процессе фотосинтеза и усвоении растениями азота,  способствует син-
тезу сахара,  белков,  крахмала,  витаминов.  Чаще всего медь вносят в
почву  в виде пятиводного сульфата - медного купороса.  В значительных
количествах он ядовит,  как и многие другие соединения меди,  особенно
для  низших  организмов.  В  малых же дозах медь совершенно необходима
всему живому.

  _Химические и физические свойства элемента,определяющие его миграцию.

   Медь -  химический элемент I группы периодической системы Менделее-
ва;атомный номер 29,  атомная масса 63,546. По геохимической классифи-
кации В.М.  Гольдшмидта,медь относится к  6халькофильным  0элементам с вы-
соким сродством к S,Se,Te, занимающим восходящие части на кривой атом-
ных объемов;  они сосредоточены в нижней мантии, образуют сульфидноок-
сидную оболочку.  Халькофилы имеют  ионы  с  18-электронной  оболочкой
(также как Zn,Pb,Ag,Hg,Sb и др.)
   Вернадским в первой половине 1930 г были проведены исследования из-
менения изотопного состава воды,  входящего в состав разных минералов,
и опыты по разделению изотопов под влиянием  биогеохимических  процес-
сов,  что и было подтверждено последующими тщательными исследованиями.
Как элемент нечетный состоит из двух нечетных изотопов 63 и 65 На долю
изотопа  Cu(63) приходится 69,09%  ,  процентное содержание изотопа Cu
(65) - 30,91%.  В соединениях медь проявляет валентность +1  и  +2,из-
вестны также немногочисленные соединения трехвалентной меди.
   К валентности 1  относятся  лишь  глубинные  соединения,  первичные
сульфиды и минерал куприт - Cu 42 0O.  Все остальные минералы, около сотни
отвечают валентности два. Радиус одноволентной меди +0.96, этому отве-
чает  и эк - 0,70.Величина атомного радиуса двухвалентной меди - 1,28;
ионного радиуса 0,80.
   Очень интересна величена потенциалов ионизации: для одного электро-
на - 7,69,  для двух - 20,2.  Обе цифры очень велики, особенно вторая,
показывающая большую трудность отрыва наружных электронов. Одновалент-
ная медь является равноквантовой и потому ведет к бесцветным  солям  и
слабо  окрашенным  комплексам,  тогда как разноквантовя двух валентная
медь характеризуется окрашенностью солей в соединении с водой.
   Медь - металл сравнительно мало активный.  В сухом воздухе и кисло-
роде при нормальных условиях медь не окисляется.  Она достаточно легко
вступает в реакции с галогенами, серой,селеном. А вот с водородом, уг-
леродом и азотом медь не взаимодействует даже при  высоких  температу-
рах.  Кислоты,  не  обладающие  окислительными свойствами,  на медь не
действуют.
   Электроотрицательность атомов - способность при вступлении в соеди-
нения  притягивать   электроны.Электроотрицательность   Cu 52+    0-   984
кДЖ/моль,  Cu 5+ 0-753  кДж/моль.  Элементы  с резко различной ЭО образуют
ионную связь,  а элементы с близкой ЭО -  ковалентую.Сульфиды  тяжелых
металлов имеют промежуточную связь,  с большей долей ковалентной связи
( ЭО у S-1571,Cu-984,Pb-733).Медь является амфотерным элементом -  об-
разует в земной коре катионы и анионы. По расчетам Г.А.Голевой,в силь-
нокислых водах зоны окисления медных месторождений Cu находится в фор-
ме   Cu 52+    0(14-30%),CuHSO 44 5+ 0(1-25%),недиссоциированныой  молекулы  Cu-
SO 50 44 0(70-90%).В щелочных хлоридно-гидрокарбонатных водах зоны  востано-
вительных  процессов  Cu находится в формах CuCO 43 50  0(15-40%),Cu(CO 43)2 52-
(5-20%),Cu(OH) 5+   0(5-10%).B  кислых  хлоридных  водах   нефтегазоносных
структур  преобладает анион Cu(OH) 43 5-  0(45-65%),хотя имеются и катионные
формыCu 5+ 0(20-46%),CuCL 5+ 0(20-35%).
   Некоторые термические  свойства  меди.Температура плавления-1083 C;
температура кипения- 2595 C;плотность-8,98 г/см 53 0.

               Среднее содержание меди в различных геосферах.

    в земной коре составляет  5,5*10 5-3 0(вес %)
    литосфере континентальной 2*10 5-3
    гранитной оболочки        3*10 5-3
    в живом веществе          3,2*10 5-4
    в морской воде            3*10 5-7
    хондриты                  1*10 5-2
    ультраосновные            2*10 5-3
     (дуниты и др.)
    основные                  1*10 5-2
     (базальты,габбро и др.)
    средние                   3,5*10 5-3
     (диориты,андезиты)
    кислые                    2*10 5-3
     (граниты,гранодиориты)
    щелочные                  5*10 5-4

        Среднее содержание меди в осадочных породах.

             глины - 4,5*10 5-3
             сланцы - 4,5*10 5-3
             песчаники - 0,1*10 5-3
             карбонатные породы - 0,4*10 5-3

     Среднее содержание меди в глубоководных осадках.

             известковистые - 3*10 5-3
             глинистые - 2,5*10 5-2

Вывод:содержание меди больше в основных породах,чем в кислых.

      _Минералы.

   Медь входит более чем в 198 минералов, из которых для промышленнос-
ти важны только 17,преимущественно сульфидов, фосфатов, силикатов,кар-
бонатов,сульфатов.  Главными  рудными  минералами являются халькопирит
CuFeS 42 0,ковеллин CuS,борнит Cu 45 0FeS 44, 0халькозин Cu 42 0S.

     Окислы: тенорит          ,куприт
     Карбонаты: малахит          ,азурит
     Сульфаты: халькантит         ,брошантит
     Сульфиды: ковеллин           ,халькозин            ,халькопирит,
               борнит

   Чистая медь - тягучии,вязкий металл  красного,  в  изломе  розового
цвета,  в очень тонких слоях на просвет медь выглядит зеленовато-голу-
бой.  Эти же цвета,  характерны и для многих соединений  меди,  как  в
твердом состаянии, так и в растворах.
   Понижение окраски при повышении валентности видно из следующих двух
примеров:

                CuCl - белый               Cu 42 0O - красный
                CuCl 42 0+H 42 0O - голубой        CuO  - черный

   Карбонаты характеризуются синим и зеленым цветом при условии содер-
жания  воды,  чем намечается интересный практический признак для поис-
ков.
   Практическое значение имеют:  самородная медь,  сульфиды, сульфосо-
ли,и карбонаты(силикаты).
   С.С.Смирнов так характеризует парагенетические ряды меди:
      при окислении сульфид - куприт + лимонит (кирпичная медная руда)
- мелаконит (смоляная медная руда) - малахит + хризоколла.

                             _Геохимия меди.

   Из приведенной характеристики ионов вытекает общии тип миграции ме-
ди:  слабая миграция ионов w=1 и очень сильная - ионов w=2 с рядом до-
вольно легко растворимых солей галоидов и аниона(So 44 0);  равным образом
осаждаемость     благодаря      активной      поляризации      ионами:
(Co 43 0),(SiO 44 0),(PO 44 0), (AsO 44 0).
   Типы распределения и концентрации меди весьма многочисленны и  раз-
нообразны.  Мы можем выделить шесть главных типов, причем в основе бу-
дут лежать следующие гохимические положения:
    1) легкое  отщепление  меди из магм с переходом в пневматолиты еще
при дифференцации основных пород и даже может быть при  ликвации  уль-
траосновных;
    2) при гидротермальном процессе главное осаждение меди  в  геофазы
прцессов G-H, т.е. около 400-300 50 0;
    3) в гипергенной обстановке фиксация меди преимущественно анионами
(So 43 0),(SiO 43 0) при общей большой миграционной способности меди (особенно
в виде легкорастворимого сульфата).
     С.С. Смирнов характеризует миграцию так: "миграция меди тем более
облегчается, чем выше в рудах отношение серы к меди, чем менее активна
обстановка, чем менее влажен климат и чем более проницаема рудная мас-
са".

     Рассмотрим более подробно геохимическую миграцию элемента.

   В гидротермах Cu мигрирует в форме различных комплексов Cu 5+  0и  Cu 52+
и концентрируется на геохимических барьерах в виде халькопирита и дру-
гих сульфидов (меднопорфировые,медноколчеданные и др. месторождения).
   В поверхностных  водах  обычно содержится n*10 5-6  0г/л Cu,  что соот-
ветствует коэффиценту водной миграции 0,n.  Большая часть Cu мигрирует
с  глинистыми  частицами,  которые энергично ее адсорбируют.  Наиболее
энергично мигрирует в сернокислых водах зоны окисления сульфидных руд,
где  образуется  легко растворимый CuSO 44 0.  Содержание Cu в таких водах
достигает n г/л,  на участках месторождений возникают купоросные ручьи
и озера.
   Однако такая миграция непродолжительна:  при  нейтрализации  кислых
вод на барьере Д1 осождаются вторичные минералы Cu,  она адсорбируется
глинами,  гидроксидами марганца,  гумусом, кремнеземом. Так образуется
повышенное содержание меди в почвах и континентальных отложениях ланд-
шафтов на участках месторождений. Медь здесь активно вовлекается в би-
ологический круговорот,  появляются растения, обогощенные медью, круп-
ные  размеры  приобретают  моллюски  и  другие  животные   с   голубой
кровью.Многие растения и животные плохо переносят высокие концентрации
меди и болеют.
    Значительно слабее  миграция  Cu  в ландшафтах влажного климата со
слабокислыми водами.  Медь здесь частично выщелачивется из  почв.  Из-
вестны болезни животных а растений,  вызванные недостатком меди.  Осо-
бенно бедны Cu пески и трфянники,  где эффективны медные  удобрения  и
подкормка животных.
   Медь энергично мигрирует и в пластовых водах, откуда она осаждается
на восстановительном сероводородном барьере. Эти процессы особенно ха-
ракткрны для красноцветной формации,  к которым приурочены месторожде-
ния и рудопроявления типа "медистых песчаников".

         _Основные типы генезиса наиболее крупных месторождений.

 1) В ультраосновных породах и наритах вместе с пирротином и, следова-
тельно, в ассоциации с никелем, кобальтом, частично с палладием. Обыч-
но халькопирит является последним сульфидом в этом ряду кристаллизации
и следовательно приурочен преимущественно или  к  эндоконтактовым  или
даже к экзаконтактовым зонам.
 2) Выделение меди в пустотах мелафиров и вообще в основных  эффузивах
вместе с циолитами в начале геофазы H.
 3) Выделение пирита вместе с халькопиритом из дериватов гранодиорито-
вой магмы и связанных с ними альбитофиров.Колчиданные линзы с цинком и
золотом (например Урал).
 4) Медно-жильный  комплекс в связи с кислыми гранитами,  с выделением
меди в геофазах G-H,  между комплексами Au-W-B и B-Zn-F.  К этому типу
относятся ивзрывные месторождения меди в парфировых рудах и во вторич-
ных кварцитах.  В этом случае интересна связь с молебденом и бором.Ок-
варцевание с выносом всех катионов, очевидно, перегретыми гидролизиру-
ющими водами и эманациями.  Генетический тип представляет огромный ин-
терес,  но самый ход процесса остается не ясным.  Большое промышленное
значение, несмотря на низкое содержание (1-2%)Cu.
 5) Контактный тип кислых и гранодиоритовых магм обычно во вторую фазу
коктактового  процесса  накопления  гранато-пироксенного   скарна;медь
обычно накапливется в геофазы G-H с молебденитом,  пиритом,  шеелитом,
иногда гематитом среди магнитита более ранней кристаллизации. Этот тип
в  небольших  количествах всегда присутствует в контактных магнетитах.
Очень типичен для Срдней Азии (Тянь-Шань).
 6) Очень  многочисленна и своеобразна осадочные скопления меди в пес-
чаниках,  сланцах, песках, битуминозных осадках. Весьма возможен в от-
дельных  случаях  билогический процесс образования (Мансфильд в Тюрин-
гии,пермские песчаники в Приуралье).  Геохимически изучен плохо. Инте-
ресна связь с молебденов, хромом, ванадий, обуславливающие особые руд-
ные концетрации.  Иногда наблюдаются корелляция между Cu и С;  однако,
далеко не всегда и, как показали исследования А.Д.Архангельского, наи-
большие концентрации меди вызваны чисто химическими процессами.

                Четыре типа колчеданных месторождений:

    1. Месторождения Кипорского и Уральского типа

        отношение Pb:Zn:Cu  -  1:10:50

    2. Рудно-Алтайский      -  1:3:1

    3. Малый Кавказ         -  1:5:10

    4. Курака               -  1:4:1

 (схема строения колчеданного месторождения  см. рис 1)
   К зонам  химического  выветривния относятся медно-сульфидные место-
рождения (строение зоны окисления медно-сульфидных  месторождений  см.
рис 2)