自然金

自然金（nativegold），是一种自然产生的金元素矿物。化学成分为金（Au），此外常含银（Ag）、铜（Cu）、铁（Fe）、铂（Pt）、钯（Pd）、铱（Ir）、铋（Bi）、碲（Te）、硒（Se）等元素。因形状酷似狗的头形，又名狗头金。狗头金通常由自然金、石英和其他矿物集合体组成，但多数通称这种天然块金为狗头金。属于等轴晶系。发育良好的晶体常见单形有立方体、八面体、菱形十二面体等，晶体多呈不规则显微粒状，尚可见树枝状、鳞片状、纤维状，其颜色变化与金的成色密切相关，高成色的金呈深黄至黄色，并带有浅红色调，一般成色的金为深黄色至黄白色，低成色的金呈淡绿色。其相对密度15.6-18.3；硬度为2.5-3。自然金主要产于高、中温热液成因的含金石脉中，或产于火山岩系与火山热液作用有关的中、低温热液矿床中。

自然金按粒度可分为可见金和不可见金；按形成原因，可分为原生型和原生改造型；按嵌布类型可分为包体金、晶隙金、裂隙金和连生金。世界著名产地有南非的威特沃特斯兰德、美国的加利福尼亚州和阿拉斯加州、澳大利亚的新南威尔士州、加拿大的安大略省、俄罗斯的乌拉尔和西伯利亚地区等地。中国的山东省、黑龙江省和湖南省等地均有产出。

自然金能用于提炼单质金，金具有极高的化学稳定性、很高的导电性和导热性。因此，它被大量运用于火箭、核反应堆、超音速飞机、各种工业设备的零件制造中。除工业领域外，自然金在工艺、医学等方面均有较大应用。此外，黄金作为一种天然的货币，被广泛用于投资和储备，具有重要的经济意义。

名称来源

自然金（nativegold）是自然产生的金元素矿物，一种产自脉矿或砂矿的自然金块，因形状酷似狗的头形，又名狗头金。狗头金是天然产出、质地不纯、颗粒大而形态不规则的块金。它通常由自然金、石英和其他矿物集合体组成，多出现于残坡积型砂金矿河谷型及阶地型砂金矿等表生环境中，也有人以其形似马蹄，称之为马蹄金，但多数通称这种天然块金为狗头金。产于原生矿床中的自然金俗称山金，它主要产于含金石英脉或蚀变岩脉中，故又称为脉金；产于砂矿中的金俗称砂金。

主要特性

化学组成

自然金是一种自然元素矿物，其主要成分为金（Au）。作为金的最主要矿物原料之一，自然金常含有银和微量铜。当含银达到10％时，自然金被称为银金矿。除了混杂脉石外，金本身也含有多种宏量和微量元素组分，其比例各异。自然金和砂金的杂质组分主要以同一亚族的银（Ag）为主，其次为铜（Cu），其他杂质元素的含量与矿源相关，或具有区域性特征。例如，中国的孔隆沟地区自然金含有铋（Bi）、汞（Hg），益阳自然金含有铬（Cr），甚至有些富含铂族或含放射性元素。对一些自然金和砂金内外部组分的检测表明，它们的杂质组分并非恒定不变。随着时间的推移，一些在氧化带内比较活跃的元素，如汞（Hg）、硫（S）、铁（Fe）、锰（Mn）、（U）、碳（C）等，将会从块金和光卤石中消失。因此，这些短暂存在的元素可能是初始金和砂金的特征，或者反映了形成条件的长期稳定性。

理化特征

自然金颜色变化与成色密切相关，高成色的金呈现深黄至黄色，有时呈现浅红色调，一般成色的金呈现深黄色、黄色至黄白色，而低成色的金则呈现淡绿色，条痕颜色均为金黄色。金的黄色是由于相对论效应导致5d电子结构的变化，从而发生费米级电子跃迁。相对论性的键收缩也使金的密度增大高达18%。无相对论效应的金将具有银的金属白色外表。

自然金密度大，硬度低，具有强延展性，可以拉成直径仅为2微米的细丝，也可以压成仅有1/10000毫米厚的薄片。当金被镀成0.02微米厚的薄膜时，表现出金属的特异性能，既具有良好的导电性和导热性，又具有绝缘屏蔽的特性。金的硬度在2.5至3之间，比重为19.3。金不溶于酸，但可以溶于王水、氰化钾和氰化钠溶液，与汞反应生成金汞齐。金是无磁性的，其熔点介于1063.69℃至1069.74℃之间，沸点约为2600℃。

自然金的粒度是其生成条件的重要标志，其特点是变化巨大。在同一矿床中，甚至同一光片中的金粒度也可能相差数倍、数十倍甚至数百倍。这主要是因为自然金是由金属组成的晶格，金属键并无饱和性和方向性，这给金的粒度任意改变创造了条件。影响金的粒度大小的因素包括矿化深度、成矿温度、重结晶作用和载金矿物种类等。一般来说，从矿床的深部到地表，金的粒度呈逐渐增大的趋势。在高温条件下形成的金矿物比低温条件下形成的金矿物更细小。在同一矿床中，早期金矿物的粒度通常比晚期金矿物更细小，而与其他金矿物同时形成的金则更细小。

结构特征

自然金属立方晶系，其空间群为Fm3m，晶格参数a0为0.4078纳米，原胞中原子数目为4，表现为铜型结构。其晶体结构呈现六八面体晶类，3L 4 L 3 6L 2 9PCD对称型。完整的自然金晶体相对罕见。通常表现为多种单形，包括立方体、菱形十二面体、八面体以及四六面体、四角三八面体等形态。尽管自然金的单体形态极为复杂，但可归纳为三种基本形态：粒状、片状和树枝状。此外，自然金也常以（111）晶面为双晶出现，同时也可见平行连生晶形。其晶体常呈不规则粒状，也可形成团块状、薄片状、鳞片状、网状、树枝状、纤维状和海绵状集合体。

影响金矿物形态的因素众多，主要包括地质成因、载金矿物成分和数量。地质成因是决定金矿物空间结构的关键因素。一般来说，金矿物主要呈细粒等轴状或浑圆状，因此静压力作用占主导地位。当地壳的应力大大超过静压力时，金粒沿应力方向生长，形成片状、板状、纤维状等形态。

随着金矿物从深部向地表过渡，晶体形态逐渐发生畸变，主要表现为拉长和片化作用的增加。这主要是由于含量增加的非均一性杂质银、压力差和溶液沸腾等因素的影响所致。一般来说，生成于中、深金矿床的金矿物通常呈现与菱形十二面体形成聚形的立方八面体。在深成矿床中，金矿物的形态通常为八面体，而近地表的金矿物形态则更为复杂，常见片状、树枝状和纤维状等形态。

形成原因

自然金主要产于高、中温热液成因的含金石脉中，或产于火山岩系与火山热液作用有关的中、低温热液矿床中。

其中中、低温热液矿床自然金形成过程主要是含矿热液的弱酸性使赋矿岩石中的含Fe（铁）碳酸盐矿物溶解，释放Fe和Ca（钙）进入含矿热液体系；接下来溶解Fe的大量硫化物和溶解的Fe、Ca形成铁白云石、方解石，导致含矿热液中Au（金）过饱和而发生沉淀，形成自然金颗粒。

分布区域

世界著名产地有南非的威特沃特斯兰德、美国的加利福尼亚州和阿拉斯加州、澳大利亚的新南威尔士州、加拿大的安大略省、俄罗斯的乌拉尔和西伯利亚地区等地。中国的山东省、黑龙江省、和湖南省等地均有产出。世界上最大的一块自然金发现于1858年，产地是澳洲西部的巴拉喇脱金矿，它的重量为83.95公斤。

历史

埃及人早在距今1万年前就已经开始使用黄金制作装饰品。尼罗河至红海地带不仅有沙金，也有原生金矿。中原地区在距今4000多年前就掌握了黄金的淘洗、冶炼、加工技术，商朝时已出现了金箔装饰，西周中晚期已广泛使用了镏金的铜、银玉带钩。公元前7世纪乌拉尔图王国人制作的带翼狮身人面铜像就镶嵌了黄金和宝石。据德国克维林格教授统计，截止到公元1世纪前，非洲约生产了黄金4185吨。

公元8~9世纪阿拉伯商人在亚、欧、非三大洲，大量收购砂金及宝石。从1493年开始到16世纪，美洲的黄金业发展迅速，美洲的黄金产量占全世界产量的三分之二。19世纪时伊朗人用37 千克黄金制作了一台地球仪，该世纪是世界黄金史上的转折点。俄罗斯、澳大利亚、美国、南非、加拿大相继发现了大型金矿并重视开发金矿资源，化法提金工艺的发明大大促进了黄金生产的发展，产量有较大幅度的增长。

应用领域

自然金并不是一种直接应用的产品，而是作为金属提取工业的重要原材料，经过加工后才能得到各种金制品。

在工业中应用

自然金具有极高的化学稳定性、很高的导电性和导热性。金作为焊接金属用于接缝和接点的焊接，那里在高温条件下必须具有很高的强度和抗氧化性能(其中包括喷气发动机、火箭、核反应堆、超音速飞机、各种工业设备的零件制造)。它还用来制造天文钟和电流计的游丝、金属碳化物的接点、人造丝的抽丝模，金是各种金属仪表和关键零件理想的抗腐蚀镀料。为了从发往宇宙空间的仪器表面反射热和光，为了制造仪器中用红外线烘干的反射镜高压无线和有线仪表中的电接点导线零件，常采用镀金。

在工艺中应用

自然金能轧成极薄的片和拉成极细的丝的性质使它被用来为各种木料、陶器、玻璃、瓷器制品和建筑物中的某些部位镀金(金箔)，为在织物上绣花制备金丝。一克金可碾轧成数十万分之一毫米厚的薄片达28m 2 或拉成长2km的细丝。从极古老的年代起金就被用于制造首饰(各种饰物、奖章等）。

黄金饰品的分类，按照分类原则的不同，有多种分类方法，纹饰分类法是黄金分类方法中的一个类别。此外，按价值还可以分为高档、中档和低档三个类别。但是市场上的黄金饰品往往不采取此分类方法，因为黄金饰品的分类有严格的国家标准。根据国家标准GB11887中的规定，黄金饰品的分类主要依据是含量，千足金--含量为99.9%，俗称三个9；足金--含量为99.0%以上，俗称两个9；18K--含量为75.0%，K金的颜色有多种，通常分为黄、红、白三色。其中白色K金，实际上是黄金与、锌、铜等元素的合金。

在医学中应用

纳米金是指直径在0.5~250nm的金超微粒子，因其具有量子效应、表面效应和宏观量子效应，在生物医药等诸多领域中得到了广泛应用。在医药领域中，纳米金已经广泛用于疾病诊断，药物检测，细胞，成像等方面，纳米金自身具有一定生物活性，同时具有光热效应，也可以作为载体负载药物以上3种方式均可开发新的药物，用于疾病的治疗研究。纳米金已经用于艾滋病、肿瘤、帕金森病等疾病的治疗研究中。此外，金也广泛应用于牙科治疗中。

在市场中的应用

黄金的货币角色是由其货币属性决定的，可以说黄金是天然的货币，这是由于黄金特殊的性质，黄金的稀少和黄金在人类文明发展中起到的巨大作用，以及对人们根深蒂固的影响所决定的。历史上，黄金非货币化之前，在第一枚金币出现之后，黄金作为交易的媒介已有3000多年的历史。在1717年黄金成为英国货币制度的基础上，至19世纪末期，欧洲国家已广泛实行了金本位制度。美国于1900年实行金本位制度。在国际方面，黄金自由进出口，用以结算国际收支差额；黄金由收支出现逆差的国家流入收支出现顺差的国家。随着时代的发展，尽管黄金的货币功能减弱，但在国际贸易中仍旧发挥重要作用，黄金是国家贸易最后结算的工具。

矿物开采

勘探

磁法

磁法是早期应用在金矿勘查中的技术方法，磁测填图能够快速、有效地查明金矿所在区域的岩性和构造特征，了解隐伏的控矿岩体、构造和含矿蚀变、破碎带的分布。

电法

电法勘探技术是金矿床勘查中最常用的一种方法，利用电法勘探技术可以追踪含硫化物的矿化带，圈定控矿构造和蚀变带填图。

重力

重力勘探在金矿勘查领域中的应用虽然不如磁法勘探应用广泛，但是重磁联合勘探在南非威特沃特斯兰德平原许多新矿床发现过程中起到了重要的作用，应用重力勘探技术主要目的是划分区域地质构造和圈定控矿地质体。不论何种类型的金矿，矿体与围岩密度均具有明显的差异，且矿石品位越高、密度差异越大。

地震

利用反射地震方法探测硬岩特征和直接探测矿产资源仍然处在初级阶段，但是高分辨率反射地震在精细解释金属矿控矿构造、追踪含矿层位、甚至直接发现深部(大于1000m)矿体方面逐渐显示出巨大的优势。

开采方式

为了有计划、有步骤地开采金矿，首先将金矿床划分成开采单元，通常划分为井田、阶段和矿块，其中矿块是最基本的开采单元。在选择开采顺序时，优先考虑矿石品位高、可选性好、基建工程少且运输供水、供电等条件优越的井田。阶段中矿块的回采顺序通常分为前进式、后退式和混合式，其中后退式用得较多，因为其投资少、投产快、便于探矿且安全性好的特点。

开采步骤

金矿开发包括开拓、采准与切割以及回采三个主要阶段。开拓阶段旨在建立运输、通风、排水、供水等系统，通达矿体，并形成开采所需的基础设施，如竖井、斜井、平硐等。采准与切割阶段涉及掘进巷道，将矿体划分成独立的开采单元，并建立必要的通风、出矿、人行、材料运输系统。回采阶段则是在已划分好的矿块或矿壁中进行采矿工作，包括崩矿、矿石搬运和地压管理，若采用两步骤开采，还需包括矿柱回采。

品质鉴定

鉴别自然金纯度有多种方法，这些方法有不同的优缺点，可以互相弥补，综合使用。

颜色和试金比较法

自然金的颜色是所含成分和纯度的反映，在试金石上对比自然金颜色，是一种鉴别纯度高低的简单实用的方法。中国明朝时代对不同纯度的金已有总结性记载:“其色七青八黄九紫十赤，以赤为足色金也”(曹昭著《新增格古要论》，1938年成书，1456-1459王佐增订)，其后的《本草纲目》( 李时珍，1596)和《天工开物》( 宋应星，1637)都有记载。七指七成，即十分之七，相当于70%的含金量。

火试金分析法

测定金的火试金法主要为铅试金法，试样与氧化铅等配料高温熔融后，得到铅捕集金银的铅扣，铅扣经灰吹得金银合粒，合粒经硝酸分金后，以滴定法或重量法分别测定金和银。

滴定法和光度法

滴定法可测定载金炭、金箔及亚硫酸金钠中的金含量。

硫代米蚩酮 (TMK)光度法可测定各种分析对象中的金，主要采用不同的试样处理方法和富集方法。

原子光谱分析法

原子光谱分析法(AAS、AES、MS，XRF)是测定金相对普遍的方法。该方法主要根据分析对象的情况，采取不同的溶解试样、分离富集等手段，把欲测的金转入相应的介质中，然后根据含金量的高低，选择适当仪器进行测定。

其他分析法

极谱法连续测定贵金属的研究，先用D290大孔阴离子树脂分离富集贵金属后，在1mol/L 氢氧化钠底液中，起始电势 0.20V，在阴极扫描作金的峰电流质量浓度曲线(一阶导数波)进行测定，金的线性范围0.1~1000μg/mL，回收率90%~106%，RSD为1.9%~4.9%。

纯金及金合金测定

2010年国家标准化管理委员会颁布了三种高纯金中杂质含量的测定方法:GB/T25934.1-2010，乙酸乙酯萃取分离，ICP- 月桂醇聚醚硫酸酯钠法测定杂质元素；GB/T25934.2-2010，ICP-MS-标准加入校正-内标法测定杂质元素；GB/T25934.3-2010，乙醚萃取分离，ICP-AES测定杂质元素，这三项标准在2011年9月1日实施，对高纯金的质量监控，规范市场流通起到了积极作用。