中國科學家首次在納米尺度上呈現黃金形成的動態過程

近日，中國科學家利用原位液相透射電子顯微鏡技術，首次從納米尺度原位報道了自然界中黃金納米顆粒在黃鐵礦表面形成的動態過程，并提出了一種黃鐵礦誘導金沉淀的新機制。研究發現，在黃鐵礦與水界面處存在一種特殊的“致密液體層”，它如同一座“納米工廠”，即使在金濃度極低（僅十億分之幾）的流體中，也能有效催化金的成核、生長與富集，為理解金礦成因提供了全新視角。相關文章將于本周在《美國國家科學院院刊》（PNAS）正式上線，公眾可通過此鏈接關注上線動態：https://doi.org/10.1073/pnas.2517918123。

熱液成礦與表生富集過程中致密液體層內金富集的示意圖

黃鐵礦誘導金沉淀是形成高品位金礦的關鍵環節，但其界面動態機制尚不明確。以往研究多依賴反應后的離線分析，難以捕捉金沉淀的瞬時過程與機制。本研究在排除溶解氧和電子束干擾的前提下，通過原位液相透射電子顯微鏡等多尺度、多手段聯用技術，實時觀測了黃鐵礦與10 ppb（十億分比濃度）的極低濃度含金溶液的反應過程。結果顯示，在兩者接觸約13分鐘后，黃鐵礦周圍形成了一層穩定的“致密液體層”。約20分鐘后，該層內開始出現黃金納米顆粒，并隨時間推移逐漸增多、長大。這一發現為揭示金在黃鐵礦表面的形成過程提供了關鍵依據。

該機制同時適用于熱液型金礦床（如造山型、卡林型及淺成低溫熱液型）和表生金富集過程（圖2）。在熱液型金礦床中，熱液流體與大氣降水混合可形成氧化的含金流體，它們與成礦前黃鐵礦相互作用后可導致金沉淀。在表生過程中，天然水可淋濾并富集形成低濃度（ppb級）含金流體，同樣在與黃鐵礦反應時觸發金沉淀。

本次研究發現挑戰了“金主要源自深部熱液流體”的傳統觀點，不僅為理解熱液型金礦床和表生環境中金的超常富集提供了微觀動力學觀察，也為闡釋自然界中納米顆粒驅動的礦化過程開辟了新路徑。從應用角度看，該機制對綠色浸金工藝中的界面調控也具有重要指導意義。

據悉，該研究由中國科學院廣州地球化學研究所研究員朱建喜和鮮海洋、江西省科學院副研究員唐紅梅、廈門大學教授廖洪鋼及東華理工大學副教授鄧騰等合作完成。得到了國家自然科學基金（42202041）、江西省自然科學基金（20242BAB20136）、廣東省基礎與應用基礎研究基金杰出青年項目（2022B1515020007）及江西省科學院研究項目（2022YSBG22017和2023YJC2010）的聯合資助。

（中國日報廣東記者站 記者：李文芳 實習生：陳玲儀）