黃金如何“長(zhǎng)”出來(lái)？中國(guó)科學(xué)家首次揭示納米尺度動(dòng)態(tài)過(guò)程

封面新聞?dòng)浾?車家竹 綜合報(bào)道

作為稀有金屬和貴金屬，也是全球金融儲(chǔ)備的硬通貨，黃金“廣受追捧”，與黃金相關(guān)機(jī)制的研究也備受學(xué)界關(guān)注。

日前，中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所聯(lián)合江西省科學(xué)院、廈門大學(xué)、東華理工大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們，利用原位液相透射電子顯微鏡技術(shù)，首次從納米尺度原位報(bào)道了自然界中金納米顆粒在黃鐵礦表面形成的動(dòng)態(tài)過(guò)程，并提出了一種黃鐵礦誘導(dǎo)金沉淀的新機(jī)制。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是：黃金可以“長(zhǎng)”出來(lái)。

熱液成礦與表生富集過(guò)程中致密液體層內(nèi)金富集的示意圖。

實(shí)驗(yàn)中，黃金不在“真金不怕火煉”中誕生，而是從一塊平凡礦石的表面，靜靜地“生長(zhǎng)”出來(lái)。科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，在黃鐵礦與水界面處存在一種特殊的“致密液體層”，其如同一座“納米工廠”，即使在僅十億分之幾的金濃度極低的流體中，也能有效催化金的成核、生長(zhǎng)與富集，為理解金礦成因提供了全新視角。同時(shí)，這也是礦物表界面科學(xué)研究的一個(gè)重要新進(jìn)展。

那么你可能會(huì)問(wèn)，為何要將對(duì)黃金的視角轉(zhuǎn)到“地下”？其實(shí)，地球上的黃金儲(chǔ)量非常大，科學(xué)家估算約有48億噸。如果在全球平均分配，每個(gè)人都能得到大約600公斤的黃金。然而現(xiàn)實(shí)是，黃金按克計(jì)價(jià)，非常稀有。這是因?yàn)榈厍蛏?9%的黃金都被封存在地下2000多公里的地核中。地球上的黃金誕生在太陽(yáng)系出現(xiàn)之前的宇宙極端事件——超新星爆發(fā)或中子星合并。當(dāng)?shù)厍蜻€是一顆熾熱熔巖的時(shí)候，塵埃中密度極高的黃金，就像沉入海底的寶藏，絕大多數(shù)聚集到了地球深處。以前人們認(rèn)為，地球黃金來(lái)自火山噴發(fā)、地殼運(yùn)動(dòng)等過(guò)程，含有黃金的巖漿上涌而被帶到地球表面，最終形成金礦。

這項(xiàng)突破性的發(fā)現(xiàn)，揭示了自然界中還存在另一種更溫和的“煉金術(shù)”，用常見礦石黃鐵礦也能“煉出黃金”。當(dāng)?shù)乇硭虻叵聼嵋涸趲r石裂隙中流動(dòng)時(shí)，它們就像一支天然的運(yùn)輸隊(duì)，將古老地質(zhì)活動(dòng)形成的金礦進(jìn)行氧化溶解，形成可溶性的含金絡(luò)合物進(jìn)入流體，從而開始了漫長(zhǎng)的遷移之旅。

反應(yīng)過(guò)程中，黃鐵礦周圍出現(xiàn)黃金納米顆粒。

研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、中國(guó)科學(xué)院廣州地化所朱建喜研究員指出，“納米工廠”機(jī)制同時(shí)適用于熱液型金礦床（如造山型、卡林型、淺成低溫?zé)嵋盒停┖捅砩穑ㄈ缟敖鸬龋┑母患^(guò)程。前者中，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(dǎo)致金沉淀；后者中，天然水可淋濾并富集形成低濃度（ppb級(jí)）含金流體，同樣在與黃鐵礦反應(yīng)時(shí)觸發(fā)金沉淀。

值得一提的是，研究團(tuán)隊(duì)表示，本次研究結(jié)果挑戰(zhàn)了“金主要源自深部熱液流體”的傳統(tǒng)金礦形成理論，并拓展了成礦機(jī)制認(rèn)知，不僅為理解熱液型金礦床和表生環(huán)境中金的超常富集提供微觀動(dòng)力學(xué)觀察，也為闡釋自然界中納米顆粒驅(qū)動(dòng)的礦化過(guò)程開辟新路徑。此外，從應(yīng)用角度看，對(duì)綠色浸金工藝中的界面調(diào)控也具有重要指導(dǎo)意義。

這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)，為我們打開了一扇全新的大門：未來(lái)，我們或許能仿照這套自然的“煉金術(shù)”，開發(fā)出更精準(zhǔn)、更環(huán)保的技術(shù)，從傳統(tǒng)廢棄的礦石里“召喚”黃金，甚至指導(dǎo)我們?cè)谌蚍秶鷥?nèi)尋找新的黃金寶藏。

（圖據(jù)中國(guó)科學(xué)院廣州地化所）