最貴的黃金藏在最丑的石頭里

一、一盆冷水：

你撿到的可能是“愚人金”

你是否曾在河邊或山野間，瞥見一抹耀眼的金色，心跳加速，以為自己發(fā)現(xiàn)了寶藏？學(xué)了地質(zhì)后，我偶爾也會(huì)收到朋友發(fā)來的“金光閃閃”的石頭照片，讓我?guī)退纯此谝巴獍l(fā)現(xiàn)的一塊金光閃閃的石頭是不是金子？

看到他眼中閃爍著比石頭還亮的光芒，大多數(shù)時(shí)候，我也只能輕輕潑上一盆冷水：“這真不是金子，就是一塊黃鐵礦礦石（盡管有個(gè)和金沾邊的名字“愚人金”）。

朋友不信：“這么金燦燦地！怎么可能不是？”我說那你用牙咬咬看，這玩意硬的能把你的牙硌掉，真金可是軟的！再不濟(jì)，你就拿“你手中的金子”在瓷磚背面狠狠地磨幾下，看看留下的擦痕的顏色是不是墨綠色的就知道了。

幾分鐘后，朋友回消息了：“我去，還真是！”

圖：野外的黃鐵礦礦石

我安慰朋友道：雖然黃鐵礦不是金子，但黃鐵礦確實(shí)常與金礦伴生，二者息息相關(guān)。

那么自然界中的真金到底長什么樣子呢？又是否都像你在商場中看到的那般也是金光燦燦，一眼萬年呢？

二、真正的金子，其實(shí)長這樣：

肉眼可見的“明金”

地質(zhì)學(xué)上把那些肉眼可見的金子稱為“明金”。它們雖然稀少，但每一次出現(xiàn)，形態(tài)都千奇百怪。為了找到它們，我們得先搞清楚金子的“前世今生”。

前世：從滾燙的熱液到巖金

金子最初并不在淘金客篩選尋找的河床，也還尚未冷卻在地球深處的巖石縫隙中。

想象一下，在地下幾千米的深處，滾燙的熱液夾帶金元素（你可以理解為含有金元素的“高壓熱湯”）順著巖石的裂隙向上涌動(dòng)。當(dāng)溫度冷卻下來，這些“熱湯”里的金元素就會(huì)沉淀下來，并冷卻結(jié)晶成金子。

圖：成礦機(jī)理示意圖，（來源：Fan et al., 2025 GCA）

金子最喜歡的鄰居是白色的石英和黃鐵礦。潔白無瑕的脈石英中間，穿插著金黃色的細(xì)脈、斑點(diǎn)甚至團(tuán)塊。這種強(qiáng)烈的黃白對(duì)比，形成經(jīng)典的“黑白配”，視覺沖擊力極強(qiáng)。這也正就是中國傳統(tǒng)工藝“金鑲玉”的天然靈感來源——只不過在地質(zhì)人眼里，這塊“玉”通常是硬邦邦的石英。

圖：石英和金；石英和黃鐵礦

倘若結(jié)晶生長空間足夠?qū)挸ㄇ噎h(huán)境安穩(wěn)，金子則會(huì)展現(xiàn)出它優(yōu)雅的一面——生長成完美的晶體。它們有的像精美的樹葉（葉片狀），有的像蜷曲的金屬絲（發(fā)絲狀），甚至有的長成完美的八面體。不過這種金子極其罕見，通常只有在博物館里才能見到，而其價(jià)值遠(yuǎn)超金子本身的重量。

圖：八面體自然金

今生：地球運(yùn)動(dòng)讓金子

走到更遠(yuǎn)的地方

隨著滄海桑田，原本包裹著金子的山體巖石被風(fēng)化剝蝕，金子被迫“離家出走”，進(jìn)入了河流。這就到了大家最熟悉的影視劇中淘金場景了。淘金客們?yōu)槭裁茨弥P子在河里搖一搖就能淘出金子？這得歸功于金子驚人的“體重”。金的比重約為 19.3，而普通的沙石只有 2.6 左右。在水流的沖刷下，輕飄飄的沙石被帶走，沉甸甸的金子就會(huì)賴在盤底不走。在長途搬運(yùn)的過程中，金子被河水裹挾著，和石頭不斷碰撞、摩擦。原本鋒利的棱角被磨平了，變成了圓滾滾的顆粒。

如果運(yùn)氣爆棚，無數(shù)小的金顆粒可能會(huì)在特定的化學(xué)條件下“抱團(tuán)”，或者你直接撿到了一塊從大金脈上剝落的核心碎塊——這就是傳說中的“狗頭金”。它們外表坑坑洼洼，形狀隨意，有的像生姜，有的像狗頭。雖然看著土氣，但那壓手的沉重感，是任何黃鐵礦都模仿不來的。

然而這里還要打破一個(gè)刻板印象：金子也不一定都是金黃色的。在自然界中，純度 100% 的自然金幾乎不存在。金原子特別喜歡和銀原子“抱團(tuán)”做鄰居。這種金銀天然合金，我們稱為“銀金礦”。隨著銀含量的增加（從20%增加到50%以上），金子原本高調(diào)的“深黃色”會(huì)逐漸變淡，轉(zhuǎn)變?yōu)闇\黃色、乳黃色，甚至變成黃白色。

所以在野外如果你只盯著深黃色的石頭找，也許就有可能淺色的銀金礦當(dāng)成廢銅爛鐵給錯(cuò)過啦。其實(shí)，那些看起來“發(fā)白”的金屬，沒準(zhǔn)也是貨真價(jià)實(shí)的寶貝。

圖：銀金礦

三、微觀世界：

一場光影的魔術(shù)秀

隨著礦產(chǎn)不斷被開采，在野外遇到大塊明金的機(jī)會(huì)也越來越少。但是還有更多很小的含金礦物，這時(shí)候僅僅用肉眼來看就不夠了。

我們必須把巖石切成薄薄的光片，磨得像鏡子一樣光亮，然后請(qǐng)出我們的超級(jí)放大鏡——偏光顯微鏡。當(dāng)強(qiáng)光打在這些巖石光片上，微觀世界的一場“光影魔術(shù)秀”就開始了。

（1）“土豪金”黃油般的質(zhì)感

還記得那個(gè)騙人的黃鐵礦嗎？在顯微鏡下，它終于原形畢露了——它的黃是蒼白的、發(fā)淺的。而真正的自然金，在鏡下會(huì)呈現(xiàn)出一種極具辨識(shí)度的“亮黃色”。那種油潤、飽滿的色調(diào)，旁邊的黃鐵礦瞬間就顯得黯淡無光。金子還有一個(gè)致命弱點(diǎn)——太軟。我們?cè)谀ブ乒馄瑫r(shí)，往往會(huì)在金顆粒表面留下無數(shù)細(xì)微的擦痕。這些在普通人眼里的瑕疵，在顯微鏡下反倒是它的“防偽標(biāo)簽”。如果你看到一顆金黃色的顆粒，表面布滿柔和的劃痕，而旁邊的礦物光潔如新，那恭喜你，抓到它了！不過像銀金礦（金銀礦）這種“混血兒”，在顯微鏡下反射色往往偏白，黃色調(diào)非常淡，因此更容易和其他礦物混淆。如果還是拿不準(zhǔn)，科研人員還有種更精確的方法比如電子探針（EPMA）或者掃描電鏡（SEM），直接看化學(xué)成分，既無損又精準(zhǔn)（就是測試費(fèi)有點(diǎn)貴）。

圖：反射光顯微鏡下的自然金（來源：盧靜文等《金屬礦物顯微鏡鑒定手冊(cè)》）

（2）碲金礦家族

如果說銀金礦只是金子“褪了色”，那么當(dāng)金原子遇到碲（Te）原子時(shí)，它們簡直是做了個(gè)徹底的“整容手術(shù)”。如果你只盯著黃色找，很可能會(huì)和它們擦肩而過。

碲金礦（Calaverite）：化學(xué)組成為AuTe2。在顯微鏡下，它完全褪去了金色的光環(huán)，披上了一層低調(diào)的乳白色或奶油白外衣。

針碲金銀礦（Sylvanite）：化學(xué)組成為AuAgTe4。這是鏡下最迷人的礦物之一。它通常呈奶油白，但當(dāng)你旋轉(zhuǎn)顯微鏡的載物臺(tái)時(shí)，神奇的事情發(fā)生了：它的顏色和明暗會(huì)發(fā)生明顯的變化（這叫雙反射）。而且，它們經(jīng)常像蠕蟲一樣彎彎曲曲地和別的礦物糾纏在一起。

圖：反射光下偏光鏡的含金礦物。

其中Au—自然金.

Cav—碲金礦.

Ptz—針碲金銀礦.

Alt—方鉛礦.

Py—黃鐵礦.

Cp—黃銅礦.

Qz—石英.

Cal—方解石.

（圖片來源：Gao et al.,2015 OGR）

圖：蠕蟲狀針碲金銀礦（來源：盧靜文等《金屬礦物顯微鏡鑒定手冊(cè)》）

浪漫的碲金銀礦（Petzite）：化學(xué)組成為Ag3AuTe2。在鏡下雖然是淺灰色的，但如果你仔細(xì)觀察，會(huì)發(fā)現(xiàn)它泛著一股淡淡的紫羅蘭色調(diào)。這大概是金子在微觀世界里最浪漫的一次亮相了。

圖：碲金銀礦（來源：盧靜文等《金屬礦物顯微鏡鑒定手冊(cè)》）

四、終極偽裝：

最丑的石頭，藏著最貴的金

講到這里，你可能會(huì)覺得：只要有顯微鏡，是不是就沒有找不到的金子了呢？

其實(shí)也并非如此，金子還有最后一招“殺手锏”——原子級(jí)隱身。

這就是“不可見金”（Invisible Gold）。

這時(shí)候，金子不再以顆粒的形式存在，它直接打散了自己，變成了一個(gè)個(gè)孤立的金原子，“潛伏”進(jìn)了其他礦物的晶體骨架里。

最典型的“受害者”還是那個(gè)黃鐵礦和它的兄弟毒砂。金原子極其狡猾，它會(huì)偷偷替換掉黃鐵礦晶格里的鐵原子或砷原子，堂而皇之地住進(jìn)別人家里。

這就導(dǎo)致了一個(gè)極其反直覺的現(xiàn)象：在著名的卡林型金礦區(qū)，你看到的礦石既不閃閃發(fā)光，也沒有任何金屬質(zhì)感，它們看起來就是一堆灰撲撲、臟兮兮的爛泥巴。如果是古代的淘金客看到這種石頭肯定會(huì)一腳踢開。就算是在顯微鏡下也只能看到普通的黃鐵礦。

而只有通過高精度的地球化學(xué)分析（比如電子探針），我們才能震驚地發(fā)現(xiàn)：這些不起眼的“爛石頭”里，竟然含有百萬分之幾（ppm）甚至更高的金！

你可能會(huì)想：百萬分之幾？這也太少了吧！ 但在地質(zhì)找礦中，這個(gè)數(shù)字已經(jīng)是一筆巨款了。1 ppm 大約相當(dāng)于在一噸石頭里含有一克金子。要知道，地殼中金的平均含量只有微乎其微的 0.004 ppm。一般來說，對(duì)于這種大規(guī)模開采的金礦，金含量只要達(dá)到 0.5~1 克/噸（0.5~1ppm）左右——也稱為“最低工業(yè)品位”，就已經(jīng)具備了經(jīng)濟(jì)開采價(jià)值；而卡林型金礦的優(yōu)質(zhì)礦段的品位品位能達(dá)到幾克到十幾克每噸甚至更高。

雖然單看一塊石頭“含金量”不高，但架不住“量大管飽”。卡林型金礦的礦體規(guī)模往往極其巨大，動(dòng)輒綿延幾公里。礦企通過大規(guī)模的露天開采和堆浸工藝，從這成千上萬噸的“爛石頭”里“榨”出來的黃金總量，往往是以噸為單位計(jì)算的，其經(jīng)濟(jì)收益極其可觀。

所以，千萬別以貌取石。最富有的金礦，往往長著最普通的面孔。

圖：卡林型金礦礦石

五、一場與地球的

“捉迷藏”

從讓人空歡喜的“愚人金”，到河床里沉甸甸的“狗頭金”；從顯微鏡下那一抹驚艷的“黃油黃”，到變幻莫測的“碲金礦”，再到深藏不露的“晶格金”……金子的世界，遠(yuǎn)比我們想象的更加豐富和隱秘。我們要尋找的金子，其實(shí)遠(yuǎn)不止“金燦燦”這一種模樣。

當(dāng)你漫步山野，撿到一塊閃著光的石頭，不妨多看一眼——雖然它大概率還是黃鐵礦，但誰知道呢？萬一那層平凡的外表下，藏著一個(gè)關(guān)于金子的故事呢？

來源：石頭科普工作室

編輯：測不準(zhǔn)的小陽

轉(zhuǎn)載內(nèi)容僅代表作者觀點(diǎn)

不代表中科院物理所立場

如需轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系原公眾號(hào)