这段日子，黄金价格开启连涨模式，屡创新高。而要想制造金条、奥运会奖牌的镀金层，甚至是黄金首饰，可能都需要地震来帮忙。最近发表于《自然·地球科学》（Nature Geoscience）的研究表明，石英在地震期间受到的应力，可能会导致石英表现出一种奇特的性质，即压电效应，从而使较大金块的形成成为可能。
文章研究显示，地下水中含有以金离子（如AuCl₄⁻）的形式存在的微量的金。然而，在没有外力作用的情况下，这些浓度极低的金离子（通常不到1毫克每升）很难从溶液中析出并聚集成固态的金粒。
图：未涂层石英金氯化物实验中金颗粒的分布与微结构
但是，当地震发生时，石英会产生这种压电效应，因为它的结构：由带正电的硅原子和带负电的氧原子按一定规律重复排列。当石英被拉伸或压缩时，原子的排列会发生变化，导致电荷不对称分布。其中，负电荷和正电荷会分别聚集在石英的不同区域，由此产生电场并改变材料的电学状态。
因此，这些地震活跃区可以看作是大自然的“黄金冶炼场”，在无数次地震的推动下，逐渐形成了丰富的金矿资源。
地球上的黄金究竟是从哪里来的？在太古代，很多陨石带有金属元素（包括金），它们在撞击地球的过程中熔化。由于密度大，金便往地心沉。后来火山喷发频繁，又将大量的金元素从地核中沿着裂隙带到地幔和地壳中，后来经过海洋沉积和区域变质作用，形成最初的金矿源。
黄金很少与其他物质形成化合物，在地球上主要是以天然形式存在的，称为自然金。黄金有时候也与硫化物矿物共生，如黄铁矿、黄铜矿、方铅矿等。在这些矿物中，黄金以微小的颗粒或固溶体的形式存在。
冶炼黄金是一项很复杂的工作。首先需要把金矿石从几百米甚至上千米的地下挖掘出来，然后经过复杂的工艺，将黄金从石头中冶炼出来。黄金的含量不像其他金属矿那么高，从一吨重的矿石中最终只能冶炼出几克或几十克的黄金，大概相当于一枚戒指或一条项链的重量。所以从古到今，黄金一直是人们疯狂争夺的财富。
这个有趣的发现不仅为地质学提供了新的见解，还可能对未来的黄金勘探产生深远影响。通过识别那些具有丰富石英矿脉且地震活动频繁的地区，科学家们或许可以更高效地找到潜在的金矿。
原文链接：Voisey, C.R., Hunter, N.J.R., Tomkins, A.G. et al. Gold nugget formation from earthquake-induced piezoelectricity in quartz. Nat. Geosci. (2024). https://doi.org/10.1038/s41561-024-01514-1
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