偶然发现一块巨大的金块,从此躺平再也无需工作,这是我们都曾做过的白日梦,但它们究竟是如何形成的呢?一项新实验发现,地震和电力可能是关键因素。黄金并不是在地球上形成的--它被认为是在超新星和中子星之间的碰撞中形成的。然后,这些大灾难将其散落在宇宙中,于是这些闪闪发光的东西就出现在尘埃盘中,行星就是在这些尘埃盘中形成的。
迄今发现的第二大金块 Anatoli Lvov/CCBY-SA 3.0
因此,微量的金已经在地球上存在了数十亿年。这种重元素会沉入地球深处,但地震活动会将其推回地表附近,而小行星撞击则会产生更多的金。
大多数情况下,黄金以小薄片的形式存在,但在极少数情况下,它可以形成重达几十公斤的大金块。金块是如何聚集成块的,至今仍是一个谜。
标准的解释是,当富含水的热流体流经地壳裂缝时,金会从其中析出。当这些流体冷却或发生化学变化时,金就会分离出来并被困在石英矿脉中。虽然这一理论已被广泛接受,但它并不能完全解释大型金块的形成,尤其是考虑到这些流体中黄金的浓度极低。
在这项新研究中,莫纳什大学的研究人员调查了一个可能令人意想不到的新疑点:电。石英是压电体,这意味着当施加机械应力时它会产生电荷,这种现象被用于手表和打火机等产品中。研究小组想知道这种效应是否会导致金块聚集在一起,而机械应力来自地震。
为了验证这一想法,研究人员将石英晶体浸没在富含金的液体中,然后用电机模拟矿物可能经历的地震应力。之后,他们用显微镜检查金的生长情况。
左:实验中石英和金的扫描电子显微镜图像。右图样品的能量色散光谱图 图/Chris Voisey 博士
研究的共同作者安迪-汤姆金斯(Andy Tomkins)教授说:"结果令人惊叹。受压石英不仅在其表面电化学沉积了金,而且还形成并积累了纳米金颗粒。值得注意的是,金往往沉积在现有的金粒上,而不是形成新的金粒。"
关键似乎在于石英是绝缘体,而金则是著名的导电体。每一次小小的压电电击都会将更多溶解的金从周围的液体中拉出来,沉淀在已经存在的金粒上。
Voisey博士说:"从本质上讲,石英就像一个天然电池,以金为电极,在每次地震中慢慢积累更多的金。我们的发现为石英矿脉中大型金块的形成提供了一个合理的解释。"
这项研究发表在《自然地球科学》杂志上。