激进理论表明地震会激发金块的产生

澳大利亚科学家的新发现可能会挑战我们认为的关于金块在我们脚下的巨大珊瑚礁中绽放的方式。

在数百兆帕(每平方英寸数万磅)的压力和沸腾的高温下,从地壳深处挤压出来的水会随着地震事件的每一次地震和颤抖将溶解的气体、金属和矿物带到地表。

正如任何优秀的探矿者都知道的那样,埋藏的结晶二氧化硅煤层——更广为人知的名字是石英– 是金矿开采的沃土,这两种材料在极其相似的条件下从溶液中析出。

虽然基本机制人们已经了解了这种珍贵矿石形成的背后一段时间,但某些细节从未完全加起来,澳大利亚莫纳什大学、联邦科学与工业研究组织(CSIRO)和澳大利亚核科学技术组织(Australian Nuclear Science and Technology Organisation)的科学家们的新研究挑战了关于黄金如何形成的传统观点。

“虽然这个理论被广泛接受,但它并不能完全解释大金块的形成,特别是考虑到这些液体中金的浓度极低,”莫纳什大学 (Monash University) 的地质学家克里斯·沃伊塞 (Chris Voisey)。

作为一种元素,黄金不易溶于水,因此很少发现浓度超过百万分之一。另一方面,金矿床代表着令人难以置信的富集程度,比产生它们的漫射溶液的浓度高出数千倍。

许多地质和生物过程可以解释一些地方积累了大量金矿石。金粉也可能在集中在一个点之前从溶液中脱落。

只是这些都不能解释为什么金颗粒会沉淀在一块石英中,聚集成大到足以让发烧的挖掘者大喊“尤里卡!因此,Voisey 和他的团队想知道黄金和石英的搭配是否比乍看起来更紧密。

二氧化硅是一种非常独特的材料。在其他晶体相对对称的地方,石英形成偏压,在受压时产生电压——这种现象称为压电效应.

随着地壳的每次震动,随着电压的出现和电子的重新平衡,石英的接缝会随着静电电流而噼啪作响。

鉴于石英是一种绝缘材料,这种电荷跳跃不太可能移动很远。另一方面,黄金是一种电的伟大导体,这增加了石英层内的电化学反应可能起到催化剂作用的可能性,通过反复的微小摇晃循环,从浓缩点的溶液中吸收足够的金。

“地震地震波的频率根据震级和岩石成分而变化很大,但范围从 1 赫兹到超过 20 赫兹不等,”Voisey 向 ScienceAlert 解释说。

“这些波中的每一个都会使石英晶体变形并导致压电电压的产生,这将有一定的机会减少附近溶液中的金。”

为了测试这种减少是否足以导致金粒变大,研究人员将十几块从天然水晶上切割下来的小石英块放入金水溶液中。

然后,将一半的板每秒抖动 20 次,持续一小时,以模拟小地震,产生 0.4 到 1.4 伏特的电压。另一半被单独留在浴缸中作为对照。

使用扫描电子显微镜显示微微米大小的金粒已经在摇晃的瓷砖上形成,而控制器上则没有出现。

随后使用自然点缀有金粒的石英砖进行的测试表明,当施加压力时,微小的“种子”在溶液中进一步绽放。至关重要的是,这些微小的金地基优先成为矿石形成的成核地点,它们的存在减少了附近形成新金粒的机会。

(左):实验过程中金通过压电反应沉积在石英上的扫描电子显微镜图像。嵌体是放大的图像,显示金颗粒的纹理由多个粘在一起的金纳米颗粒组成。(右):样品的能量色散光谱图。(克里斯·沃伊西)

“一旦沉积了一些黄金,这种机会就会增加,因为由于其导电性,黄金会表现得像催化剂进行进一步反应,”Voisey 向 ScienceAlert 解释说。

在实验室中使用浓缩溶液和长时间摇晃进行模拟的结果,当然,在现实世界中,由于稀释溶液和偶尔的震动,需要更长的时间。

然而,在地质时间尺度上,这个过程可能相对迅速。如果没有额外的受压石英,甚至很难解释黄金最初是如何在如此丰富的矿床中积累的。

压电性也可以解释为什么金矿脉似乎“漂浮”在石英层中,没有明显的裂缝或地球化学变化来解释它们的排列。除了矿物的低语,什么都没有闪电暴风雨留下的颤抖的大地显示金尘聚集的地方。

这项研究发表在自然 地球科学.

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