地球探秘 | 金屬之王——黃金
◎? 席明杰
金是人類文明史上已知并使用最早的金屬之一，因其稀缺,、光澤,、抗腐蝕、易延展等特性,，成為“金屬之王”,。它的自然魅力與永恒價值使得人類的占有欲望延續(xù)了5000多年，無形之中推動著社會的發(fā)展與文明的進(jìn)步,。求金之欲誘使人們遠(yuǎn)涉重洋,、跨越群山、極地凍原,、灼熱沙漠,、茂密森林，給世界偏僻角落帶去了文明的火炬,。
金的物理化學(xué)性質(zhì)
金化學(xué)符號“Au”起源于拉丁語“aurum”,，意為“黎明之光”，純金會發(fā)出如太陽一樣金黃色的光芒,，但是當(dāng)與銀,、銅等金屬混合時，就會產(chǎn)生淡黃,、青黃,、深黃等不同的色調(diào)。無論是自然界中天然形成的金還是人類冶煉的金多不是純金，含有各種雜質(zhì),，人們使用“純度”來表示金的含量,，通常以“‰”來表示。如金塊中含有885‰的純金,，115‰的雜質(zhì),，那么這個金塊金的純度為885。在金制作的首飾中,，常常以“Karat”來表示金的含量,，將首飾中金與其他金屬形成的合金分割為24K，金所占份額就為金的含量,。如14K金,，意為這個首飾中含有14K金，10K其他金屬,。自然界中產(chǎn)出的金礦石多是金與銀的合金,，學(xué)者把金或銀的比值作為流體演化與沉淀溫度的指標(biāo)。
金的主要物理性質(zhì)
金被稱為“貴金屬”源于其在普通條件下不易發(fā)生氧化反應(yīng),，但是8世紀(jì)時,，阿拉伯煉金術(shù)士Jabir ibn Hayyan發(fā)現(xiàn)其溶于王水（是濃鹽酸(HCl)和濃硝酸(HNO3)按體積比3:1組成的混合物），因?yàn)橄跛釋u氧化為Au3+,，再與Cl-化合形成AuCl4-絡(luò)合物,。17世紀(jì)，德國化學(xué)家Georg Stahl發(fā)現(xiàn)金溶于加熱的硫酸鈉（Na2SO4）與草炭的混合物,，同時也發(fā)現(xiàn)金溶于硫氫化鈉（NaHS）,，前者形成膠體，后者形成AuHS0和Au(HS)2-絡(luò)合物,。18世紀(jì),，瑞典化學(xué)家Carl Scheele發(fā)現(xiàn)金以Au(HS)2-形式溶于氫氰酸（HCN），直到20世紀(jì),，人類還經(jīng)常使用氰化法來處理金礦石,。此外金與汞混合形成汞齊，再通過干餾法提取金,。
金礦的分類及成因
金在地殼中相對稀少,，但形成于不同類型的巖石及各種各樣的構(gòu)造環(huán)境，常見的金礦類型有兩種,，脈金礦（內(nèi)生金）與砂金礦（次生金）?，F(xiàn)實(shí)中，人們從工業(yè)與學(xué)術(shù)觀點(diǎn),，結(jié)合基礎(chǔ)地質(zhì),、成因解釋,、礦產(chǎn)勘查等因素，將金礦分為不同類型,，但這些分類多混亂且存有爭議,。
從板塊構(gòu)造角度出發(fā)，全球內(nèi)生金礦床可以分為六大類型,，且地學(xué)界已經(jīng)成為一種共識,，即造山型、卡林型,、斑巖型,、淺成低溫?zé)嵋盒汀⒒鹕綁K狀硫化物型與鐵氧化物銅金型,。
在金礦研究的歷程中,，地質(zhì)學(xué)家提出了不同的成因觀點(diǎn)來解釋內(nèi)生金礦床的形成。
第一種觀點(diǎn)：也是最廣為接受的一種觀點(diǎn),，隱伏于地下3千米~8千米的巖漿巖體釋放熱量,，加熱沿裂隙和滲透性地層下降的地下水，形成熱水流體（類似于現(xiàn)代分布于新西蘭,、美國等地的熱泉）,，受巖漿巖熱量驅(qū)動，這些熱水流體沿圍巖裂隙上升,，運(yùn)移過程中溶解和搬運(yùn)圍巖中的成礦物質(zhì),，形成含礦熱液，當(dāng)含礦熱液運(yùn)移至近地表時,，由于含礦熱冷卻，金等礦物質(zhì)析出,，在圍巖中形成金礦脈或像毯子一樣的礦體群,，這種觀點(diǎn)特別適用于解釋形成于火山巖與沉積巖中的金礦。
第二種觀點(diǎn)：含有金的溶液從冷卻的巖漿中排出,，當(dāng)其上升至上部溫度壓力較低的圍巖時沉淀成礦,，這種觀點(diǎn)特別適用于花崗巖體周邊形成的金礦床。
第三種觀點(diǎn)：在造山過程中,，沉積巖和火山巖被深埋于地下或逆沖于大陸邊緣之下,，遭受高溫高壓變質(zhì)作用，導(dǎo)致原有礦物發(fā)生化學(xué)變化,，形成新的礦物組合,，水與成礦物質(zhì)被排出，上升遷移并冷卻成礦,，這種觀點(diǎn)主要適用于大陸邊緣造山帶中變質(zhì)巖內(nèi)的脈金礦,。
砂金礦是由內(nèi)生脈金礦遭受風(fēng)化侵蝕,、圍巖分解，重力沉淀所成,。金從圍巖中釋放后,，以微小的金粒、金片等形式隨流水向下游遷移,，在轉(zhuǎn)彎位置速度減緩,，金在重力作用下沉淀于河道底部接近圍巖處，形成砂金礦,。砂金礦純度很高,，可以達(dá)到99.5%，大塊則暗示了金顆粒會生長,，可能與金絡(luò)合物或膠體金吸附到有機(jī)質(zhì),、黏土、鐵錳礦物以及微生物引起的聚合和礦化作用有關(guān),。重量大于1克或者直徑大于4毫米的砂金稱為塊金,，俗稱“狗頭金”。澳大利亞東南部維多利亞金礦田是最著名的塊金產(chǎn)地,，世界上目前發(fā)現(xiàn)的排名前兩位的塊金the Welcome Stranger（約72千克）和the Welcome（約69千克）就產(chǎn)自那里,。2015年，一牧民在新疆阿勒泰地區(qū)青河縣發(fā)現(xiàn)了重達(dá)7850克的塊金,，是我國迄今發(fā)現(xiàn)的最大塊金,。
金礦的勘探及開采
人類早期主要開采砂金，使用淘金盤,、洗礦槽等簡單設(shè)備淘洗河道或古河道中的砂礫石,，磁鐵礦、鉻鐵礦等重砂堆積的地方更容易發(fā)現(xiàn)砂金,，現(xiàn)代通常使用采金船進(jìn)行開采,。歷史上著名的美國加利福尼亞淘金潮、澳大利亞維多利亞淘金潮,、加拿大克朗代克淘金潮都是以開采砂金為主,，在開采過程中不斷改進(jìn)技術(shù)設(shè)備，引領(lǐng)了開采潮流,。
脈金礦由于主要賦存于地下深處,，人類肉眼不能直接看到，需要借助其他手段來探測這些隱伏礦體,。開始主要是撿取地表露頭礦,，現(xiàn)代則是地物化遙技術(shù)手段綜合應(yīng)用，先通過遙感,、地球物理,、地球化學(xué),、高精度測試分析技術(shù)，再結(jié)合野外地質(zhì)填圖,，尋找礦化異常,，確定找礦靶區(qū)，最終通過鉆探進(jìn)行全方位驗(yàn)證,，即使如此,，勘探成功率依然很低。世界公認(rèn)最優(yōu)秀的勘查地質(zhì)學(xué)家David Lowell總結(jié)了著名的“九大勘探法則”,，對找礦大有裨益,。大礦業(yè)公司主要關(guān)注于大型金礦，小礦業(yè)公司或個人對小型金礦更感興趣,。金礦的開采和其他金屬礦相同,，通常按照礦床特征采用露天開采、井下開采或聯(lián)合開采,，前者一般品位低,，規(guī)模大，后者要求品位,、規(guī)模都較高,。
金礦的分布及生產(chǎn)
金分布于世界各地，除南極洲外都有金礦生產(chǎn)記錄,。據(jù)估計,，全世界目前共生產(chǎn)黃金34億盎司，2/3都是在過去50年生產(chǎn)的,，其中南非沃特斯蘭德（Wiwatersland）金礦區(qū)生產(chǎn)了世界上45%的產(chǎn)量,，但隨著開采深度加深、國內(nèi)政治形勢動蕩,、金礦價格不穩(wěn)定等因素,，近些年產(chǎn)量逐漸減小。一般來說,，越是古老的地塊、活動大陸邊緣,，金的稟賦越高,，如南非、加拿大,、澳大利亞以及環(huán)太平洋火山弧地區(qū),。我國的金礦則主要分布于山東膠州半島、河南小秦嶺一帶,，與古老板塊及其后期的巖漿活動密切相關(guān),。進(jìn)入21世紀(jì)以來,，隨著我國經(jīng)濟(jì)騰飛，對黃金的需求迅猛增長,，黃金產(chǎn)量也是突飛猛進(jìn),，已經(jīng)連續(xù)多年穩(wěn)居世界第一的寶座。
金的用途及未來
人類幾乎所有的文明都使用金制作各種器件,，用來象征權(quán)力,、美麗、純潔與成就,。歷史早期,，由于金質(zhì)地柔軟，多用來制作藝術(shù)品,，裝飾墓穴與廟宇,，如1922年發(fā)現(xiàn)的古埃及法老圖坦卡蒙的黃金面具，1876年在希臘南部城邦邁錫尼發(fā)現(xiàn)的各種黃金飾品,。金的貨幣功能由來已久,，早在公元前560年，呂底亞國王克羅伊斯就鑄造了世界上第一枚金幣,，現(xiàn)在金幣主要用來投資,，金條則充當(dāng)了貨幣金融后盾的重要角色。今天,，每年大約78%的金用來制作金銀首飾,，其他少量用于電子產(chǎn)品、計算機(jī),、航空航天,、生物醫(yī)學(xué)、體育比賽等,。需要說明的是,，現(xiàn)代隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，金納米顆粒在生物醫(yī)學(xué)與催化劑領(lǐng)域的應(yīng)用將變得更加令人憧憬與期待,。
作為“硬通貨”的黃金一貫保持有國際信用度好,、幣值穩(wěn)定、匯價堅挺優(yōu)良特性,，勢必在穩(wěn)定國際金融市場,、抑制通貨膨脹等方面發(fā)揮舉足輕重的作用。再是科技的迅猛發(fā)展,，特別是分析測試技術(shù),、電子顯微技術(shù)、生物醫(yī)藥技術(shù)的進(jìn)步,，對金的研究已經(jīng)日趨微觀,，達(dá)到納米級別,，這無疑對理解金成礦作用、生物地球化學(xué)機(jī)制,、開發(fā)金應(yīng)用領(lǐng)域起到了巨大的“推波助瀾”作用,。
（受礦集區(qū)礦產(chǎn)調(diào)查及深部找礦預(yù)測項(xiàng)目支持，編號：DD20190571）
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