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激进新理论：地震引发金块的形成
新研究提出，地震引发的压电效应可能促使黄金在石英中积聚，形成金块。
澳大利亚科学家的新发现可能挑战我们对金块如何在地表下的广阔矿脉中形成的理解。
在数百兆帕(数万磅每平方英寸)的压力和沸腾的高温下，从地壳深处挤出的水每次地震时会携带溶解的气体、金属和矿物向地表移动。
任何一个好的淘金者都知道，埋藏的结晶二氧化硅矿脉——也就是我们常说的石英——是黄金开采的沃土，因为这两种材料在非常相似的条件下从溶液中沉淀出来。
虽然我们对贵金属矿石形成的基本机制已经有了一定的理解，但某些细节始终无法解释。澳大利亚莫纳什大学、CSIRO(澳大利亚联邦科学与工业研究组织)以及澳大利亚核科学技术组织的科学家们的新研究，挑战了传统的黄金形成理论。
“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的黄金浓度极低，”莫纳什大学的地质学家Chris Voisey说。
黄金作为一种元素，在水中很难溶解，这使得它在溶液中的浓度极为稀少，通常不超过百万分之一。另一方面，金矿的沉积代表着一种令人难以置信的富集程度，比形成它们的稀薄溶液浓缩了数千倍。
一些地质和生物过程可能解释了某些地方大量金矿的积累。黄金微粒也可能从溶液中析出，然后集中在某个位置。
但这些都不能解释为什么金粒会沉积在石英块中，聚集成足以让热情的淘金者大喊“Eureka！”的金块。因此，Voisey和他的团队猜想，黄金和石英的结合可能比起初看起来的更加密切。
二氧化硅是一种非常独特的材料。与其他晶体相对对称不同，石英在受压时会产生电压，这种现象被称为压电效应。
每次地壳的震动，石英矿脉都会在电压出现和电子重新平衡时产生静电电流。
由于石英是绝缘体，这种电荷跳跃不太可能传播得很远。另一方面，黄金是良好的导体，这就有可能在石英矿脉中的电化学反应充当催化剂，通过反复的微小震动从溶液中吸引足够的黄金集中在某些点上。
“地震的地震波频率因震级和岩石组成而异，但范围从1赫兹到超过20赫兹不等，”Voisey向ScienceAlert解释道。
“每一波震动都可能扭曲石英晶体并产生压电电压，这将有可能减少溶液中黄金的析出。”
为了测试这种还原是否足以使金粒长大，研究人员将从天然晶体切割的十二块小石英片放入含金的水溶液中。
然后他们将其中一半石英片每秒抖动20次，持续一个小时，以模拟小地震，产生0.4至1.4伏的电压。另一半则静置不动，作为对照组。
通过扫描电子显微镜的分析显示，在抖动过的石英片上形成了微米级的金粒，而对照组上则没有出现。
随后使用天然带有金粒的石英片进行的测试显示，当施加应力时，这些微小的“种子”在溶液中进一步生长。至关重要的是，这些微小的金粒作为矿石形成的核心部位，优先吸附了更多的黄金，它们的存在减少了新金粒在附近形成的机会。
“当一些黄金沉积后，这种机会增加了，因为黄金由于其导电性将像催化剂一样促进进一步的反应，”Voisey向ScienceAlert解释道。
在实验室中使用浓缩溶液和长时间的抖动所模拟的情况，在现实世界中使用稀释溶液和偶尔的震动可能需要更长时间。
然而，在地质时间尺度上，这个过程可能相对较快。没有受压石英的电流冲击，甚至很难解释黄金如何能够在如此丰富的矿床中积累起来。
压电效应还可以解释为什么金脉似乎漂浮在石英矿脉中，而没有明显的裂缝或地球化学的变化来解释它们的排列。唯一的线索就是由颤抖的地球留下的“矿物闪电风暴”，指引着黄金尘埃汇聚的地点。
本文译自 ScienceAlert，由 BALI 编辑发布。