很多人都见过黄铁矿,这种带着黄铜色光泽的石头,因为长得像黄金,常被叫做“愚人金”。
以前大家只当它是样子货,没人想到它真能和黄金扯上关系。
最近中国科学家的一项研究,彻底改变了大家对黄铁矿的认知——原来这种“假黄金”里,真的能“长”出真黄金,而且科学家已经看清了黄金形成的完整过程。
其实矿工早就发现一个规律:有黄铁矿的地方,更容易找到金矿。
不管是国内的金矿,还是国外的矿区,只要在岩石里发现大量黄铁矿,附近大概率能找到黄金。
显微镜下观察会发现,黄金常常附着在黄铁矿的表面,或者藏在它的裂隙里,就像特意“长”在上面一样。
这个现象被观察了上百年,却一直没人能说清原因。
传统观点认为,黄金是地球深部的高温流体带上来的,遇到合适条件就沉淀下来,但这解释不了为什么黄金偏偏喜欢粘在黄铁矿上。
直到2026年,中国科学院广州地球化学研究所的朱建喜研究员、鲜海洋研究员,联合江西省科学院、厦门大学等单位的科学家,终于解开了这个谜题。
他们的研究成果发表在国际顶尖期刊《美国科学院院刊》上,用先进技术捕捉到了黄金在黄铁矿表面形成的全过程,让大家第一次看清了黄金“生长”的秘密。
科学家做了一个模拟自然界的实验。
他们把极薄的黄铁矿样品,放进含有极低浓度黄金成分的溶液里,这种溶液的黄金浓度只有十亿分之十,和自然界中地下水、热液里的黄金浓度差不多。
然后用一种叫“原位液相透射电子显微镜”的设备,实时观察黄铁矿和溶液接触后的变化。
实验开始后,神奇的事情发生了。
在黄铁矿表面,很快形成了一层只有几十纳米厚的特殊水层,科学家把它叫做“致密液体层”。
这层水和普通水不一样,里面的水分子排列更整齐,离子浓度更高,黄金的成分在里面扩散速度变慢,不会轻易散开。
大约13分钟后,这层致密液体层稳定下来;到了20分钟左右,液体层里开始出现微小的亮点,这些就是黄金的纳米颗粒。
随着时间推移,这些微小颗粒不断碰撞、融合,慢慢长大,最后就形成了我们能检测到的黄金。
这个过程的关键,在于黄铁矿表面的环境变化。
黄铁矿本身会慢慢溶解,这个过程会降低周围环境的氧逸度,简单说就是让周围的氧气相关条件发生改变。
在普通环境里,黄金的成分能稳定地溶解在溶液中,不会变成固体;但在黄铁矿表面的致密液体层里,氧气相关条件变了,黄金的成分就待不住了,只能自发地结合成固体黄金颗粒。
而且黄铁矿不断生长时,会露出新的表面,形成新的致密液体层,黄金就会一层一层地沉积在上面,慢慢富集起来。
这项发现打破了以前的认知,原来黄金不一定都来自地球深部的热液,地表的天然水只要含有微量黄金成分,和黄铁矿反应后,也能形成黄金。
不管是地下深处的热液型金矿,还是地表的黄金富集,都是这个道理在起作用。
这也解释了为什么世界上主要的金矿带,都和黄铁矿这类含硫矿物密切相关。
对普通人来说,这个发现最实际的意义,是帮我们找到了更高效的找矿方法。
以前找金矿全靠经验和运气,现在知道了黄铁矿和黄金的形成关系,只要找到特定类型的黄铁矿,就可以判断这里可能有金矿,能大大提高找矿的成功率。
中国的黄铁矿资源非常丰富,湖南、广东、安徽、新疆等地都有大量储量,这些以前只用来制硫酸、处理废水的矿物,现在成了找金矿的“指示灯”。
从应用角度看,这个发现还能帮我们开发更绿色的提金技术。
现在工业上提取黄金,常使用有毒的药剂,对环境影响很大。
了解了黄金在黄铁矿表面的形成机制后,科学家可以设计出更温和的提取方法,不用有毒药剂,就能把黄铁矿里的黄金分离出来,既环保又节能。
而且很多以前因为黄金含量太低而被废弃的矿石,未来可能通过这种技术重新利用,让宝贵的资源不被浪费。
更重要的是,这项研究让我们看清了自然界中纳米颗粒的形成过程,为其他矿物的研究提供了新方法。
以前研究矿物形成,只能看反应后的结果,现在用原位液相透射电子显微镜,能实时观察动态过程,就像给矿物形成拍了一段“视频”,这种研究方法未来会用到更多矿产资源的研究中。
可能有人会问,是不是以后可以用黄铁矿大量生产黄金了?其实目前还不行。
自然界中黄金的浓度非常低,即使有黄铁矿的富集作用,形成有开采价值的金矿也需要漫长的地质时间。
但这项研究的价值在于,它让我们理解了黄金形成的本质,为找矿和提金提供了科学依据。
未来随着技术进步,我们或许能模拟这个过程,更高效地利用黄金资源,减少对环境的破坏。
中国科学家的这项研究,不仅解答了百年难题,还为资源利用提供了新路径。
以前被当成“愚人金”的黄铁矿,现在成了揭示黄金形成秘密的关键,这也告诉我们,很多看似普通的矿物,背后可能藏着大自然的重要密码。
随着科学技术的发展,还会有更多这样的秘密被揭开,帮我们更好地认识自然、利用资源,为人类带来更多福祉。