黄金如何“长”出来？中国科学家首次揭示纳米尺度动态过程

封面新闻记者 车家竹 综合报道

作为稀有金属和贵金属，也是全球金融储备的硬通货，黄金“广受追捧”，与黄金相关机制的研究也备受学界关注。

日前，中国科学院广州地球化学研究所联合江西省科学院、厦门大学、东华理工大学等机构的科学家们，利用原位液相透射电子显微镜技术，首次从纳米尺度原位报道了自然界中金纳米颗粒在黄铁矿表面形成的动态过程，并提出了一种黄铁矿诱导金沉淀的新机制。简单来说就是：黄金可以“长”出来。

热液成矿与表生富集过程中致密液体层内金富集的示意图。

实验中，黄金不在“真金不怕火炼”中诞生，而是从一块平凡矿石的表面，静静地“生长”出来。科学家研究发现，在黄铁矿与水界面处存在一种特殊的“致密液体层”，其如同一座“纳米工厂”，即使在仅十亿分之几的金浓度极低的流体中，也能有效催化金的成核、生长与富集，为理解金矿成因提供了全新视角。同时，这也是矿物表界面科学研究的一个重要新进展。

那么你可能会问，为何要将对黄金的视角转到“地下”？其实，地球上的黄金储量非常大，科学家估算约有48亿吨。如果在全球平均分配，每个人都能得到大约600公斤的黄金。然而现实是，黄金按克计价，非常稀有。这是因为地球上99%的黄金都被封存在地下2000多公里的地核中。地球上的黄金诞生在太阳系出现之前的宇宙极端事件——超新星爆发或中子星合并。当地球还是一颗炽热熔岩的时候，尘埃中密度极高的黄金，就像沉入海底的宝藏，绝大多数聚集到了地球深处。以前人们认为，地球黄金来自火山喷发、地壳运动等过程，含有黄金的岩浆上涌而被带到地球表面，最终形成金矿。

这项突破性的发现，揭示了自然界中还存在另一种更温和的“炼金术”，用常见矿石黄铁矿也能“炼出黄金”。当地表水或地下热液在岩石裂隙中流动时，它们就像一支天然的运输队，将古老地质活动形成的金矿进行氧化溶解，形成可溶性的含金络合物进入流体，从而开始了漫长的迁移之旅。

反应过程中，黄铁矿周围出现黄金纳米颗粒。

研究团队负责人、中国科学院广州地化所朱建喜研究员指出，“纳米工厂”机制同时适用于热液型金矿床（如造山型、卡林型、浅成低温热液型）和表生金（如砂金等）的富集过程。前者中，热液流体与大气降水混合可形成氧化的含金流体，它们与成矿前黄铁矿相互作用后可导致金沉淀；后者中，天然水可淋滤并富集形成低浓度（ppb级）含金流体，同样在与黄铁矿反应时触发金沉淀。

值得一提的是，研究团队表示，本次研究结果挑战了“金主要源自深部热液流体”的传统金矿形成理论，并拓展了成矿机制认知，不仅为理解热液型金矿床和表生环境中金的超常富集提供微观动力学观察，也为阐释自然界中纳米颗粒驱动的矿化过程开辟新路径。此外，从应用角度看，对绿色浸金工艺中的界面调控也具有重要指导意义。

这项发现，为我们打开了一扇全新的大门：未来，我们或许能仿照这套自然的“炼金术”，开发出更精准、更环保的技术，从传统废弃的矿石里“召唤”黄金，甚至指导我们在全球范围内寻找新的黄金宝藏。

（图据中国科学院广州地化所）