朱建喜:黄金纳米颗粒在黄铁矿表面形成过程

黄金这种贵重金属,一直是地质学界研究的重点。大家以前总以为,有经济价值的金矿床都来自地球深部的高温热液活动,通过岩浆热液过程把金带到地表沉淀。不过,这次中国科学院广州地球化学研究所的朱建喜团队搞了个大新闻。他们联合江西省科学院、厦门大学、东华理工大学的一帮人,在矿物表界面科学和成矿动力学领域取得了重大突破。 朱建喜他们这次用了个特别厉害的显微镜技术,把黄金纳米颗粒在黄铁矿表面形成的过程给拍下来了。他们发现,在黄铁矿和含金流体接触的地方有个特殊的液体层,虽然只有纳米尺度大小,但是这个地方简直就是个高效的“纳米工厂”。就算周围流体里金的浓度特别低,这个“工厂”也能把金原子给还原出来,聚集成晶核,让金纳米颗粒在黄铁矿表面慢慢长大。 这个发现说明,黄金不一定非得是在高温高压下形成的。很多地表或近地表的环境里,只要有合适的条件,黄金也能通过这种比较温和的过程生成。朱建喜他们解释了两种地质场景应用:一种是热液型金矿形成的时候,大气降水和深部热液混合成的氧化性含金流体碰到黄铁矿就会触发沉淀;另一种是表生环境里比如砂金矿形成的时候,天然水体淋滤围岩里的微量金元素形成低浓度含金流体碰到硫化物矿物也能启动这个过程。 这项研究颠覆了以前认为金矿主要靠深部热液流体形成的观念。它把研究范围扩大到了地表浅层系统,揭示了一种被忽视的黄铁矿表界面主导的新机制。这不仅是矿物学和矿床学的突破,也说明中国在纳米尺度原位观测地质过程方面已经很牛了。 这个“纳米工厂”机制对开发新的黄金选冶技术很有帮助。比如针对低品位矿石或者采矿废弃物的绿色浸金工艺提供了思路。随着对这种自然“炼金术”理解越来越深,人类就能更高效、更可持续地利用这种珍贵资源了。