研究：地震誘發的壓電性在大金塊形成中扮演關鍵角色

金塊主要出現在石英脈中。目前的主流理論認為，金是因溫度、壓力和（或）流體化學成分的改變，從富含熱水和二氧化碳的流體中沉澱出來的。然而，大金塊廣泛存在的現象，卻與這些流體的稀薄特性以及石英的化學惰性相矛盾。石英是地球上唯一大量存在的壓電礦物，而驅動金礦床形成的地震活動具有周期性，這意味著石英脈中的石英晶體會經歷數以千計的應力作用。莫納什大學、澳洲聯邦科學與工業研究組織礦業資源部以及澳洲中子散射中心的科學家們的最新研究表明，石英晶體所受的應力能產生足夠的電壓，以將溶液中的金進行電化學沉積，並且能聚集金奈米顆粒。

「金塊因其稀有性和美觀而備受珍視，數百年來一直是淘金熱的核心。」莫納什大學的地質學家克里斯·沃西表示。

「標準的解釋是，富含熱水的流體在地殼裂縫中流動時，金會從這些流體中沉澱出來。」

「當這些流體冷卻或發生化學變化時，金就會分離出來，被困在石英脈中。」

「雖然這個理論被廣泛接受，但它並不能完全解釋大金塊的形成，尤其是考慮到這些流體中金的濃度極低。」

沃西博士和他的同事們測試了一個新概念——壓電性。

通常蘊藏這些金礦床的石英，有一種稱為壓電性的獨特特性——當受到應力時，它會產生電荷。

在石英錶和烤肉打火機等日常用品中，我們早已熟知這種現象。在這些物品中，微小的機械力就能產生相當大的電壓。

要是地震產生的應力在地球內部也能產生類似作用呢？

為了驗證這個假設，研究人員進行了一項實驗，旨在重現石英在地震期間可能經歷的條件。

他們將石英晶體浸入富含金的流體中，並使用馬達施加應力，以模擬地震的震動。

實驗結束後，在顯微鏡下檢查石英樣本，看看是否有金沉積。

「結果令人震驚，」莫納什大學的安迪·湯普金斯教授說。

「受應力作用的石英不僅在其表面電化學沉積了金，還形成並聚集了金奈米顆粒。」

「值得注意的是，金傾向於沉積在現有的金顆粒上，而不是形成新的金顆粒。」

「這是因為，雖然石英是電絕緣體，但金是導體。」

「一旦有一些金沉積下來，它就會成為進一步生長的焦點，有效地在金顆粒上鍍上更多的金。」

「我們的發現為石英脈中大金塊的形成提供了一個合理的解釋，」沃西博士說。

由於石英不斷受到地震的應力作用，它會產生壓電電壓，能使周圍流體中溶解的金還原並沉積下來。

隨著時間的推移，這個過程可能導致大量金的聚集，最終形成吸引了尋寶者和地質學家的大金塊。

「本質上，石英就像一個天然電池，金作為電極，每次地震事件都會慢慢地積聚更多的金，」沃西博士說。

「這個過程可以解釋為什麼大金塊常常與在與地震有關的沉積物中形成的石英脈有關。」

「對金塊形成的這一新認識，不僅揭示了一個長期存在的地質謎團，也凸顯了地球物理和化學過程之間的相互關係。」

一篇描述該研究結果的論文今日發表在《自然·地球科學》雜誌上。

C.R. Voisey等人所著的《石英中地震誘發的壓電性促成金塊形成》。《自然·地球科學》，2024年9月2日發表；doi: 10.1038/s41561-024-01514-1