
地球上超过99.9%的黄金与贵金属,早在45亿年前就随铁元素沉降并深藏于地核。然而,科学界长久以来一直有个疑问:为何板块“隐没带”(Subductionzones)上方的“岛弧”(Islandarcs)海底火山,往往拥有异常丰富的黄金蕴藏?
一项由德国基尔亥姆霍兹海洋研究中心(GEOMARHelmholtzCentreforOceanResearchKiel)领军的最新研究揭示了地球深处“黄金厨房”的运作机制:通过地函(Mantle)含水且多阶段的“反复熔融”,黄金得以从矿物中被释放,并浓缩于上升的岩浆中。这项研究成果已发表于《CommunicationsEarth&Environment》期刊。
为了追踪黄金在岩浆中的行为,海洋地质学家ChristianTimm博士带领团队,分析了从新西兰 北部克马德克岛弧(Kermadecislandarc)及邻近的哈弗海槽(HavreTrough)采集的66个海底火山玻璃样本。
火山玻璃是海底熔岩在喷发后极速冷却所形成的,这种“淬火”过程能将岩浆最原始的化学成分完美封存。研究人员发现,这些原始 岩浆的黄金浓度,往往是中洋脊(mid-oceanridges)同类岩浆的好几倍。虽然其最高浓度仅为每克岩石6奈克(nanograms),仍达不到 商业开采的经济价值,但在地函衍生的岩浆中已属异常偏高。
过去普遍认为,隐没板块释放的“水”直接决定了岩浆中的黄金含量。但首席研究员ChristianTimm博士指出,水仅是“促进”地函熔融的推手,真正促成黄金富集的关键是高强度且反复的熔融过程。
在地函中,黄金多被紧紧包裹于硫化物矿物(Sulfideminerals)里。若仅经历轻微熔融,黄金会被困住;唯有在含水环境中经历多次、剧烈的熔融,硫化物才会彻底崩解,将黄金完全释放至上升的岩浆中。
这项研究将黄金矿床形成的故事,推向了地球更深处。尽管地表附近的热液系统与地壳作用,仍是决定高浓度金矿最终能否形成的关键,但隐没带下方地函的化学演化,早在金属抵达地表前,就已设定了完美的初始条件。
“我们实际上观察到的是黄金生命周期的第一步。”Timm博士总结道:“这场地球的『炼金术』,在金属抵达地表、形成火山之前就 已经在深处悄悄展开。”这项发现不仅解释了为何岛弧火山富含黄金,也为未来探究海底热液系统中的硫化物矿床提供了全新的科学视角,帮助我们更了解这颗星球隐藏的运作机制。