地球探秘：金属之王——黄金
- 2022-08-17 10:31:20
- 来源：中国矿业报
- 作者：席明杰
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金是人类文明史上已知并使用最早的金属之一，因其稀缺、光泽、抗腐蚀、易延展等特性，成为“金属之王”。它的自然魅力与永恒价值使得人类的占有欲望延续了5000多年，无形之中推动着社会的发展与文明的进步。求金之欲诱使人们远涉重洋、跨越群山、极地冻原、灼热沙漠、茂密森林，给世界偏僻角落带去了文明的火炬。
金的物理化学性质
金化学符号“Au”起源于拉丁语“aurum”，意为“黎明之光”，纯金会发出如太阳一样金黄色的光芒，但是当与银、铜等金属混合时，就会产生淡黄、青黄、深黄等不同的色调。无论是自然界中天然形成的金还是人类冶炼的金多不是纯金，含有各种杂质，人们使用“纯度”来表示金的含量，通常以“‰”来表示。如金块中含有885‰的纯金，115‰的杂质，那么这个金块金的纯度为885。在金制作的首饰中，常常以“Karat”来表示金的含量，将首饰中金与其他金属形成的合金分割为24K，金所占份额就为金的含量。如14K金，意为这个首饰中含有14K金，10K其他金属。自然界中产出的金矿石多是金与银的合金，学者把金或银的比值作为流体演化与沉淀温度的指标。
金的主要物理性质
金被称为“贵金属”源于其在普通条件下不易发生氧化反应，但是8世纪时，阿拉伯炼金术士Jabir ibn Hayyan发现其溶于王水（是浓盐酸(HCl)和浓硝酸(HNO3)按体积比3:1组成的混合物），因为硝酸将Au氧化为Au3+，再与Cl-化合形成AuCl4-络合物。17世纪，德国化学家Georg Stahl发现金溶于加热的硫酸钠（Na2SO4）与草炭的混合物，同时也发现金溶于硫氢化钠（NaHS），前者形成胶体，后者形成AuHS0和Au(HS)2-络合物。18世纪，瑞典化学家Carl Scheele发现金以Au(HS)2-形式溶于氢氰酸（HCN），直到20世纪，人类还经常使用氰化法来处理金矿石。此外金与汞混合形成汞齐，再通过干馏法提取金。
金矿的分类及成因
金在地壳中相对稀少，但形成于不同类型的岩石及各种各样的构造环境，常见的金矿类型有两种，脉金矿（内生金）与砂金矿（次生金）。现实中，人们从工业与学术观点，结合基础地质、成因解释、矿产勘查等因素，将金矿分为不同类型，但这些分类多混乱且存有争议。
从板块构造角度出发，全球内生金矿床可以分为六大类型，且地学界已经成为一种共识，即造山型、卡林型、斑岩型、浅成低温热液型、火山块状硫化物型与铁氧化物铜金型。
在金矿研究的历程中，地质学家提出了不同的成因观点来解释内生金矿床的形成。
第一种观点：也是最广为接受的一种观点，隐伏于地下3千米~8千米的岩浆岩体释放热量，加热沿裂隙和渗透性地层下降的地下水，形成热水流体（类似于现代分布于新西兰、美国等地的热泉），受岩浆岩热量驱动，这些热水流体沿围岩裂隙上升，运移过程中溶解和搬运围岩中的成矿物质，形成含矿热液，当含矿热液运移至近地表时，由于含矿热冷却，金等矿物质析出，在围岩中形成金矿脉或像毯子一样的矿体群，这种观点特别适用于解释形成于火山岩与沉积岩中的金矿。
第二种观点：含有金的溶液从冷却的岩浆中排出，当其上升至上部温度压力较低的围岩时沉淀成矿，这种观点特别适用于花岗岩体周边形成的金矿床。
第三种观点：在造山过程中，沉积岩和火山岩被深埋于地下或逆冲于大陆边缘之下，遭受高温高压变质作用，导致原有矿物发生化学变化，形成新的矿物组合，水与成矿物质被排出，上升迁移并冷却成矿，这种观点主要适用于大陆边缘造山带中变质岩内的脉金矿。
砂金矿是由内生脉金矿遭受风化侵蚀、围岩分解，重力沉淀所成。金从围岩中释放后，以微小的金粒、金片等形式随流水向下游迁移，在转弯位置速度减缓，金在重力作用下沉淀于河道底部接近围岩处，形成砂金矿。砂金矿纯度很高，可以达到99.5%，大块则暗示了金颗粒会生长，可能与金络合物或胶体金吸附到有机质、黏土、铁锰矿物以及微生物引起的聚合和矿化作用有关。重量大于1克或者直径大于4毫米的砂金称为块金，俗称“狗头金”。澳大利亚东南部维多利亚金矿田是最著名的块金产地，世界上目前发现的排名前两位的块金the Welcome Stranger（约72千克）和the Welcome（约69千克）就产自那里。2015年，一牧民在新疆阿勒泰地区青河县发现了重达7850克的块金，是我国迄今发现的最大块金。
金矿的勘探及开采
人类早期主要开采砂金，使用淘金盘、洗矿槽等简单设备淘洗河道或古河道中的砂砾石，磁铁矿、铬铁矿等重砂堆积的地方更容易发现砂金，现代通常使用采金船进行开采。历史上著名的美国加利福尼亚淘金潮、澳大利亚维多利亚淘金潮、加拿大克朗代克淘金潮都是以开采砂金为主，在开采过程中不断改进技术设备，引领了开采潮流。
脉金矿由于主要赋存于地下深处，人类肉眼不能直接看到，需要借助其他手段来探测这些隐伏矿体。开始主要是捡取地表露头矿，现代则是地物化遥技术手段综合应用，先通过遥感、地球物理、地球化学、高精度测试分析技术，再结合野外地质填图，寻找矿化异常，确定找矿靶区，最终通过钻探进行全方位验证，即使如此，勘探成功率依然很低。世界公认最优秀的勘查地质学家David Lowell总结了著名的“九大勘探法则”，对找矿大有裨益。大矿业公司主要关注于大型金矿，小矿业公司或个人对小型金矿更感兴趣。金矿的开采和其他金属矿相同，通常按照矿床特征采用露天开采、井下开采或联合开采，前者一般品位低，规模大，后者要求品位、规模都较高。
金矿的分布及生产
金分布于世界各地，除南极洲外都有金矿生产记录。据估计，全世界目前共生产黄金34亿盎司，2/3都是在过去50年生产的，其中南非沃特斯兰德（Wiwatersland）金矿区生产了世界上45%的产量，但随着开采深度加深、国内政治形势动荡、金矿价格不稳定等因素，近些年产量逐渐减小。一般来说，越是古老的地块、活动大陆边缘，金的禀赋越高，如南非、加拿大、澳大利亚以及环太平洋火山弧地区。我国的金矿则主要分布于山东胶州半岛、河南小秦岭一带，与古老板块及其后期的岩浆活动密切相关。进入21世纪以来，随着我国经济腾飞，对黄金的需求迅猛增长，黄金产量也是突飞猛进，已经连续多年稳居世界第一的宝座。
金的用途及未来
人类几乎所有的文明都使用金制作各种器件，用来象征权力、美丽、纯洁与成就。历史早期，由于金质地柔软，多用来制作艺术品，装饰墓穴与庙宇，如1922年发现的古埃及法老图坦卡蒙的黄金面具，1876年在希腊南部城邦迈锡尼发现的各种黄金饰品。金的货币功能由来已久，早在公元前560年，吕底亚国王克罗伊斯就铸造了世界上第一枚金币，现在金币主要用来投资，金条则充当了货币金融后盾的重要角色。今天，每年大约78%的金用来制作金银首饰，其他少量用于电子产品、计算机、航空航天、生物医学、体育比赛等。需要说明的是，现代随着科学技术的迅猛发展，金纳米颗粒在生物医学与催化剂领域的应用将变得更加令人憧憬与期待。
作为“硬通货”的黄金一贯保持有国际信用度好、币值稳定、汇价坚挺优良特性，势必在稳定国际金融市场、抑制通货膨胀等方面发挥举足轻重的作用。再是科技的迅猛发展，特别是分析测试技术、电子显微技术、生物医药技术的进步，对金的研究已经日趋微观，达到纳米级别，这无疑对理解金成矿作用、生物地球化学机制、开发金应用领域起到了巨大的“推波助澜”作用。
