大地震中的「天然電池」:金塊是如何在地震壓力下形成的
你可能認為,黃金只是從深層熱水和二氧化碳的混合液中沉澱出來的,但一項最新研究揭示,黃金塊的形成竟與地震有關,甚至可能是地震壓力產生的電壓促使金塊逐漸堆積。
根據 Monash 大學、CSIRO 礦產資源研究所和澳洲中子散射中心的科學家們的研究,地殼中常見的石英具有一種神奇的特性——「壓電效應(The piezoelectric effect)」,當受到壓力時,石英會產生電壓。而這些石英正是大多數黃金沉積物的宿主。這就意味著,當地震反覆施加壓力時,石英脈會經歷數千次壓縮與擠壓,進而產生足夠的電壓,使周圍液體中的黃金從溶液中電沉積,逐漸形成金塊。
Monash 大學地質學家 Chris Voisey 解釋道:「黃金塊一直是尋金者的夢想,但現有的理論並不能完全解釋這些大金塊的形成,特別是考慮到流體中的黃金濃度極低。」
壓電效應使地底的石英脈成為「天然電池」
研究團隊設想,地震壓力會產生類似於石英手錶和打火機中的壓電效應,從而使地底的石英脈也成為「天然電池」。為了驗證這一點,科學家們進行了一個模擬地震壓力的實驗。他們將石英浸入富含黃金的流體中,並用馬達模擬地震壓力。結果令人驚訝:石英在壓力下不僅電沉積了黃金,還形成了金奈米顆粒。
「黃金沉積往往發生在已有的金顆粒上,這是因為金是導體,一旦某些黃金沉積下來,它就成為進一步沉積的焦點,猶如給金顆粒鍍上一層金。」Voisey 解釋道。
研究人員表示,隨著石英在地震中反覆受壓,所產生的壓電效應逐漸積累黃金,這可能解釋了為何大型金塊經常出現在與地震有關的石英脈中。Voisey 補充道:「這一發現不僅解開了金塊形成之謎,也展示了地球物理與化學過程之間的奇妙聯繫。」
這項研究成果已發表在《自然地球科學》期刊上,為金塊的形成提供了一個全新的解釋。
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首圖來源:Chris Voisey. cc By4.0
圖片來源:Nature Geoscience cc By4.0
參考論文:
1.Gold nugget formation from earthquake-induced piezoelectricity in quartz