密西根大學研究揭示黃金從地函到地表的關鍵運輸機制

近日，密西根大學的研究團隊在《美國國家科學院院刊》上發表了一項突破性研究，揭示了黃金從地函運輸到地球表面的關鍵機制。這項研究發現了一種新的金-三硫複合物，並指出這種複合物在黃金礦床形成過程中扮演了重要角色。這一發現不僅填補了地質學領域的理論空白，還為未來的礦產勘探提供了重要的科學依據。

黃金運輸機制的科學突破

研究團隊利用熱力學模型，模擬了地函中黃金與硫的相互作用，發現當俯衝板塊釋放出含三硫離子（S₃²⁻）的流體並與地函相遇時，黃金會與三硫結合，形成穩定的金-三硫複合物（Au(S₃)⁻）。這種複合物在岩漿中具有高度流動性，使黃金得以從地函中被「提取」出來，並隨著岩漿一起上升到地表。

研究的主要作者、密西根大學地球與環境科學系教授Adam Simon表示：「這一發現解釋了為什麼黃金主要富集於環太平洋火山帶等俯衝帶區域。這些區域是大陸板塊相互擠壓的地方，地函岩漿得以上升至地表，並將黃金帶到地表形成礦床。」

環太平洋火山帶的黃金富集

環太平洋火山帶是全球最重要的黃金礦床分布區之一，包括美國西部、印尼、巴布亞新幾內亞等地。研究指出，這些地區的黃金礦床形成與俯衝帶的岩漿活動密切相關。例如，美國內華達州的卡林型金礦床和台灣北部的金瓜石金礦床，都是俯衝帶岩漿活動的產物。

研究團隊通過實驗室模擬驗證了這一機制。他們使用高壓釜和鑽石砧壓腔重現地函的高溫高壓環境，並利用拉曼光譜和X射線吸收光譜（XAS）檢測金-三硫複合物的存在。實驗結果與模型預測高度一致，證明了這一機制的科學性。

對礦業勘探的實際影響

這項研究對全球礦業勘探具有重要意義。過去，黃金勘探主要依賴地質特徵和成礦條件的分析，但對於黃金如何從地函運輸到地表的具體機制缺乏系統性解釋。這一發現為礦業公司提供了新的勘探方向，特別是在俯衝帶區域尋找新的黃金礦床。

全球最大的黃金生產商之一Barrick Gold表示，正在評估這項研究的潛在應用，並考慮在環太平洋地區的現有礦區進行更深入的勘探。此外，Newmont Corporation也計劃與研究機構合作，開發基於金-三硫複合物理論的新勘探模型。

環境與社會影響

儘管這項研究為礦業勘探提供了新的工具，但黃金開採對環境和社會的影響仍不容忽視。黃金開採過程中使用的化學物質（如氰化物和汞）會對水體、土壤和空氣造成污染，並威脅當地居民的健康。研究團隊強調，未來的研究應著重開發更環保的開採技術，例如利用硫代硫酸鈉等低毒性試劑替代傳統的氰化物浸出法。

科學界的反應與未來研究方向

這項研究在科學界引起了廣泛關注。許多研究者認為，這一發現填補了黃金運輸機制的理論空白，並為礦床形成的研究提供了新的視角。未來的研究可能會進一步探索其他金屬（如銅、銀、鉑等）是否也存在類似的硫複合物機制，並改進熱力學模型與實驗技術，以更精確地模擬地函的高溫高壓環境。

總結

密西根大學的研究不僅揭示了黃金從地函運輸到地表的關鍵機制，還為礦業勘探和環境保護提供了新的科學依據。隨著更多礦業公司將這項研究應用於實踐，未來黃金的勘探和開採效率有望大幅提升，這將對全球黃金市場的供應和價格產生深遠影響。同時，這項研究也提醒我們，在追求經濟利益的同時，必須重視環境保護和可持續發展。