
金矿起源的新视角
我国科学家近期利用原位液相透射电镜技术,在纳米尺度上揭示了原位液相环境中黄铁矿表面金纳米粒子的动态形成过程,提出了黄铁矿沉淀金的新机制。
这项研究揭示了纳米尺度金形成的动态过程的“现场直播”。图片提供:中国科学院广州地球化学研究所
他们的研究发现,黄铁矿w处存在特殊的“致密液体层”水界面是一种“纳米工厂”,即使在金浓度仅为十亿分之几的极低流体中,也能有效催化金的成核、生长和富集,为了解金矿的成因提供了新的视角。同时,这也是矿物表面界面科学研究的重要进展。
这一自然界金形成机制研究的重大突破,由中国科学院广州地球化学研究所(广州地球化学研究所)团队与江西省科学院、厦门大学、东华科技大学等机构合作完成。一篇相关文章已被再国际学术观点接受,将于本周在线发表。
培训过程的重要基础。
论文通讯作者,广州地质研究所研究员中科院电子所表示,金与黄铁矿的沉淀是高品位金矿床形成的重要关系,但界面的动力学机制尚不清楚。以往的研究主要基于离线反应后分析,无法捕捉金沉淀的瞬时过程或彻底阐明其形成机制。
此次,研究团队采用原位液相透射电子显微镜等多尺度、多方法技术,在消除溶解氧和电子束干扰的前提下,实时观察黄铁矿与10 ppb极低浓度含金溶液的反应过程。
两个部件接触后,从“静态分析”到“动态实时传输”的结果约为1。三分钟后,黄铁矿周围出现了“致密液体层”。大约20分钟后,金娜该层中开始出现无粒子,并随着时间的推移逐渐增多、长大。
该研究实现了纳米级黄铁矿-水界面液相原位反应过程的清晰捕获,也为阐明黄铁矿表面金的形成过程提供了重要依据。
挑战传统并扩大意识
研究表明,金纳米颗粒不是由溶液中的空气形成的,而是在黄铁矿表面附近的“致密液体层”中形成的。这种致密的液体层是通过黄铁矿表面的溶解而形成的,这会显着增加该层内的“氧逸度”(氧化强度的衡量标准)并改变局部化学环境。这个液体层就像一个高效的“纳米工厂”,其中金离子迅速达到过饱和并沉淀成固体颗粒。
特别有趣的是,即使外部溶液中金的浓度极低,“纳米工厂”机制仍能将金输送到界面并实现浓缩和沉淀。
本研究中热液成矿和表生富集过程中致密液层金富集示意图。图片提供:中国科学院广州地球化学研究所
中国科学院广州地球化学研究所研究组组长、研究员朱建熙指出,“纳米工厂”机制可应用于热液金矿(如造山、卡林、浅成热液)和表生金(如砂金)的富集过程。首先,热液与大气降水混合可形成氧化的含金流体,与预矿化的黄铁矿相互作用后可导致金沉淀。后者可将天然水浸出浓缩,形成低浓度(ppb级)含金液,这也会造成金沉淀。与黄铁矿反应生成离子。
研究小组表示,这项研究结果对金矿形成的传统理论提出了质疑,传统的金矿形成理论认为金主要来源于深层热液流体,并拓展了我们对成矿机制的认识。这不仅提供了微观动力学观察,以了解热液金矿床和表生环境中金的异常富集,而且还为阐明自然界中纳米颗粒驱动的矿化过程开辟了新途径。此外,应用角度对于绿金浸镀工艺中的界面控制也非常重要。 (完)
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