|
地球金矿的形成是一个复杂而漫长的过程，与地球的演化过程密切相关。在地球形成初期，大量的金属元素被熔融的岩浆带到地球深处。由于金的密度较大，在高温高压环境下逐渐下沉到地核。然而，地球的地壳运动、岩浆侵入、火山喷发等地质活动，使得部分金元素从地核中被带到地幔和地壳中。 
大约在二十六亿年前的太古代，火山喷发把大量金元素从地核中沿着裂隙带到地幔和地壳，后经海洋沉积和区域变质作用，形成最初的金矿源。大约在一亿年前的中生代，因受强大力作用，地壳变形褶，褶露出海面，金物质活化迁移富有集，形成岩金。在岩金富集地带，岩石氧化后往往留下许多自然金。地表浅层的岩金，经过数千万年的风化与剥蚀，岩石变为沙土。因金的性质稳定，被解离为单体，在河水的搬运过程中，又因其比重大，在河流的稳水处沉积下来，形成沙金矿。此外，黄金的形成还与地球内部的地质活动密切相关。黄金的起源可以追溯到宇宙的早期阶段，科学家们普遍认为，黄金和其他重元素是在超新星爆炸中形成的。宇宙的起源目前被广泛接受的理论是大爆炸理论（Big Bang Theory）。这一理论认为，宇宙从一个极度高温、高密度的状态开始，经过极短的时间迅速膨胀并冷却，形成了我们今天所看到的宇宙。大爆炸不仅产生了空间和时间，还产生了构成宇宙万物的所有基本粒子。在宇宙的大尺度结构中，恒星是构成星系的基本单元。恒星的形成始于巨大的气体和尘埃云（分子云）在引力的作用下逐渐坍缩。随着密度的增加，云团中心的温度和压力也随之升高，最终达到足以触发核聚变的条件。核聚变是恒星内部发生的能量产生过程，其中较轻的元素（主要是氢）在极高的温度和压力下结合成较重的元素（如氦），并释放出巨大的能量。这个过程在恒星的核心持续进行，为恒星提供光和热。恒星并不是永恒不变的。它们的演化过程取决于其初始质量。对于大多数恒星来说，它们会经历主序星阶段，在这个阶段，恒星主要通过氢核聚变产生能量。然而，随着氢的耗尽，恒星会进入不同的演化阶段，如红巨星、氦闪等，具体取决于其质量。对于质量足够大的恒星（通常大于8倍太阳质量），当它们的核心氢耗尽后，会进一步通过更重的元素聚变来产生能量，直到铁元素的形成。然而，铁核聚变不仅不释放能量，反而需要吸收能量，这导致恒星内部压力失衡。此时，恒星无法再抵抗自身的引力而开始坍缩，最终引发超新星爆炸。虽然恒星内部的核聚变过程可以产生到铁元素，但更重的元素（包括金）主要是在超新星爆炸或中子星合并等极端宇宙事件中通过快速中子俘获过程（r-过程）或慢速中子俘获过程（s-过程）合成的。在这些过程中，中子被快速或慢速地添加到较轻的原子核上，形成更重的元素。特别是，r-过程被认为是金等重元素在超新星爆炸的极端条件下合成的主要途径。超新星爆炸时，恒星内部的高温高压环境以及强烈的辐射场为中子俘获过程提供了条件，使得金等重元素得以形成并被喷射到宇宙中。大约45亿年前，地球在宇宙中的尘埃和气体云中逐渐形成。这一过程伴随着大量的物质聚集和引力坍缩，最终形成了一个温度极高、足以熔化大多数矿物的巨大岩浆球。在这个熔融状态下，地球内部的物质开始分异，不同密度的元素和化合物逐渐分层。在地球形成初期，许多带有金元素的小天体（如陨石）撞击地球。这些陨石中富含包括金在内的多种重元素，它们为地球带来了丰富的金属资源。此外，根据科学家的研究，金元素还可能通过宇宙中的超新星爆炸等极端宇宙事件合成，并随着星际物质的传播被地球捕获。
由于金元素的密度极大，在地球形成初期的高温熔融状态下，金元素逐渐下沉到地球内部。这一过程被称为分异作用，是金子形成的第一步。随着地球的逐渐冷却和地壳的形成，金元素开始在地壳和地幔的交界处迁移。地热活动和岩浆上升为金元素提供了迁移的机会，金元素在高温流体中溶解并随流体迁移到地壳中。金矿床的形成是一个长期且复杂的过程，需要特定的地质条件和时间积累。火山喷发、热液活动等地质过程是金元素迁移和沉积的重要途径。当含有金的热液流体遇到较冷的地壳岩石时，金会从流体中沉淀出来，形成金矿床。这些金矿床可能分布在断裂带、古老河床或海底热液喷口等地方。地球上的金元素分布并不均匀。据估计，地球上99%以上的金都进入了地核，而分布在地壳中的金元素相对较少。然而，尽管地壳中的金含量较低，但由于地壳是人类能够直接接触和开采的部分，因此地壳中的金矿床成为了人类获取金资源的主要途径。地质作用在金矿的形成过程中扮演着至关重要的角色。地球的地质活动，如地壳运动、岩浆活动、火山喷发等，是驱动金元素从地球深处向地表或近地表迁移并富集形成金矿床的主要力量。地壳运动：地壳运动包括地震、板块构造活动等，这些运动改变了地球的地壳结构，使得原本深埋地下的金元素有机会被带到地表或近地表区域。地壳的抬升和剥蚀作用使得含有金元素的岩石暴露于地表，为后续的富集过程提供了条件。岩浆活动：岩浆活动是地球内部热能和物质交换的重要方式。当岩浆从地下深处上升到地壳时，会携带大量的金属元素，包括金元素。岩浆冷却凝固后形成的岩石中可能含有金元素，这些岩石在后续的地质过程中可能进一步富集形成金矿。火山喷发：火山喷发是岩浆活动的一种极端表现。火山喷发时，高温高压的岩浆和气体携带金元素喷出地表，随着岩浆的冷却和沉积，金元素可能在火山岩中富集。此外，火山喷发还可能导致地表环境的改变，为金元素的进一步富集提供了条件。
在特定的地质环境和条件下，金元素逐渐富集形成金矿床。这些金矿床可能以原生矿或次生矿的形式存在：原生矿：原生矿是指金元素在岩石中直接形成的矿床。常见的原生金矿类型包括石英脉型金矿、斑岩型金矿等。这些矿床通常位于地壳深处，需要通过深井开采。石英脉型金矿是指金元素以微小颗粒的形式嵌入到石英脉中形成的矿床；斑岩型金矿则与火山岩和侵入岩有关，金元素在岩浆冷却过程中富集在岩石的裂隙或孔隙中。
次生矿：次生矿是指原生矿经过风化、侵蚀等自然过程后，金元素被带到地表附近形成的矿床。常见的次生金矿类型包括砂金矿、残积型金矿等。砂金矿是指金元素以颗粒状的形式沉积在河流、湖泊等水体的沉积物中形成的矿床；残积型金矿则是指原生矿在地表风化过程中，金元素被释放出来并在原地或附近地区富集形成的矿床。
四、金矿的类型 金矿床类型根据矿床地质特征及成矿作用特征，可以划分为多种类型，每种类型在成因、矿体形态、矿石特征等方面均存在差异。 （一）岩浆热液型金矿床 1.成因 与中酸性花岗岩类有成因联系的岩浆期后热液金矿床。这类金矿床通常与含金较高的花岗岩体密切相关，花岗岩体往往呈中深成小侵入体产出，并含有较多的挥发性组分。 2.特征 金矿体与花岗岩在空间上、时间上有密切关系，金矿体可产于岩体内，或沿着岩体的断裂系统分布，也可在岩体外围岩的断裂系统内分布。构造对金矿化的控制作用明显，金矿体多与断裂构造关系密切。 矿化类型以石英—金建造为主，其次为金—硫化物—石英建造、金—石英—碳酸盐建造。 矿石的硫同位素组成接近陨石硫值，变化范围小，具塔式分布特征。围岩蚀变主要有绢云母化、绿泥石化、钠长石化、硅化、碳酸盐化等。 
火山-热液型：生成时代较晚，矿床多赋存于侏罗一第三纪中性火山岩、英安岩中，是一系列低温矿物的组合，有时呈现银金矿。次火山-热液型：赋存在花岗闪长斑岩、花岗斑岩及石英二长斑岩小侵入体中，成矿时代较晚，主要分布于中生代一第三纪断陷盆地边缘断裂带附近。由沉积作用或火山沉积作用形成的铁、锰、磷、黄铁矿等矿床，经受区域变质作用而发生变质的矿床。矿床分布于区域变质带中，不限于岩体附近和与其无直接的成因联系。在矿床范围内变质程度一致，不具因变质程度差异而形成的分带。含金火山一沉积岩层矿源层受区域变质热液作用，成矿组分发生活化迁移，在有利部位富集而形成的金矿床。多分布于较稳定的地台区，特别是地台边缘拗陷和部分地槽底部隆起部位。构造是该类金矿的重要控矿因素之一，伴随区域变质作用产生的褶皱和断裂是成矿有利部位。地下水在流经含金岩石时，溶解并携带金元素，在有利条件下沉积富集形成的金矿床。矿体形态和规模受地下水流动路径和沉积条件控制，矿石中常含有地下水溶滤作用形成的矿物组合。原生金矿床在地表风化作用下，金元素被释放出来并在风化壳中富集形成的金矿床。矿体主要分布于地表或近地表的风化壳中，矿石粒度较细，常呈粉末状或土状。由水流携带金属颗粒或砂矿沉积在河床、河岸或沉积盆地中形成的金矿床。金砂、沙金、金质砂岩是其主要产物，其中金质砂岩是指砂矿中含有金子的沉积岩。矿体形态多为层状或透镜状，矿石粒度较粗。金矿的勘探与开采是一个系统而复杂的工程，涉及多个学科的知识和技术。金矿勘探是寻找和发现金矿资源的重要步骤，其过程复杂且成本高昂。勘探工作主要包括以下几个方面。地质调查：地质学家通过地质测绘、地球化学分析以及地球物理勘探等多种方法，对目标区域进行详细的地质调查。这些调查有助于了解区域地质构造、岩石类型、矿物组成等信息，为确定可能含有金矿的区域提供基础数据。地球物理勘探：利用电法、磁法、重力法、地震法、辐射法等地球物理勘探技术，对地下的物理场进行测量、分析和处理，推断出可能存在矿体的地质体构造和矿化带等信息。地球化学勘探：通过对地表和地下水、土壤、岩石等样品进行化学分析，找出其中可能存在的矿物元素和金属元素，从而推断出矿体的存在和规模。钻探勘探：通过钻探探测地下岩石、矿体等信息，直接获取矿区的地质情况和矿体的性质、规模等数据。钻探勘探是比较直接和可靠的勘探手段之一。卫星遥感勘探：利用遥感技术对矿区进行观测，通过对图像和数据的分析，找出可能存在的金矿信息和矿区分布规律。数据分析与评估：在收集到大量地质和勘探数据后，地质学家和工程师会进行详细的数据分析和评估，以确定是否存在金矿以及金矿的储量和开采价值。金矿开采是将黄金从矿石中提取出来的过程，根据矿床的特点和开采条件，可采用不同的开采方法。露天开采：适用于浅层的金矿资源。露天开采过程中，首先进行剥离工作，移除覆盖在矿体上的土壤和岩石，然后利用大型挖掘设备进行矿石的开采。这种方法具有作业效率高、成本低的特点。地下开采：适用于深部矿体的开采。地下开采方法包括竖井、斜井或巷道开采，通过钻孔爆破和机械掘进的方式采集地下矿石。地下开采对技术要求较高，需要严格的安全管理和通风系统，以确保工人的安全。采矿方法：根据矿床的具体条件，可采用空场法、崩落法、充填法、房柱法、钻孔法等不同的采矿方法。这些方法各有优缺点，需要根据实际情况进行选择。破碎与磨矿：开采出的矿石需要经过破碎和磨矿处理，将矿石破碎成适合提取金粒的粒度。这一过程通常使用颚式破碎机、圆锥破碎机、球磨机等设备进行。提金工艺：提金工艺是将黄金从矿石中提取出来的关键环节。常用的提金方法包括重选法、浮选法、氰化法等。这些方法利用矿石中金元素的物理或化学性质差异，将金元素与其他矿物分离出来。精炼与加工：提取出的金元素需要进一步精炼和加工，以达到市场所需的纯度和形态。精炼工艺通常包括电解、火法或化学法等方法。随着科技的进步和采矿技术的发展，金矿的勘探与开采效率和产量不断提高。现代金矿开采广泛应用自动化、智能化技术，如无人机勘探、机器人开采、智能监控等，这些技术的应用大大提高了开采效率和安全性。地球金矿的形成是宇宙、地球演化以及复杂地质作用共同交织的壮丽篇章。金元素，这一珍贵而稀有的金属，起源于宇宙深处，在恒星内部通过核聚变等极端过程被创造出来。随着恒星的演化，尤其是超新星爆炸等宇宙事件，金元素被喷射到星际空间，成为宇宙尘埃的一部分，随后在行星形成的过程中被吸附到地球的前身——原始行星盘上。随着地球的逐渐形成，金元素与其他元素一同被带入地球内部，经历了高温高压的熔融和分异过程。在地壳与地幔的相互作用中，部分金元素被带到地壳中，并在特定的地质条件下富集，如火山活动、岩浆侵入、构造运动等。这些过程不仅为金元素的迁移和富集提供了动力，还形成了有利于金矿形成的地质环境。经过亿万年的地质作用，金元素在特定的岩石和构造中逐渐富集，形成了各种类型的金矿床，如岩浆热液型、火山及次火山-热液型、沉积-变质型等。这些金矿床或隐伏于地下深处，或出露于地表，成为人类探索和开发黄金资源的重要目标。随着科技的发展和人类对黄金需求的不断增长，金矿的勘探与开采技术也在不断进步。通过地质勘探、地球物理和地球化学测量、钻探取样等手段，地质学家能够准确地找到金矿床的位置和规模；而采矿工程师则利用先进的采矿技术和设备，将黄金从矿石中高效地提取出来。然而，金矿的开采也伴随着环境保护和安全生产等挑战。在追求经济效益的同时，必须采取有效的环保措施和安全管理措施，确保开采活动对环境的影响最小化，并保障工人的生命安全和健康。总之，地球金矿的形成是宇宙演化、地球形成和地质作用共同作用的结果，是人类宝贵的自然资源之一。通过科学的勘探和开采，我们可以合理利用这些资源，为经济社会的发展做出贡献。同时，也需要关注环境保护和安全生产等问题，实现可持续发展。
|
