地球上的金子是怎么产生的是不是在地球还是一个岩浆球的时候就沉到底心去了?

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2023-12-09 08:02 标签： 地球上的金子是怎么产生的

2023-12-04 15:30
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交流工业馆发布于：山西省
地球的6%是由外星物质组成的？
遭受撞击后，外星球的残骸留在了地球内部。CalTech
地球的演化史上存在着一系列谜团。首先是地球的卫星——月球从何而来？流行的观点认为它是冥古宙时期（距今45亿年至40.3亿年前），一个火星般大小的原始行星“忒伊亚”和原始地球相撞的产物。撞击发生后，地球轨道上出现了一个碎片环，月球是环中碎片逐渐凝聚而成的。
但并不是所有的碎片都变成了月球。有一些碎片被抛入更远的太空，可能至今还在流浪；有一些应该还留在地球上。传统的看法是，这些留在地球上的碎片应该和地球融为了一体，难以分辨。但一个奇怪的发现却让人们有了新的看法。
地核上长着两个奇怪的突起物。Edward Garnero
上世纪八十年代，地质学家发现，地核在其与地幔的交界处，向着地幔的方向长出了两个巨大的突起物。这两个突起物一个位于非洲下方，另一个位于太平洋下方，每一个都有一个洲那么大。地震波在穿越这两个突起物的时候速度会变慢，而这是它们得以被发现的原因。
这两个突起物不但横向面积大，纵向高度也大约有1000千米。它们的体积大约是整个地幔的8%，以及整个地球的6%。突起物的成因一直是个谜。
早就有人猜想它们可能是当年与地球相撞的原始行星的残骸，但一直没有可信的证据。而最近亚利桑那州立大学的科学家通过研究，首次向人们较为可信地展示了这两个奇怪的突起物，其实就是当年与地球相撞的原始行星残骸的可能。
研究向我们描述了这样一个场景：“忒伊亚”与地球相撞时，释放出了巨大的能量。地球轨道上充满了大量来自这两个原始行星的熔融物。这些物质大部分凝聚在一起形成了月球，有一些逃逸了，而有一些又回到地球，沉入了岩浆海，留在了地球内部。研究显示，撞击释出的能量只维持在了地球的外层区域，未能穿透地核。
这一点比较关键，因为这表示有效抵御了撞击的地核，其温度能够维持在一个较低的水平，并导致当时地幔下部的温度无法上升到之前人们认为的那么高。于是，“忒伊亚”的残骸没有能够彻底熔解在地幔中，而是通过“热化学堆积”的过程，在地核顶部逐渐积累起来，幸存至今后变成了那两个奇怪的突起物。
这一结论可能是颠覆性的。因为这些“外星物质”对地球的板块运动、气候乃至演化进程等方面有什么样的影响，人们目前都一无所知。
地核突起物的形成示意。Nature
参考
Moon-forming impactor as a source of Earth’s basal mantle anomalies
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06589-1
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这其实是一个很好的问题。先上分类图。这个图根据不同元素在地表的丰度（含量）把它们归为了5类。Goldschmidt classification, from wiki page[1]以上橘黄色部分（Lithophile），主要是活泼的s区、f区金属，以及一些活泼的非金属，它们可以与氧气形成非常稳定的化合物，随后与地球上非常丰富的二氧化硅形成密度低的硅酸盐——密度低到可以浮在地幔上形成我们脚下的地壳。这些性质使一些重元素，比如Ta、W，还有铀在地壳中保持了相对高[2]（U 1.8ppm， Au 0.003ppm）的丰度。以上红色部分（Siderophile）主要是铂系金属以及金，也就是绝大多数贵金属了（Mn是否是Siderophile有争议）。它们性质稳定，不形成氧化物或硫化物，主要以单质形态溶解到地心内核的液态铁中，因此在地壳中丰度很小。这个过程本来应该把几乎所有贵金属集中在地心，但今天地表的贵金属还是有可观的存量。这些多出来主要来自一个称作 late veneer hypothesis [3]（不知道咋翻，也许可以叫做镀金假设？）的过程。这个理论是说，在地球表面逐渐冷却，地壳形成之后，地球被一大批小行星强势围观了一波，给地表带来了这些贵金属。这就是题主想问的问题。（最近NASA说，Au在地幔中的溶解度可能比我们想象的要大，有时候也会被热液带上来一点，late veneer hypothesis 不能证明地球上贵金属都不是自己的。不过这个观点还没有被主流所接受[4]。）以上黄色部分（Chalcophile），主要是IB，IIB副族，以及主族金属，它们相对亲硫，较难形成易溶的氧化物。它们形成的矿物密度较大，沉在硅酸盐地壳下面，因此它们在地表的丰度较小。事实上它们在地表的丰度小于在整个太阳系中的丰度[5]。但它们又不能很好的溶于铁，因此比红色的那部分金属还是多一点的。特别注意As, Sb, Se, Te四个元素，它们在地球形成早期就变成氢化物跑掉了[6]，所以特别少（Se跟Pt差不多）。以上浅蓝色部分是一坨气体跟碳，这根本沉不下去的，懒得说。白的是人造元素，有个屁丰度。Bibliography什么的有空再写吧。事实上，黄金不会全部沉淀，沉降，沉积到地心里面去。这与元素周期表各族元素性质，岩浆上涌小概率事件，熵不够大等等没有关系。因为金可以“溶解”在液体中，所以不可能全部沉入地心。不知道大家小时候有没有看过《十万个为什么》其中有一个问题就是人类为什么不从海水中提炼黄金？这个神奇的问题存在的前提是，海水中先得有黄金。那么海水中有没有呢，当然有！！ 即使按照现有研究中测到的最低值（即Falkner和Edmond，1990年）， 1\times10^{-8}克/吨 ，即一亿吨海水中含有1克黄金。全球 1.34\times10^{18}吨 海水中依然有1.34 万吨黄金。如果按照最乐观的值估计，有些人甚至认为海水中共存在2000万吨黄金。图片来源：Is there gold in the ocean?也就是说，只有当这些海水全部下沉到地心时，才能让所有黄金完全沉入地心！！除此之外，岩浆和热液也同样可以“溶解”黄金。拿岩浆直接冷凝形成花岗岩举例，中国境内的花岗岩金元素的丰度为 3.8\times10^{-4}克/吨 （2005年的数据），而世界范围的花岗岩金元素的丰度则可能更高，约 4.5\times10^{-3}克/吨 （1962年的数据）。目前地壳中的金元素丰度约为 1.1\times10^{-3}克/吨 至 4\times10^{-3}克/吨 （2007年的数据），与花岗岩等火成岩的原始丰度基本相符，不存在数量级上的差异。在这个基础丰度之上，金元素以各种方式富集形成金矿。其中包括地壳深部的热液，特别是含硫热液和低硫高盐度高温热液，可以大量溶解金，并形成Au-S和 Au-Cl等配合物，搬运富集形成金矿。具体可以参考为什么石英矿常伴生金矿？除地壳及海水中无法沉降的黄金之外，陨石也可以带来一部分黄金。有未知来源的文章提到过，陨石平均每年带来17.5至35公斤黄金到地球表面。但是，假如黄金真的有沉淀的特性，这部分黄金同样会沉入地心。因此陨石并不是黄金存留在地球表面的原因。所以，黄金无法完全沉入地心是由其特殊的物理化学性质所决定的。最主要是能微量溶解于各种液体。

2023-04-03 08:22
来源:
新鲜旅行事呀发布于：江苏省
常言道，物以稀为贵。自古以来，黄金以其稀有性以及稳定的化学性质，成为人们公认的世界通行货币。直到现在，黄金仍然是对抗通货膨胀、避免风险的最佳资产。
然而，从整个地球来看，黄金其实并不稀少，甚至可以说非常多。
科学研究表明，从地壳到地幔，再到地核，黄金的含量呈逐渐递增的趋势。也就是说，越往地球内部深处，黄金越多，在我们地球的内核中，储存着数量惊人的黄金。
有多少呢？
据估测，地壳中大约就蕴含着840亿吨的黄金，如果把这些黄金全部挖出来，按全球人口70亿计算，平均每个人可以分到10吨以上的黄金，真可以实现挥金如土梦想了。
而地壳中的黄金含量，才仅仅是整个地球含金量的0.0018%！大多数黄金都在地核中，地核中的黄金含量近5000万亿吨！
英国著名的《自然》杂志曾有文章指出，假设能把地核中的黄金全部提取出来，并铺满地球表面，其厚度可达到4米！这篇文章中给出的地核黄金含量更高。
当然，不同科研机构估算的数量有差异也很正常，我们不必纠结。
总之就是一句话，黄金其实很多。那么，这么多的黄金是从哪里来的？
黄金从哪里来？
有研究人员表示，地球上所有的黄金，可能都是中子星碰撞爆炸的产物。
通常情况下，恒星内部的核聚变反应可以产生碳、氧等轻元素，却无法生成类似金这样的重元素。
科学家认为黄金产生于中子星碰撞
而两颗中子星发生碰撞时，会产生伽马射线暴，而金子正是来自伽马射线暴。每一次中子星碰撞大约有1%的质量会转为重元素，其中有一小部分是金子。
前几年，美国哈弗-史密森天体物理中心的研究人员，曾借助美国NASA的SWIFT卫星，观测到一次距离地球39亿光年外的中子星碰撞。
该研究人员表示，观测到的这次碰撞，估计能产出相当于10个月球之多的黄金！
黄金为什么都聚集到地核？
太阳系诞生于星云之中，在地球、水星、金星、火星等行星形成初期，还只是一颗颗炙热的岩浆球。由于金、银、镍、铁等重金属比重比较大，绝大部分黄金下沉到星球的核心，成为金属内核。一些较轻的元素，则浮在球体表面，形成外壳。
如此一来，地球上近表层几乎没有黄金存在了。
世界最大的金矿，南非兰德金矿
可能有朋友会说，地球表面不是发现有大量的金矿？比如南非的兰德金矿，自1866年被发现到现在，已经挖了150多年，总储量估计超过5.3万吨，已开采出的黄金超过3.5万吨，号称世界最大的金矿区。
这些不都是地表的黄金吗？
地球表面为什么还有这么多黄金矿？
科学家认为，地球表层的这些黄金矿，来自大约40亿年前的一次狂暴的陨星雨，超过2000亿亿吨的陨星物质，给地球带来了大量的重金属，比如黄金、钨等等。
英国布里斯托尔大学的几位科学家曾分析了格陵兰岛上的石头。这些岩石形成于地球诞生之初，在地核形成之后，陨星雨发生之前，被认为是地球上保存完好的最古老的岩石。
科学家对岩石中的钨同位素进行了检测，这种元素与黄金一样，在地核形成时，多数沉积到地球的中心。
检测结果显示，1克格陵兰岩石中只有千万分之一克的钨，其中钨-182的含量相比现代岩石，低了百万分之十五。
地球形成初期，地外陨星带来大量黄金
数字虽小，却意味着巨大的变化。格陵兰岩石诞生于陨星雨之前，两者的钨含量差异显示出地球原产岩石与外来岩石的差别。
科学家还计算过，通过陨星雨降落地球的黄金数量，与地球上发现的可开采金矿数量很接近。
换句话说，如果没有40亿年前的陨星雨撞击，人类可能很难见到黄金了。
你可能又会说，既然现在地球表层的黄金含量这么高，为什么每年只能挖几千吨？
挖黄金为什么这么难？
理想的金矿似乎应该是这样的，金山遍地是金块
原生金矿石
但其实大多金矿石是这样灰不溜秋的
卡林型金矿石
也有一些是类似下面这样的矿石
内蒙古额尔古纳民族博物馆，小伊诺盖岩金矿石
天津博物馆，金矿石
为了挖黄金矿石，人们要深入地下数百米，开凿隧道，然后从矿洞里往外一点一点搬运金矿石。矿石运出后，还要从这些金矿石里面一点一点抠出金子，整个过程需要付出很高的成本。
即便是含金品位最高的南非兰德金矿，平均一吨金矿中，也只能提取出10克左右的黄金，其他金矿更不用说，提取难度可想而知。
兰德金矿
据统计，在19世纪之前的几千年中，人类总共产出的黄金还不到1万吨。到了19世纪后期，随着生产技术不断提升，金矿不断增加，黄金产量得到大幅提高，超过之前5000年的总产量。
但一直到现在，全球每年的黄金总产量，也不过几千吨，仍然十分稀有，这应该是黄金价格很稳定的一个原因吧。
狗头金
当然，如果你有幸捡到一块天然形成的狗头金，应该感恩大自然的造化。狗头金是天然形成的富含金子的矿石，但也并非纯金，同时还包含石英等其他矿物。
2015年，一位哈萨克族牧民曾在新疆阿勒泰地区发现一块重达7.85千克的狗头金，，是迄今为止新疆发现的最大狗头金。
狗头金的成因比较复杂，但往往出现在金矿附近。
有一种说法是，狗头金是富含金的地下水，在生物富集作用下，逐渐沉积形成。还有一种观点认为，在地壳运动的作用下，很多含金的石头被融为岩浆，黄金有机会从岩石中析出，聚集到一起，最后跟随地质运动来到地表。
天然狗头金的含金量高达70%以上，十分罕见，发现后都被视为珍宝，可遇而不可求。返回搜狐，查看更多
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