天上掉下金子來

周小光

黃金不僅在古代就是通行的貨幣，甚至當今的國際貨幣體系，在一定程度上也是黃金本位制度的變體。雖然地球上有各種各樣的金礦，比如貴州的微細浸染型金礦床，山東的玲瓏金礦床，但是黃金在地殼中的總體豐度特別低。那么，為什么黃金這么少呢？這些黃金又是怎么來的呢？

黃金（Au）和鉑（Pt，又稱白金）、鈀（Pd）、鋨（Os）和錸（Re）等統(tǒng)稱為強親鐵元素。強親鐵的意思是，在硅酸鹽礦物和金屬共存的情況下，這些元素會全部跑到金屬里面，一點兒也不會留到硅酸鹽礦物里。地球的地核是由金屬組成的，剩下的部分（包括地幔和地殼）都是由硅酸鹽礦物組成的。我們?nèi)祟惖闹饕顒臃秶褪堑貧ど虾軠\的那一部分，因此，地球上的黃金，包括更貴重的鉑和鈀等，幾乎全部都在地核里面，地幔和地殼中的黃金含量少得可憐。

但就是這么“微量”的黃金、白金也是“上蒼”施舍的結(jié)果。在地球形成的主要增積時期（增積就是地球體積隨著隕石物質(zhì)的不斷加入而迅速增大的過程），地核形成了，這個地核也把絕大部分的黃金、白金帶走了，剩下一點兒也不“值錢”的地幔和地殼（地殼是從地幔里面分出來的）。這個“窮得要命”的地幔，后來被發(fā)現(xiàn)也不是那么窮，至少比之前理論推算的要富裕200倍左右。什么意思呢？我們可以做一個想象，就是自從地核把絕大部分金子帶走之后，原來人們認為地幔里面只應(yīng)該有 1盎司的金子，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)地幔里居然有200盎司的金子。地幔從哪兒獲得了這些金子？是從地核“偷”的，還是另有他法呢？

大量的實驗數(shù)據(jù)、來自天然樣品的實測數(shù)據(jù)和動力學模型都表明，地幔和地殼里的黃金、白金是在后期增積過程中加進來的，不是從“富裕人家”——地核“偷”的。這個后期增積過程，可能與月球的形成為同一時期，也可能略微晚于月球的形成。也就是說，地球上的金子是來自外太空的。

這個簡略化顯示后期增積事件的圖中（見下頁）省略了月球形成這一事件。在地球分異成地核和地幔之后，有一些隕石物質(zhì)像下雨一樣，下到了地球的表面;也有可能不是像下雨一樣，而是直接掉下來幾個特別大的隕石，砸破地殼，引起第三個圖中的地幔部分發(fā)生熔融，最后形成巖漿海。加進來的隕石物質(zhì)，就是在巖漿海這樣一個機制下面逐漸混合均勻的。

當然，學術(shù)界也有不同的意見，認為地幔里面的黃金、白金不是后期增積過程中加進來的，而是在第二個圖中，形成地核的時候，剩了一點兒在地幔里面。他們認為，原先實驗的數(shù)據(jù)，就是關(guān)于這些元素進入金屬的能力問題的數(shù)據(jù)，是在低溫低壓條件下測出來的。地球的形成不是低溫低壓條件，有可能是在高壓條件下。這樣的話，黃金、白金在地球形成過程中，進入地核的能力就會變小，就會剩下一些在地幔里面。

除了這個不同意見之外，還有一些人對加進來的隕石物質(zhì)怎么進入到地幔、怎么在地幔里面混合均勻充滿疑問。有人認為混合過程非常緩慢。有科學家提出，如果后期增積發(fā)生在大約44億年前，那么在29億年前混合均勻，這大概花了15億年的時間。也有人研究發(fā)現(xiàn)，地球上最古老的巖石里面黃金、白金的含量已經(jīng)和現(xiàn)代的巖石差不多了，證明混合過程可能很快就完成了。

不過，那些熔解在地幔里的黃金、白金要想能被人類開采利用，還得富集形成礦床，主要的金礦床是斑巖型的金礦和巖漿硫化物型的金礦。中國在甘肅和貴州則有大量的微細浸染型金礦，這些金礦賦存在司空見慣的石灰?guī)r里。雖然金子是從金礦里采出來的，可是主流科學界還是認為金子的老家是在遙遠的宇宙中哦！

【責任編輯】張小萌