天上掉下金子来

周小光

黄金不仅在古代就是通行的货币，甚至当今的国际货币体系，在一定程度上也是黄金本位制度的变体。虽然地球上有各种各样的金矿，比如贵州的微细浸染型金矿床，山东的玲珑金矿床，但是黄金在地壳中的总体丰度特别低。那么，为什么黄金这么少呢？这些黄金又是怎么来的呢？

黄金（Au）和铂（Pt，又称白金）、钯（Pd）、锇（Os）和铼（Re）等统称为强亲铁元素。强亲铁的意思是，在硅酸盐矿物和金属共存的情况下，这些元素会全部跑到金属里面，一点儿也不会留到硅酸盐矿物里。地球的地核是由金属组成的，剩下的部分（包括地幔和地壳）都是由硅酸盐矿物组成的。我们人类的主要活动范围就是地壳上很浅的那一部分，因此，地球上的黄金，包括更贵重的铂和钯等，几乎全部都在地核里面，地幔和地壳中的黄金含量少得可怜。

但就是这么“微量”的黄金、白金也是“上苍”施舍的结果。在地球形成的主要增积时期（增积就是地球体积随着陨石物质的不断加入而迅速增大的过程），地核形成了，这个地核也把绝大部分的黄金、白金带走了，剩下一点儿也不“值钱”的地幔和地壳（地壳是从地幔里面分出来的）。这个“穷得要命”的地幔，后来被发现也不是那么穷，至少比之前理论推算的要富裕200倍左右。什么意思呢？我们可以做一个想象，就是自从地核把绝大部分金子带走之后，原来人们认为地幔里面只应该有 1盎司的金子，现在发现地幔里居然有200盎司的金子。地幔从哪儿获得了这些金子？是从地核“偷”的，还是另有他法呢？

大量的实验数据、来自天然样品的实测数据和动力学模型都表明，地幔和地壳里的黄金、白金是在后期增积过程中加进来的，不是从“富裕人家”——地核“偷”的。这个后期增积过程，可能与月球的形成为同一时期，也可能略微晚于月球的形成。也就是说，地球上的金子是来自外太空的。

这个简略化显示后期增积事件的图中（见下页）省略了月球形成这一事件。在地球分异成地核和地幔之后，有一些陨石物质像下雨一样，下到了地球的表面;也有可能不是像下雨一样，而是直接掉下来几个特别大的陨石，砸破地壳，引起第三个图中的地幔部分发生熔融，最后形成岩浆海。加进来的陨石物质，就是在岩浆海这样一个机制下面逐渐混合均匀的。

当然，学术界也有不同的意见，认为地幔里面的黄金、白金不是后期增积过程中加进来的，而是在第二个图中，形成地核的时候，剩了一点儿在地幔里面。他们认为，原先实验的数据，就是关于这些元素进入金属的能力问题的数据，是在低温低压条件下测出来的。地球的形成不是低温低压条件，有可能是在高压条件下。这样的话，黄金、白金在地球形成过程中，进入地核的能力就会变小，就会剩下一些在地幔里面。

除了这个不同意见之外，还有一些人对加进来的陨石物质怎么进入到地幔、怎么在地幔里面混合均匀充满疑问。有人认为混合过程非常缓慢。有科学家提出，如果后期增积发生在大约44亿年前，那么在29亿年前混合均匀，这大概花了15亿年的时间。也有人研究发现，地球上最古老的岩石里面黄金、白金的含量已经和现代的岩石差不多了，证明混合过程可能很快就完成了。

不过，那些熔解在地幔里的黄金、白金要想能被人类开采利用，还得富集形成矿床，主要的金矿床是斑岩型的金矿和岩浆硫化物型的金矿。中国在甘肃和贵州则有大量的微细浸染型金矿，这些金矿赋存在司空见惯的石灰岩里。虽然金子是从金矿里采出来的，可是主流科学界还是认为金子的老家是在遥远的宇宙中哦！

【责任编辑】张小萌