科学家们早就知道，金矿脉是由热液流过地球深处地壳裂缝中的矿物沉积形成的。但是今天发表在《自然-地球科学》杂志上的一项研究发现，这个过程几乎可以瞬间发生——可能在十分之几秒内。
澳大利亚布里斯班昆士兰大学的地震学家、第一作者迪翁·韦瑟利说，这个过程发生在“断层弯曲”处——连接岩石中主断层线的横向锯齿形裂缝。
当地震发生时，主断层线的两侧会沿着断层方向滑动，相互摩擦。但是断层弯曲处只是张开。韦瑟利和他的合著者，澳大利亚国立大学在堪培拉的地球化学家理查德·亨利想知道，地震发生时，在这些断层弯曲处循环的流体会发生什么。
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他们的计算结果令人震惊：快速减压使得地球深处正常的高压条件降至接近我们在地表经历的压力。
例如，11公里深度的4级地震会导致突然张开的断层弯曲处的压力从290兆帕（MPa）降至0.2兆帕。（相比之下，海平面气压为0.1兆帕。）“所以你看到的是压力降低了1000倍，”韦瑟利说。
昙花一现
韦瑟利说，当温度约为 390 °C 的富含矿物质的水受到那种压力下降时，液体会迅速汽化，现在过饱和水中的矿物质几乎立即结晶 ——工程师们称之为闪蒸或闪沉积的过程。他说，这种效应“非常大，以至于石英及其任何相关的矿物和金属都会从溶液中析出”。
最终，更多的流体从周围的岩石中渗出到缝隙中，恢复初始压力。但这不会立即发生，因此在此期间，一次地震就可以瞬间产生（尽管很小）金矿脉。
大地震会产生更大的压力降，但对于金矿脉的形成来说，这似乎有点过分。韦瑟利和亨利发现更有趣的是，即使是小地震也会在断层弯曲处产生出人意料的巨大压力降。
“我们一直研究到震级为 –2 的地震，”韦瑟利说——他补充说，这种地震非常小，断层带仅 90 厘米，滑动距离仅约 130 微米。“你仍然会得到 50% 的压力降，”他指出。
韦瑟利补充说，这可能是含金石英矿床中的岩石经常布满蜘蛛网状的微小金矿脉的原因之一。“在一个断层系统中，你[可以]每年发生数千到数十万次小地震，”他说。“在数十万年的过程中，你有潜力沉淀出大量的黄金。积少成多。”
韦瑟利说，勘探者或许能够使用遥感技术在断层弯曲处常见的深埋岩石中找到新的金矿床。“具有许多弯曲的断层系统可能是黄金分布的场所，”他解释说。
但加州大学伯克利分校的地震学家平田直认为，这一发现可能具有更大的科学价值。那是因为，除了展示石英矿床可能如何在断层弯曲处形成之外，这项研究还揭示了弯曲处的流体压力如何反弹至其原始水平——这可能会影响初始地震后地面的移动量。
“据我所知，我们尚未将流体压力变化纳入余震概率的估计中，”平田直说。“整合这一点可以改进地震预报。”