银行金库中堆放的金条、夏季奥运会奖牌上的镀金，甚至您自己的金首饰，都可能要归功于地震的存在。一项新研究提出，此类事件中移动的构造板块产生的应力和应变可能会引发化学反应，导致微小的金颗粒聚结成较大的金块。
该研究的合著者、澳大利亚莫纳什大学的地质学家克里斯托弗·沃伊西说：“最大的发现是展示了一种新的黄金形成过程，并为真正大型的金块可能如何形成提供了解释。”“这一直有点令人困惑，尤其是在没有野外证据支持其他黄金形成过程的情况下。”
据估计，所有开采的黄金中有 75% 来自于 石英块内部裂缝中的矿床，石英是 地壳中最丰富的矿物之一。地球化学家们早就知道，溶解的金存在于地壳中下层的流体中，这些流体可能会渗入石英裂缝中。但所涉及的流体量似乎限制了可以溶解多少金，从而限制了形成的金块的大小。较大的金块很难解释：专家们曾推测，流体中的金纳米颗粒可能会在石英中聚集成较大的块状物，但尚不清楚是如何形成的。与溶解的金不同，纳米颗粒通常没有足够的化学能来启动必要的反应，从而在裂缝表面积聚并形成金块。
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这项新研究发表在 《自然·地球科学》 杂志上，表明地震引起的地质应力可能会激活一种称为压电性的特殊地球化学特性——并且这种激活使得形成更大的金块成为可能。
压电效应自 19 世纪 80 年代以来就已为人所知，本质上是指材料在受到机械应力时产生电荷的能力。许多日常用品，包括麦克风、音乐贺卡和喷墨打印机，都利用了压电性，它自然存在于从蔗糖到骨骼的物质中。
石英可以产生这种效应，因为它的结构：它由带正电的硅原子和带负电的氧原子的重复模式构成。当它被拉伸或压缩时，这些原子的排列发生变化，电荷以不对称的方式分散。负电荷和正电荷在石英的不同区域积聚，产生电场并改变材料的电状态。
沃伊西和他在墨尔本莫纳什大学的同事们（该地区历史上盛产黄金）认为，这种改变的状态可以降低流体中金纳米颗粒与石英表面相互作用所需的能量，从而引发以前不可行的化学反应，并允许纳米颗粒粘附和积累。
为了验证他们的想法，研究人员虚拟模拟了石英在受到类似地震力时可能产生的电场。然后，他们将石英矿物晶体放入含有溶解的金纳米颗粒和其他金化合物的流体中，发现当受到类似地震波的力时，石英能够产生足够的电压来启动纳米颗粒的积聚。
该研究结果指向了一种有趣的机制，这种机制可能至少是一些地壳中较大金块形成的原因——特别是“造山带”矿床，在这些矿床中，碰撞的构造板块相互褶皱，形成了山脉。
未参与这项研究的顾问地质学家詹姆斯·桑德斯说：“间歇性地震显然在帮助形成这些重要的造山带金块矿床方面发挥着重要作用。” 他说，他希望看到未来的研究更多地关注这个过程的具体细节。这可能包括调查引起压电性的地震力必须持续多久才能产生这样的矿床，以及为什么在给定区域的石英中，只有一些裂缝会形成大型金块矿床，尽管理论上地震会对所有裂缝产生类似的应力和应变。“我认为这是一个很棒的想法/假设，”桑德斯说。“我很想知道它是否经得起进一步的评估。”
未参与这项研究的科尔盖特大学地质学家奥布雷亚·亚当斯说，在大规模上研究压电性可能很困难。“地球科学家目前正努力量化应力（或压力）如何随时间和地点在 3D 中变化，”她说，“这在实验室中很容易测量，但在地壳中量化则困难得多。”
沃伊西和他的团队计划通过测试不同的压力或温度等来扩展实验参数，以进一步探索他们的理论。“这在很大程度上是这项技术的初步研究，”他说，“所以我很高兴看到它可以走向何方。”