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(本文發表于2025年第1期)
第一作者簡介
時凌峰,工程師,主要從事自然資源調查與科普工作。
>“金”字說文解字
(參考維基百科圖片重新裁剪設計)
古埃及法老陵墓中的黃金,象征著權力與神性;中國古代皇家園林中的御用黃金,象征著至高無上的尊貴;在古希臘神話中,黃金是神的恩賜;在殖民者眼中,新大陸的黃金是財富和榮耀……無論是東方的金碧輝煌,還是西方的金光閃閃,黃金都以其璀璨奪目的光澤和無與倫比的價值,成為人類社會共同追求的對象。
穿越時空長河,黃金的吸引力從未減退。在現代,黃金映襯著人類文明的輝煌,它不僅是金融市場上的避險資產,也是時尚界的寵兒,無論是作為投資品還是裝飾品,黃金都以其獨特的魅力,吸引著世界各國的人們。對黃金的迷戀,成為了一種穿越歷史、跨越文化和地域的普遍情感。
解金:
黃為長兮久埋衣不生
百煉不輕兮從革隨形
> 圖坦卡蒙黃金面具
(參考網絡圖片重新裁剪設計)
> 明金絲翼善冠
(參考網絡圖片重新裁剪設計)
我們能從“金”的說文解字中窺見古人對這種金屬的認知。“金”字最早見于金文,也就是商周時期鑄刻在青銅器上的銘文,起初金指的是本赤金,即銅,引申為金屬總稱,后詞義縮小指黃金。
《說文解字》中,金是五種顏色金屬的總稱,五種金屬分別是白金(銀)、青金(鉛)、赤金(銅)、黑金(鐵)和黃金,黃金為五金之首,最為珍貴。《說文解字》也指出了黃金優良的特性:久埋地下也不會生銹或腐蝕,多次熔煉也不會減輕其重量或改變其本質,能順從變形而不背本性。在五行之中,金代表西方的屬性。古人認為金是土生出來的,字形采用“土”作底;“土”的左右兩點,像金沙埋在土層中的樣子;“今”作為聲符,表示讀音。
金的英語“gold”和化學符號Au(來自拉丁語“aurum”)詞源則都與金的色彩有關,源于閃光、發光、黎明等詞匯。
愛金:
熠熠生輝不改色
柔韌延展任錘鑿
金之所以備受喜愛,首先是滿足了人們的“好色”需求。黃金顏色鮮艷,色澤明亮,濃郁純凈,給人一種陽光般的溫暖,在許多文化中都被視為太陽的象征,同時自帶奢華高貴的氣質。不僅如此,黃金還可以通過摻入其他金屬變幻出更豐富的顏色,如白色、藍色、紫色和玫瑰金色等,這些顏色多用于黃金首飾。黃金飾品改變純度,就可以得到的更豐富的顏色。
黃金被人鐘愛的第二個原因是其延展性好。僅1克金(體積大概相當于半粒米)就可以拉長成直徑0.00434毫米,長3500米的細絲,現代技術甚至能把黃金壓成0.00001毫米厚的薄膜(中國期貨業協會,2010)。再加上黃金硬度不高,可以成為柔軟而又易于加工的材料。因此,黃金可打造成任何形狀,制作成金箔,用于塑像、建筑、工藝品的貼金。
人們喜愛黃金還因為它穩定的化學性質。黃金便于長期保存,耐腐蝕性強,抗強酸、強堿、化學藥品。在空氣中不被氧化,不會變色,在酸堿溶液中都極為穩定,具有極佳的抗變色性和抗化學腐蝕能力。遠古墓葬中出土的黃金隨葬品,至今依然保存完好,經數千年其金屬光澤不減。
黃金的物理特性決定了它便于被設計和制成各種形狀的飾品,還可與其他寶石結合使用制作成珠寶首飾,高貴美觀且耐用。同時,黃金導電性良好,可以用來制作連接器和印刷電路板。黃金還被用于宇航服和衛星上的涂層,以保護內部設備免受極端溫度的影響。在醫學上,黃金也有廣泛應用,由于其良好的生物相容性和耐腐蝕性,黃金合金在牙科領域被廣泛用于制作牙冠。
當人們對黃金的喜愛變成一種共識,黃金對人類社會的影響就越來越廣泛,在人類的精神文化領域和經濟社會運行中扮演著非常重要的角色。
黃金不僅僅是一種物質財富的象征,更承載著深厚的文化內涵和精神價值。在不同的文化和歷史時期,黃金以其獨特的光澤與穩定性,成為人們心中對于美好事物、權力、財富乃至神圣追求的集中體現。
在古代文明中,黃金被視為尊貴與力量的標志。法老的面具、帝王的冠冕、貴族的飾品,無不閃耀著黃金的光輝,向世人昭示著擁有者的顯赫身份與非凡地位。這些黃金制品不僅是個人榮譽的象征,更是國家權力和社會秩序的物質化表現;在宗教領域里,黃金同樣占據著舉足輕重的地位。無論是作為供奉神靈的祭器,還是作為傳達信仰的藝術品,黃金都被賦予了超越物質層面的意義;在日常生活中,黃金同樣是美好時刻不可或缺的一部分。婚禮上的金戒指、節日慶典中的金飾,都是人們傳遞祝福、分享喜悅的重要媒介。贈送黃金制品,意味著將好運、幸福與繁榮一同贈予對方,這份心意遠比黃金本身更為珍貴;文學藝術中,黃金更是被賦予了豐富的象征意義。它不僅是財富的代名詞,更是高尚品德與純潔愛情的象征。“金口玉言”,意味著言語的寶貴與真實;“金玉良緣”,則寓意著美滿婚姻的珍貴。這些美麗的詞匯,不僅是語言的表達,更是人們對理想生活狀態的向往與贊美。無論是在歷史長河中還是現代社會里,黃金都以其獨特的魅力,連接著過去與未來,成為跨越時空界限的文化遺產。
黃金的獨特屬性決定了它在經濟體系中不可或缺的作用,黃金依然是連接過去與未來的橋梁,在維護經濟秩序方面發揮著關鍵作用。
馬克思在《資本論》中提到“金銀天然不是貨幣,但貨幣天然是金銀”,黃金在人類經濟史上的重要身份是貨幣。最初出現在市場上時,金只是一種被人喜歡的普通物品。當商品交換發展到一定歷史階段,金便于分割、價值統一、外形美觀的特點使它被人們自發地“選”為一般等價物,能夠代表其他所有商品的價值。人類歷史上使用的貨幣形式多種多樣,從最初的物物交換,到金屬貨幣的出現,再到紙幣及現代電子支付系統的普及,每一階段都是人類社會進步的重要里程碑。在這個過程中,黃金在很長一段時間內扮演了貨幣體系基石的角色。各國中央銀行曾經采用過金本位制,即貨幣的價值直接與一定量的黃金掛鉤,這保證了貨幣價值的穩定性和可兌換性。
隨著金融體系的復雜化和技術的進步,金本位早已成為過去式,傳統的貨幣形態正在經歷深刻的變革。盡管如此,黃金依然保持著其作為價值儲存手段的重要地位。在不確定的經濟環境下,黃金因其稀缺性、流動性強,以及與大多數其他資產相關性較低的特點而受到青睞。當股票市場波動加劇、通貨膨脹上升或是地緣政治緊張局勢升級時,投資者往往會轉向黃金,將其視為抵御風險的“避風港”。在國家層面,黃金儲備作為一國金融實力的象征,發揮著不可替代的作用。中央銀行持有黃金不僅可以增強國際信譽,還能在必要時用于平衡國際收支、維持匯率穩定等。尤其是在金融危機或戰爭等極端情況下,黃金作為全球公認的硬通貨,能夠迅速恢復市場信心,并為政府提供額外的財政靈活性。
溯金:
恒星心火鑄輝煌
地球舞動黃金藏
> 塑造地球的各種力量
(參考網絡圖片重新裁剪設計)
點石成金的傳說無疑充滿了浪漫主義色彩,但在科學視角下已經被證明是一種不切實際的幻想。
金元素在太陽系形成之前就已經存在了,并且數量稀少。50億年前,包含更早超新星碎片的旋轉氣體云不斷聚集,逐漸在自身重力的作用下收縮,其溫度和壓力不斷升高,氫原子開始發生核聚變反應,釋放出巨大的能量,從而形成我們現在所知的太陽。太陽占據了整個太陽系總質量的99.86%,其余0.14%的物質通過聚集和固化形成了行星、小行星、彗星等天體(蒲濟林 等,2016)。從元素上說,氫和氦共占據了太陽系98%的質量,氧元素占0.9%,其他元素僅占1.1%,金元素比例太少,我們只能拿數量類比:當太陽系中每出現3.5億個氧原子才會有3個金原子(約翰·格里賓,2020)。
當然,其中的一部分黃金散落在地球上。
從現有的物理和化學知識、實驗、對其他天體的觀測以及計算機模擬來推斷,在地球形成過程中,來自彗星和隕石的撞擊、放射性同位素的衰變,早期形成的地球至少有一半都被融化,早期地球中鐵、鎳、金等密度大的金屬幾乎都已沉入地核。規模最大的一次撞擊來自一顆火星大小的物體,被炸飛的碎片形成了月球,41~38億年前的持續猛擊,即“晚期重轟炸”時期,地核里的金才得以重新出現在地殼和地幔。不過黃金在地殼的含量每噸不超過0.004克,分布廣泛但含量極少。后期板塊、巖漿活動不斷地作用于地殼,巖石熔融、冷卻、沉積,各種礦物成分組成發生遷移,各種地質作用使金富集,才形成了今天的金礦床。
我國地域遼闊,江河水系發育,金礦成礦地質條件優越,這離不開我國獨特的地球動力學環境和構造演化史。
地質歷史上的燕山期和喜馬拉雅期,是地球各圈層物質運動和相互作用最為劇烈的時期之一。2億~1.3億年前的燕山期,太平洋板塊與歐亞板塊的碰撞引發了大規模的巖漿活動和構造變動,促進了金屬成礦作用的發生。7000萬~300萬年前的喜馬拉雅期,則是印度板塊與歐亞板塊的碰撞,導致了喜馬拉雅山脈的隆起,并進一步激發了一系列構造和巖漿事件,為成礦提供了有利條件。中、新生代因此成為中國及其鄰近地區最重要的構造—巖漿—成礦階段。這一時期的構造活動不僅塑造了中國獨特的地貌特征,還孕育了豐富的礦產資源。巖漿活動為金礦的形成提供了必要的熱液流體,而構造變動則為這些流體提供了運移和聚集的空間,最終形成了豐富的金礦床。
尋金:
掘石破巖尋金脈
千錘百煉始得真
> 黃金存量(世界黃金協會,2024)
據統計,至2023年年底,世界上開采出的黃金有212582噸(世界黃金協會,2024),用這些黃金去鋪平一個標準400米田徑場的話,厚度僅72.83厘米;而一個邊長22米的立方體建筑就可以把人類擁有的所有黃金裝起來。
金作為一種礦產,從體積上看總量不多,卻是人類較早利用的金屬之一,因為金在自然界中通常以單質形式出現。尤其在石器時代,金屬非常少見,并且只有銅和金能自然存在而不需要從礦石中提煉。
金礦可分為砂金和巖金。含金的地質體經歷了風化、剝蝕、搬運,呈粒狀或微觀粒子形式出現,細微如砂,最后在河流中富集形成了砂金。巖金則是礦山開采出的含金礦石。
> 砂金(圖片來源:維基百科)
砂金:千淘萬漉雖辛苦 吹盡狂沙始到金
砂金的開采相對容易,其開采歷史也最為悠久。我國是世界上較早開發和使用黃金的國家之一,黃金生產開采始于砂金,這也是為什么古人認為“金生麗水,玉出昆岡”的原因。麗水是古稱,現在我們稱之為“金沙江”,金沙江一名來源便與其攜帶的黃色沙土和豐富的砂金礦藏有關。
根據砂金顆粒密度大的特點,使用淘洗盤直接分選就能得到金礦。河流自然重砂取樣法是最原始的砂金找礦法,單人只用一把鐵鍬和一個淘洗盤即可開展工作。隨著自然界砂金數量的減少,人們首先要實現找礦方法的改進,其次就是利用新的工具。除了直接取樣調查,還可以利用大型器械穿透松散沉積層采樣了解深部含金情況;或者通過間接的方式,如地質地貌調查、地球物理勘探甚至航空技術,通過更系統的分析和調查研究來推斷砂金成礦情況。
巖金:千山萬水探金蹤 踏破鐵鞋無覓處
相對而言,產于礦山的礦物金被稱為巖金,也就是藏在巖石礦脈中的金,它可以以自然元素的形式存在,即純金的狀態;也可以存在于天然合金中,比如金銀合金。此外,它還可能以金屬硫化物的形式賦存,或是存在于硫化物、碲化物、銻化物和硒化物之中。
人類擁有的黃金大部分都是在1950年之后開采的(世界黃金協會,2024),金礦的勘探與科技發展進步有著密切的聯系。自然界容易被發現和開采而出的黃金越來越少,就需要依靠更科學的勘探方法和采礦手段。發現并勘探金礦一直是一項充滿挑戰的任務,其工作重點是高效精準地尋找金礦分布位置,評估金礦儲量和了解礦體形態,在開采以后總結金礦的來源、形成環境,為未來找礦積累寶貴的經驗。
想要研究巖金的特點,就要了解巖金都有哪些類型。但金礦床的分類分歧很大,不同的地質學家有不同的視角。有的以成礦地質作用劃分,有的以成礦物質來源作為分類依據,還有的按照礦體形態、礦化類型分類。
2020年開始實施的《礦產地質勘查規范 巖金》(DZ/T 0205—2020)將我國金礦床分為破碎帶蝕變巖型、含金石英脈型、斑巖型、矽卡巖型、角礫巖型、硅質巖層中的含金鐵建造型、含金火山巖型、微細粒浸染型8種金礦床工業類型,這種分類的基礎是成礦地質特征、礦物共生組合、圍巖蝕變、礦體形狀、規模及品位等,代替了2002年《巖金礦地質勘查規范》(DZ/T 0205—2002)金礦床按照成因類型分類。
巖金的開采程序復雜,隨著黃金價格的飆升,技術的進步和經濟的發展,巖金礦的工業指標也會發生變化,使之能適應目前及今后一段時期內的市場要求。在2002年《巖金礦地質勘查規范》中,我國推薦的巖金礦一般工業指標有邊界品位、最低工業品位、礦床平均品位、最小可采厚度、最小夾石剔除厚度、最小無礦段剔除長度,露天開采須確定剝采比。2020年以后,這些工業指標不再考慮礦床平均品位,只考慮邊界品位、最低工業品位、最小可采厚度、最小夾石剔除厚度、最小無礦段剔除長度,且標準都有所降低。按照我國最新的《礦產地質勘查規范 巖金》來說,原生礦最低工業品位達到1.6克/噸以上。
當然,衡量采礦的可行性還需要考慮礦石的賦存條件、礦物成分、外部建設條件等。
大型地下采礦業屬于資本密集型產業,機械化程度和技術含量高。全世界60%的開采活動在地表進行,容易開采的、成熟的金礦資源已近告罄。在未來隨著技術的進步,那些目前因開采成本過高而被認為是不可行的礦石資源可能會轉變為有價值的儲備。大數據、人工智能以及智能數字采礦技術的應用,有助于顯著降低開采成本,提高資源利用效率。例如,大數據技術可以幫助礦企更好地了解地質結構和礦體分布,從而提高勘探的準確性;人工智能可以通過優化開采流程來減少浪費并提高安全性;智能數字采礦技術則能實現遠程操作和自動化管理,減少人力成本并提高工作效率。目前,機器人已經在采礦活動中扮演著越來越重要的角色,從勘探到開采再到運輸,機器人的參與使得采礦作業變得更加高效和安全。預計在未來,機器人采礦將成為行業標準做法,進一步推動采礦業向智能化和自動化方向發展。
煉金:
黃金熔爐淬真金
烈火去雜質光新
古人加工冶煉黃金經歷了破碎與篩選、冶煉、精煉的過程。
古人使用工具將金礦石破碎成較小的顆粒,這一步是先將礦石放入水碓,通過水力作用將大塊的礦石粉碎,然后用石磨磨成粉末,再用水淘洗使黃金顆粒與其他雜質分離。將滿足要求的黃金顆粒進行冶煉,以提取純金。黃金的熔點為1064.18℃,在古代生產條件下,人們很難將火焰溫度提高到這一點以上,所以有“真金不怕火煉”這一說法。正是利用了這一點,黃金冶煉方法最常見的是火法冶煉。火法冶煉是將金礦石放入爐子中加熱,使其中的低熔點金屬熔化,流入模具中,冷卻后形成金塊或金錠。火法冶煉得到的產品難免還含有一些雜質需要進一步的精煉處理。常用的精煉方法包括汞齊化和電解。汞齊化是將金塊與汞混合形成汞齊合金,利用汞對金的強親和力去除雜質。電解法則通過電流作用,使金離子在陰極還原為純金,從而提高黃金純度。
現代黃金冶煉流程與古人之法大同小異,一般為預處理、浸取、回收、精煉。但現代技術使用更為先進的機械和化學方法,以保證更有效地從礦石中提取黃金和處理更為復雜的礦石類型,制備的黃金制品更接近理論純度,品質更優。
我國作為產金大國,《礦產地質勘查規范 巖金》將金礦物顆粒劃分為五級,金的粒度在很大程度上取決于磨礦細度和選別方法。在礦石磨碎過程中,巨粒金(>0.295毫米)和粗粒金(0.074~0.295毫米)幾乎全部可以分離成單體,適合使用重選法回收。重選法通過分析黃金與脈石之間密度的差異,按照重力進行提取,這是冶煉黃金較為傳統與古老的方法之一。中粒金(0.074~0.037毫米)在磨礦過程中大都能單體解離,少部分呈暴露連生體或被硫化物包裹,細粒金(0.01~0.037毫米)和微粒金(≤0.01毫米)用浮選法、氰化法都有好的效果。浮選法是一種常用的礦物加工技術,尤其在處理細粒度和低品位礦石時非常有效。浮選法基于不同礦物表面性質的差異來進行分離。具體來說,它利用了礦物對水的不同親疏性(即疏水性和親水性)。在浮選過程中,疏水性的金顆粒會附著在氣泡上并浮到液面形成泡沫,而親水性的顆粒則留在水中。氰化法利用了黃金與氰化物之間的特殊化學反應。在有氧氣的情況下,黃金可以與氰化物(通常是氰化鈉NaCN)溶液發生反應,形成一種可溶于水的絡合物——金氰化物[Au(CN)2-]。這種絡合物可以被進一步處理,從而提取出純金。
金精煉后的最終產品通常是高純度的黃金,如金條、金幣、金錠、金粉、金片等。截至2023年,45%的黃金被制成珠寶首飾,22%被制成金條和金幣,17%存在各國中央銀行(世界黃金協會,2024)。
身邊的金:
眾里尋金千百度
其在觸手可及處
需要提到的一點是,人們已經在月球上、大洋底、海水中、南極大陸都發現了黃金,然而這些地方的黃金目前還不具備開采價值。我們日常使用的電子產品,尤其是手機,實際上是一種隱藏在身邊的“金礦”。手機及其它多種電子產品中含有一定量的黃金,以及其他有價值的金屬。主板中很多元器件都含有黃金,如主板線路、芯片、接口、處理器的插座,等等,常覆蓋著微米級別厚度的黃金層,我們使用的SIM卡中也含有黃金。雖然單個設備中的黃金含量很少,但如果考慮到全球每年廢棄的大量電子產品,這些微量黃金的累積總量就相當可觀了,理論上,100萬部手機可以產出34千克黃金(Biaca Nogrady,2016)。除了黃金以外,手機中還含有銅、錫、銀、鋁等多種金屬。鑒于這些廢舊電子產品蘊藏的可觀價值,回收和再利用這些資源已成為一個蓬勃發展的產業。通過專業回收處理,不僅可以從廢舊手機中提取黃金,還可以回收其他有價值的材料,從而減少對原材料的需求,并減輕對環境的壓力。隨著公眾環保意識的提升和技術的進步,電子產品回收正逐漸成為一個既有益于環境保護又能創造經濟效益的重要領域。
從地球科學的角度來看,從埋藏在地殼深處的金屬礦產到成為權力與財富的象征,人類對黃金的認識與利用經歷了漫長的旅程。盡管人類與黃金的相遇是一系列小概率事件的集合,但黃金在人類的歷史長河中被賦予了特別的意義,影響著我們的歷史、文化和經濟結構,成為了我們生活中不可或缺的一部分。
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作者:時凌峰 孔春雨 孫堅石 李 丹 田 超 馮彥超
編輯:何陳臨秋
排版:何陳臨秋
審核:刁淑娟
官網:https://kpwhbjb.cgl.org.cn
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