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(本文發(fā)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(diào)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(shè)計)
古埃及法老陵墓中的黃金,象征著權(quán)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(xiàn)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(chǎn),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(wǎng)絡(luò)圖片重新裁剪設(shè)計)
> 明金絲翼善冠
(參考網(wǎng)絡(luò)圖片重新裁剪設(shè)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(yōu)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(zhì),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(xué)符號Au(來自拉丁語“aurum”)詞源則都與金的色彩有關(guān),源于閃光、發(fā)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(zhì)。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(xiàn)代技術(shù)甚至能把黃金壓成0.00001毫米厚的薄膜(中國期貨業(yè)協(xié)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(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)。黃金便于長期保存,耐腐蝕性強,抗強酸、強堿、化學(xué)藥品。在空氣中不被氧化,不會變色,在酸堿溶液中都極為穩(wěn)定,具有極佳的抗變色性和抗化學(xué)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(jīng)數(shù)千年其金屬光澤不減。
黃金的物理特性決定了它便于被設(shè)計和制成各種形狀的飾品,還可與其他寶石結(jié)合使用制作成珠寶首飾,高貴美觀且耐用。同時,黃金導(dǎo)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(wèi)星上的涂層,以保護內(nèi)部設(shè)備免受極端溫度的影響。在醫(yī)學(xué)上,黃金也有廣泛應(yīng)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(lǐng)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(lǐng)域和經(jīng)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(zhì)財富的象征,更承載著深厚的文化內(nèi)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(wěn)定性,成為人們心中對于美好事物、權(quán)力、財富乃至神圣追求的集中體現(xiàn)。
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(quán)力和社會秩序的物質(zhì)化表現(xiàn);在宗教領(lǐng)域里,黃金同樣占據(jù)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(shù)品,黃金都被賦予了超越物質(zhì)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(jié)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(xué)藝術(shù)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(tài)的向往與贊美。無論是在歷史長河中還是現(xiàn)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(chǎn)。
黃金的獨特屬性決定了它在經(jīng)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(jīng)濟秩序方面發(fā)揮著關(guān)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(jīng)濟史上的重要身份是貨幣。最初出現(xiàn)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(fā)展到一定歷史階段,金便于分割、價值統(tǒng)一、外形美觀的特點使它被人們自發(fā)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(xiàn),再到紙幣及現(xiàn)代電子支付系統(tǒng)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(nèi)扮演了貨幣體系基石的角色。各國中央銀行曾經(jīng)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(wěn)定性和可兌換性。
隨著金融體系的復(fù)雜化和技術(shù)的進步,金本位早已成為過去式,傳統(tǒng)的貨幣形態(tài)正在經(jīng)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(jīng)濟環(huán)境下,黃金因其稀缺性、流動性強,以及與大多數(shù)其他資產(chǎn)相關(guān)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(zhuǎn)向黃金,將其視為抵御風(fēng)險的“避風(fēng)港”。在國家層面,黃金儲備作為一國金融實力的象征,發(fā)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(wěn)定等。尤其是在金融危機或戰(zhàn)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(fù)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(wǎng)絡(luò)圖片重新裁剪設(shè)計)
點石成金的傳說無疑充滿了浪漫主義色彩,但在科學(xué)視角下已經(jīng)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(jīng)存在了,并且數(shù)量稀少。50億年前,包含更早超新星碎片的旋轉(zhuǎn)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(fā)生核聚變反應(yīng),釋放出巨大的能量,從而形成我們現(xiàn)在所知的太陽。太陽占據(jù)了整個太陽系總質(zhì)量的99.86%,其余0.14%的物質(zhì)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(jù)了太陽系98%的質(zhì)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(shù)量類比:當太陽系中每出現(xiàn)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(xiàn)有的物理和化學(xué)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(guī)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(xù)猛擊,即“晚期重轟炸”時期,地核里的金才得以重新出現(xiàn)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(fā)生遷移,各種地質(zhì)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(fā)育,金礦成礦地質(zhì)條件優(yōu)越,這離不開我國獨特的地球動力學(xué)環(huán)境和構(gòu)造演化史。
地質(zhì)歷史上的燕山期和喜馬拉雅期,是地球各圈層物質(zhì)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(fā)了大規(guī)模的巖漿活動和構(gòu)造變動,促進了金屬成礦作用的發(fā)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(dǎo)致了喜馬拉雅山脈的隆起,并進一步激發(fā)了一系列構(gòu)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(qū)最重要的構(gòu)造—巖漿—成礦階段。這一時期的構(gòu)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(chǎn)資源。巖漿活動為金礦的形成提供了必要的熱液流體,而構(gòu)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(xié)會,2024)
據(jù)統(tǒng)計,至2023年年底,世界上開采出的黃金有212582噸(世界黃金協(xié)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(chǎn),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(zhì)形式出現(xiàn)。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(zhì)體經(jīng)歷了風(fēng)化、剝蝕、搬運,呈粒狀或微觀粒子形式出現(xiàn),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(fā)和使用黃金的國家之一,黃金生產(chǎn)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(xiàn)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(guān)。
根據(jù)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(shù)量的減少,人們首先要實現(xiàn)找礦方法的改進,其次就是利用新的工具。除了直接取樣調(diào)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(zhì)地貌調(diào)查、地球物理勘探甚至航空技術(shù),通過更系統(tǒng)的分析和調(diào)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(chǎn)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(tài);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(xié)會,2024),金礦的勘探與科技發(fā)展進步有著密切的聯(lián)系。自然界容易被發(fā)現(xiàn)和開采而出的黃金越來越少,就需要依靠更科學(xué)的勘探方法和采礦手段。發(fā)現(xiàn)并勘探金礦一直是一項充滿挑戰(zhàn)的任務(wù),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(tài),在開采以后總結(jié)金礦的來源、形成環(huán)境,為未來找礦積累寶貴的經(jīng)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(zhì)學(xué)家有不同的視角。有的以成礦地質(zhì)作用劃分,有的以成礦物質(zhì)來源作為分類依據(jù),還有的按照礦體形態(tài)、礦化類型分類。
2020年開始實施的《礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)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(zhì)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(yè)類型,這種分類的基礎(chǔ)是成礦地質(zhì)特征、礦物共生組合、圍巖蝕變、礦體形狀、規(guī)模及品位等,代替了2002年《巖金礦地質(zhì)勘查規(guī)范》(DZ/T 0205—2002)金礦床按照成因類型分類。
巖金的開采程序復(fù)雜,隨著黃金價格的飆升,技術(shù)的進步和經(jīng)濟的發(fā)展,巖金礦的工業(yè)指標也會發(fā)生變化,使之能適應(yīng)目前及今后一段時期內(nèi)的市場要求。在2002年《巖金礦地質(zhì)勘查規(guī)范》中,我國推薦的巖金礦一般工業(yè)指標有邊界品位、最低工業(yè)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(yè)指標不再考慮礦床平均品位,只考慮邊界品位、最低工業(yè)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(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范 巖金》來說,原生礦最低工業(yè)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(shè)條件等。
大型地下采礦業(yè)屬于資本密集型產(chǎn)業(yè),機械化程度和技術(shù)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(shù)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(zhuǎn)變?yōu)橛袃r值的儲備。大數(shù)據(jù)、人工智能以及智能數(shù)字采礦技術(shù)的應(yīng)用,有助于顯著降低開采成本,提高資源利用效率。例如,大數(shù)據(jù)技術(shù)可以幫助礦企更好地了解地質(zhì)結(jié)構(gòu)和礦體分布,從而提高勘探的準確性;人工智能可以通過優(yōu)化開采流程來減少浪費并提高安全性;智能數(shù)字采礦技術(shù)則能實現(xiàn)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(jīng)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(yè)變得更加高效和安全。預(yù)計在未來,機器人采礦將成為行業(yè)標準做法,進一步推動采礦業(yè)向智能化和自動化方向發(fā)展。
煉金:
黃金熔爐淬真金
烈火去雜質(zhì)光新
古人加工冶煉黃金經(jīng)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(zhì)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(chǎn)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(chǎn)品難免還含有一些雜質(zhì)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(zhì)。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(xiàn)代黃金冶煉流程與古人之法大同小異,一般為預(yù)處理、浸取、回收、精煉。但現(xiàn)代技術(shù)使用更為先進的機械和化學(xué)方法,以保證更有效地從礦石中提取黃金和處理更為復(fù)雜的礦石類型,制備的黃金制品更接近理論純度,品質(zhì)更優(yōu)。
我國作為產(chǎn)金大國,《礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)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(tǒng)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(shù),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(zhì)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(xué)反應(yīng)。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(fā)生反應(yīng),形成一種可溶于水的絡(luò)合物——金氰化物[Au(CN)2-]。這種絡(luò)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(chǎn)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(xié)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(jīng)在月球上、大洋底、海水中、南極大陸都發(fā)現(xiàn)了黃金,然而這些地方的黃金目前還不具備開采價值。我們?nèi)粘J褂玫碾娮赢a(chǎn)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(chǎn)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(shè)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(fā)展的產(chǎn)業(yè)。通過專業(yè)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(huán)境的壓力。隨著公眾環(huán)保意識的提升和技術(shù)的進步,電子產(chǎn)品回收正逐漸成為一個既有益于環(huán)境保護又能創(chuàng)造經(jīng)濟效益的重要領(lǐng)域。
從地球科學(xué)的角度來看,從埋藏在地殼深處的金屬礦產(chǎn)到成為權(quán)力與財富的象征,人類對黃金的認識與利用經(jīng)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(jīng)濟結(jié)構(gòu),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(wǎng):https://kpwhbjb.cgl.org.cn
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