数十年来，科学家一直对在澳大利亚巴拉瑞特，巴西塞拉帕拉达和安大略省红湖等地形成的稀有超富集金矿感到困惑。尽管这类沉积物通常形成数万至数十万年，但这些“超高品位”沉积物却可以在数年，数月甚至数天之内形成。那么它们如何迅速形成?

McGill地球与行星科学系的Anthony Williams-Jones教授和博士学位研究了不列颠哥伦比亚省西北部Brucejack矿床的这些矿床实例。学生邓肯·麦克里什(Duncan McLeish)发现，这些金矿床的形态很像酸奶。当牛奶变酸时，黄油颗粒会聚在一起形成果冻。

您打算找出什么?

长期以来，科学家一直知道，热水流过岩石，溶解少量金并将其浓缩到地壳的裂缝中时，会形成肉眼看不见的金矿。在极少数情况下，这些裂缝会转变成厚达几厘米的纯金矿脉。但是，如此低的金浓度的流体如何产生稀有的超高品位金矿?

你发现了什么?

我们的发现解决了“超高级”或“富矿”金矿形成的悖论，这一悖论使科学家沮丧了一个多世纪。富矿金矿的悖论在于，根本没有足够的时间使它们形成，它们不应该存在，但它们确实存在!

麦吉尔(McGill)教授安东尼(威利)威廉姆斯-琼斯(Williams-Jones)和Pretium Resources Inc.地质学家乔尔·阿什伯纳(Joel Ashburner)研究了布鲁斯杰克矿山表面的矿化(含金)矿脉。图片来源：Duncan McLeish

由于热水中金的浓度很低，因此需要大量的流体流过地壳的裂缝才能沉积出可开采的金浓度。此过程将需要数百万年的时间才能用金填充一个厘米宽的裂缝，而这些裂缝通常需要几天，几个月或几年才能封住。

使用强大的电子显微镜观察岩石薄片中的颗粒，我们发现富矿中的金矿床是从类似于牛奶的流体中形成的。牛奶由少量黄油微粒组成，这些微粒因相互排斥而悬浮在水中，就像两个磁铁的负极一样。牛奶变酸时，表面电荷分解，颗粒聚在一起形成胶冻。金胶体也是如此，金胶体由带电的金纳米颗粒组成，它们互相排斥，但是当电荷分解时，它们会“絮凝”以形成胶冻。果冻被困在岩石的裂缝中，形成了超高级的金矿脉。金胶体明显是红色的，可以在实验室中制得，而溶解的金溶液则是无色的。

为什么结果很重要?

我们提供了自然界中金胶体形成和絮凝的第一个证据，以及金胶体颗粒及其絮凝的聚集体在纳米级的小静脉的第一个图像。这些图像记录了裂缝中充满金的过程，并通过整合成千上万的这些小静脉扩大了规模，揭示了富矿脉是如何形成的。

这一发现将如何影响采矿业?

Brucejack矿的勘探钻芯中有超高品位(富矿)金。图片来源：Pretium Resources Inc.

我们的结果对加拿大乃至世界各地的矿物勘探和采矿业都至关重要。现在我们终于了解了富矿的形成方式，矿物勘探公司将能够利用我们的工作结果更好地勘探富矿和金矿。需要对加拿大最肥沃的成矿区进行遗传研究，例如我们刚刚在布鲁斯杰克(Brucejack)完成的成矿区，以增进我们对世界一流矿床形成方式的了解，从而开发出更有效的勘探策略。

这项研究的下一步是什么?

我们怀疑在Brucejack和其他富矿金矿系统中运行的胶体过程也可能已经形成了更典型的金矿床。面临的挑战将是找到合适的材料来检验这一假设。在Brucejack，下一步将是更好地了解在观察到的规模上发生胶体形成和絮凝的原因，并重建这些过程的地质环境。我们还一直在实验室中制备金胶体，以尝试模拟在布鲁斯杰克发现的胶体。