中国科学家首次“直播”黄金诞生！纳米尺度揭秘自然成金新机制

近日，中国科学院广州地球化学研究所联合多机构科研团队取得重大突破——利用原位液相透射电子显微镜技术，在国际上首次从纳米尺度实时捕捉到自然界中黄金纳米颗粒的形成过程，并提出黄铁矿诱导金沉淀的全新机制。相关成果于1月20日在国际顶级学术期刊《美国国家科学院院刊》发表，为破解金矿成因之谜提供了颠覆性视角 。

黄金如何在自然界中从稀薄流体聚合成矿？这一问题困扰了地质学家数十年。传统研究依赖反应后的离线分析，如同通过“考古遗迹”推测历史，无法捕捉金沉淀的瞬时动态。此次研究团队创新性地采用原位液相透射电子显微镜技术，在排除溶解氧和电子束干扰的精准实验条件下，实现了对反应过程的实时观测 。

实验显示，当黄铁矿与浓度仅为十亿分之十（10ppb）的极低含金溶液接触后，关键变化随之发生：13分钟时，黄铁矿表面形成一层稳定的“致密液体层”；20分钟后，该层内开始析出微小的黄金纳米颗粒，随后颗粒持续增多、逐渐长大，最终完成富集沉淀。这一过程被科研人员形象地称为“纳米尺度的黄金诞生直播”，首次完整揭示了金颗粒从无到有的动态轨迹 。

研究最核心的发现，是黄铁矿表面形成的“致密液体层”所扮演的关键角色。这层特殊液体如同一座高效运转的“纳米工厂”，即便外部溶液中金浓度低至十亿分之几，仍能通过独特机制实现金的快速富集 。

科研团队解析其原理：黄铁矿溶解过程会显著降低“致密液体层”内的氧逸度（衡量氧化性的关键指标），从而重构局部化学环境，促使原本分散的金离子迅速达到过饱和状态，最终凝聚成固体纳米颗粒。这一机制打破了“黄金富集需高浓度含金流体”的传统认知，解释了自然界中低浓度流体为何能形成高品位金矿的核心谜题 。

更重要的是，该新机制同时适用于热液型金矿床（如造山型、卡林型金矿）和表生金富集过程（如砂金形成）。在热液环境中，深部流体与大气降水混合形成的低浓度含金流体，与黄铁矿反应即可触发金沉淀；而在地表环境中，天然水淋滤形成的稀薄含金溶液，同样能通过这一机制实现黄金富集，彻底挑战了“金主要源自深部热液流体”的传统理论 。

这项研究不仅在基础科学领域具有里程碑意义，更为产业应用开辟了广阔前景。其揭示的界面调控机制，对优化绿色浸金工艺具有直接指导价值——传统浸金工艺常依赖剧毒试剂，而基于新机制可开发更环保的界面调控技术，降低采矿过程的环境影响，推动黄金开采产业向绿色低碳转型 。

“这一发现不仅阐释了纳米颗粒驱动的矿化过程，更拓展了人类对地球物质循环的认知边界。”研究团队负责人、中国科学院广州地化所朱建喜研究员表示，该机制为寻找金矿提供了全新的理论依据，未来有望通过识别“致密液体层”相关地质特征，提升金矿勘探的精准度，为国家战略矿产资源保障提供技术支撑 。

从实验室的纳米观测到自然界的成矿规律，中国科学家用技术创新打开了探索地球奥秘的新窗口。这场“黄金诞生直播”背后，是中国地质科研领域从“跟跑”到“领跑”的跨越，更彰显了我国在原位表征技术与矿物界面科学研究中的国际领先地位。