科學家們早就知道，金礦脈是由熱液流過地球深處地殼裂縫中的礦物沉積形成的。但是今天發表在《自然-地球科學》雜誌上的一項研究發現，這個過程幾乎可以瞬間發生——可能在十分之幾秒內。
澳大利亞布里斯班昆士蘭大學的地震學家、第一作者迪翁·韋瑟利說，這個過程發生在“斷層彎曲”處——連線岩石中主斷層線的橫向鋸齒形裂縫。
當地震發生時，主斷層線的兩側會沿著斷層方向滑動，相互摩擦。但是斷層彎曲處只是張開。韋瑟利和他的合著者，澳大利亞國立大學在堪培拉的地球化學家理查德·亨利想知道，地震發生時，在這些斷層彎曲處迴圈的流體會發生什麼。
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他們的計算結果令人震驚：快速減壓使得地球深處正常的高壓條件降至接近我們在地表經歷的壓力。
例如，11公里深度的4級地震會導致突然張開的斷層彎曲處的壓力從290兆帕（MPa）降至0.2兆帕。（相比之下，海平面氣壓為0.1兆帕。）“所以你看到的是壓力降低了1000倍，”韋瑟利說。
曇花一現
韋瑟利說，當溫度約為 390 °C 的富含礦物質的水受到那種壓力下降時，液體會迅速汽化，現在過飽和水中的礦物質幾乎立即結晶 ——工程師們稱之為閃蒸或閃沉積的過程。他說，這種效應“非常大，以至於石英及其任何相關的礦物和金屬都會從溶液中析出”。
最終，更多的流體從周圍的岩石中滲出到縫隙中，恢復初始壓力。但這不會立即發生，因此在此期間，一次地震就可以瞬間產生（儘管很小）金礦脈。
大地震會產生更大的壓力降，但對於金礦脈的形成來說，這似乎有點過分。韋瑟利和亨利發現更有趣的是，即使是小地震也會在斷層彎曲處產生出人意料的巨大壓力降。
“我們一直研究到震級為 –2 的地震，”韋瑟利說——他補充說，這種地震非常小，斷層帶僅 90 釐米，滑動距離僅約 130 微米。“你仍然會得到 50% 的壓力降，”他指出。
韋瑟利補充說，這可能是含金石英礦床中的岩石經常佈滿蜘蛛網狀的微小金礦脈的原因之一。“在一個斷層系統中，你[可以]每年發生數千到數十萬次小地震，”他說。“在數十萬年的過程中，你有潛力沉澱出大量的黃金。積少成多。”
韋瑟利說，勘探者或許能夠使用遙感技術在斷層彎曲處常見的深埋岩石中找到新的金礦床。“具有許多彎曲的斷層系統可能是黃金分佈的場所，”他解釋說。
但加州大學伯克利分校的地震學家平田直認為，這一發現可能具有更大的科學價值。那是因為，除了展示石英礦床可能如何在斷層彎曲處形成之外，這項研究還揭示了彎曲處的流體壓力如何反彈至其原始水平——這可能會影響初始地震後地面的移動量。
“據我所知，我們尚未將流體壓力變化納入餘震機率的估計中，”平田直說。“整合這一點可以改進地震預報。”