銀行金庫中堆放的金條、夏季奧運會獎牌上的鍍金，甚至您自己的金首飾，都可能要歸功於地震的存在。一項新研究提出，此類事件中移動的構造板塊產生的應力和應變可能會引發化學反應，導致微小的金顆粒聚結成較大的金塊。
該研究的合著者、澳大利亞莫納什大學的地質學家克里斯托弗·沃伊西說：“最大的發現是展示了一種新的黃金形成過程，併為真正大型的金塊可能如何形成提供瞭解釋。”“這一直有點令人困惑，尤其是在沒有野外證據支援其他黃金形成過程的情況下。”
據估計，所有開採的黃金中有 75% 來自於 石英塊內部裂縫中的礦床，石英是 地殼中最豐富的礦物之一。地球化學家們早就知道，溶解的金存在於地殼中下層的流體中，這些流體可能會滲入石英裂縫中。但所涉及的流體量似乎限制了可以溶解多少金，從而限制了形成的金塊的大小。較大的金塊很難解釋：專家們曾推測，流體中的金奈米顆粒可能會在石英中聚整合較大的塊狀物，但尚不清楚是如何形成的。與溶解的金不同，奈米顆粒通常沒有足夠的化學能來啟動必要的反應，從而在裂縫表面積聚並形成金塊。
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這項新研究發表在 《自然·地球科學》 雜誌上，表明地震引起的地質應力可能會啟用一種稱為壓電性的特殊地球化學特性——並且這種啟用使得形成更大的金塊成為可能。
壓電效應自 19 世紀 80 年代以來就已為人所知，本質上是指材料在受到機械應力時產生電荷的能力。許多日常用品，包括麥克風、音樂賀卡和噴墨印表機，都利用了壓電性，它自然存在於從蔗糖到骨骼的物質中。
石英可以產生這種效應，因為它的結構：它由帶正電的矽原子和帶負電的氧原子的重複模式構成。當它被拉伸或壓縮時，這些原子的排列發生變化，電荷以不對稱的方式分散。負電荷和正電荷在石英的不同區域積聚，產生電場並改變材料的電狀態。
沃伊西和他在墨爾本莫納什大學的同事們（該地區歷史上盛產黃金）認為，這種改變的狀態可以降低流體中金奈米顆粒與石英錶面相互作用所需的能量，從而引發以前不可行的化學反應，並允許奈米顆粒粘附和積累。
為了驗證他們的想法，研究人員虛擬模擬了石英在受到類似地震力時可能產生的電場。然後，他們將石英礦物晶體放入含有溶解的金奈米顆粒和其他金化合物的流體中，發現當受到類似地震波的力時，石英能夠產生足夠的電壓來啟動奈米顆粒的積聚。
該研究結果指向了一種有趣的機制，這種機制可能至少是一些地殼中較大金塊形成的原因——特別是“造山帶”礦床，在這些礦床中，碰撞的構造板塊相互褶皺，形成了山脈。
未參與這項研究的顧問地質學家詹姆斯·桑德斯說：“間歇性地震顯然在幫助形成這些重要的造山帶金塊礦床方面發揮著重要作用。” 他說，他希望看到未來的研究更多地關注這個過程的具體細節。這可能包括調查引起壓電性的地震力必須持續多久才能產生這樣的礦床，以及為什麼在給定區域的石英中，只有一些裂縫會形成大型金塊礦床，儘管理論上地震會對所有裂縫產生類似的應力和應變。“我認為這是一個很棒的想法/假設，”桑德斯說。“我很想知道它是否經得起進一步的評估。”
未參與這項研究的科爾蓋特大學地質學家奧佈雷亞·亞當斯說，在大規模上研究壓電性可能很困難。“地球科學家目前正努力量化應力（或壓力）如何隨時間和地點在 3D 中變化，”她說，“這在實驗室中很容易測量，但在地殼中量化則困難得多。”
沃伊西和他的團隊計劃透過測試不同的壓力或溫度等來擴充套件實驗引數，以進一步探索他們的理論。“這在很大程度上是這項技術的初步研究，”他說，“所以我很高興看到它可以走向何方。”