世界上大部分黃金來自石英脈係,這種礦脈是30億(yi) 年前造山運動時期形成的。地球深處大量熾熱的、富含礦物質的水在流過地震斷層時,會(hui) 沉積下來形成黃金礦脈。據物理學家組織網、《自然》等網站3月18日(北京時間)報道,澳大利亞(ya) 科學家發現,這一過程幾乎瞬間發生,約在十分之幾秒內(nei) 。新發現不僅(jin) 能幫人們(men) 勘測金礦,還有助於(yu) 提高地震預測能力。相關(guan) 論文發表在17日的《自然·地質科學》雜誌上。
這一過程是沿著“斷層割階”發生的,斷層割階是與(yu) 岩石主斷層線相連的一種斜向的拐折斷裂,當地震發生時,主斷層線的兩(liang) 側(ce) 會(hui) 沿著斷層方向滑動,互相摩擦,而斷層割階隻是簡單地打開。論文第一作者、澳大利亞(ya) 昆士蘭(lan) 大學地震學家戴恩·威瑟利介紹說。
威瑟利和澳大利亞(ya) 國立大學地質化學學家理查德·亨利合作,設計出一種簡單的熱力學活塞模型,計算了地震中液體(ti) 流過斷層割階時的情況。計算結果顯示,此時壓力會(hui) 迅速降低——從(cong) 地球深處正常的高壓突然降到接近地表壓力的水平。比如在一次地球內(nei) 部11公裏處的4級地震中,斷層割階突然打開會(hui) 使壓力從(cong) 290MPa(兆帕斯卡)降低到0.2MPa(海平麵大氣壓為(wei) 0.1MPa),壓力降低了1000倍。
富含礦物質的水在約390℃時遇到這種迅速降壓,會(hui) 快速蒸發,礦物質在瞬間結晶,這一過程叫做“閃蒸”或“閃急沉澱”。結果,大塊的石英、與(yu) 之相關(guan) 的礦物以及金屬都從(cong) 溶液中析出來。所以一次小地震期間,一個(ge) 小金礦脈會(hui) 瞬間形成。此外他們(men) 還發現,沿著斷層割階,即使小地震也能產(chan) 生很大的壓力速降。即使在2級地震中,壓力也會(hui) 降低50%。
威瑟利說:“在一個(ge) 斷層係中,每年都有幾千到幾十萬(wan) 次的小地震,在過去的幾十萬(wan) 年中,積少成多地可能沉積了大量黃金。有很多斷層割階的斷層係,就是黃金分布的地方。”勘探者可以用遙感技術來發現深埋於(yu) 岩石中的黃金沉積。
美國加利福尼亞(ya) 大學伯克利分校地震學家塔卡阿克·塔依爾認為(wei) ,這一發現除了證明石英沉積可能在斷層割階處形成外,還揭示了割階在返回最初水平時壓力會(hui) 如何變化,這對計算最初地震後地麵的運動具有重要意義(yi) ,把流體(ti) 壓力變化和震後預測結合,能提高地震的預測能力。