1月23日，美国《国家科学院院刊》刊发了中国科学院广州地球化学研究所研究员朱建喜/鲜海洋团队与合作者的一项突破性成果。该团队借助原位液相透射电子显微镜技术，首次在纳米尺度上原位“直播”了自然界中金纳米颗粒在黄铁矿表面形成的动态过程，并提出了黄铁矿诱导金沉淀的新机制。

热液成矿与表生过程中黄铁矿致密液体层内金富集的示意图。研究团队供图

论文通讯作者鲜海洋对《中国科学报》表示，该研究发现黄铁矿与水界面处存在一种特殊的“致密液体层”，它宛如一座高效的“纳米工厂”。即便在金浓度极低（仅十亿分之几）的流体环境中，该“致密液体层”也能有效催化金的成核、生长与富集过程，这为深入理解金矿成因提供了全新的视角。

黄铁矿诱导金沉淀是形成高品位金矿的关键环节，然而此前其界面动态机制一直未明。以往的研究大多依赖反应后的离线分析，既无法精准捕捉金沉淀的瞬时过程，也难以深入阐明其形成机制。

在国家自然科学基金等项目资助下，朱建喜/鲜海洋团队联合江西省科学院副研究员唐红梅、厦门大学教授廖洪钢、东华理工大学副教授邓腾等，在排除溶解氧和电子束干扰的前提下，运用原位液相透射电子显微镜等多尺度、多手段联用技术，对黄铁矿在10 ppb（即十亿分之十）的极低浓度含金溶液中的反应过程进行了实时观测。

观测结果显示，在黄铁矿与含金溶液接触约13分钟后，黄铁矿周围出现“致密液体层”；约20分钟后，该层内开始出现金纳米颗粒，且随着时间推移，金纳米颗粒逐渐增多、长大。这一重要发现为揭示金在黄铁矿表面的形成过程提供了关键依据。

进一步研究表明，金纳米颗粒并非在溶液中“凭空”生成，而是在紧贴黄铁矿表面的“致密液体层”中孕育，该“致密液体层”是黄铁矿表面溶解所形成的，会显著降低层内的“氧逸度”（这是衡量氧化性强弱的一项重要指标），进而改变局部化学环境，促使金迅速达到过饱和并沉淀为固体颗粒。即便外部溶液中金浓度极低，这一机制仍能持续驱动金向界面迁移并实现富集沉淀。

该新机制广泛适用于热液型金矿床（如造山型、卡林型及浅成低温热液型）和表生金富集过程。在热液型金矿床中，热液流体与大气降水混合会形成氧化的含金流体，这些流体与成矿前的黄铁矿相互作用，可引发金沉淀；在表生过程中，天然水能够淋滤并富集形成低浓度（ppb级）的含金流体，同样在与黄铁矿反应时触发金沉淀。

该研究结果对传统观点“金主要源自深部热液流体”提出了挑战，不仅为理解热液型金矿床和表生环境中金的超常富集提供了微观动力学层面的观察，也为阐释自然界中纳米颗粒驱动的矿化过程开辟了全新路径。从实际应用角度来看，该机制对绿色浸金工艺中的界面调控具有重要的指导意义。

相关论文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2517918123