礦物顏料那些事——熠熠金輝

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金(Aurum)是一種金屬元素,元素符號是Au,原子序數是79。也許是冥冥之中自有天意,作為人類最早使用的金屬之一,金在史前時期已經被認知及高度重視,畢竟有誰能不喜歡金光燦燦而且還不易改變性質的黃金呢。在那個物資匱乏的時代(好吧,雖然現在黃金也很稀缺),這種金屬常常被用於權貴階級的裝飾及祭祀等重要儀式。古代的封禪書,以水和金粉為泥,用來封玉牒,在漢代應劭的《風俗通·正失·封泰山禪梁父》中有言:「剋石紀號,著己績也。或曰:金泥銀繩,印之以璽。」[1]

新石器時期,古人用植物汁液調和天然金粒,塗在石器表面,以作裝飾,還可以顯示主人地位,這應當是最早的泥金工藝了。

在前6世紀至前1世紀,黃金就已經開始以貨幣的形式使用。最早已知使用金作貨幣的地方為呂底亞。在前6世紀或前5世紀期間的中國,一種稱為郢爰的金幣已在楚國流通,「郢」為楚都城名,「爰」為貨幣重量單位,這是我國已知出土的最早金幣。[2]

楚「郢爰」金幣
楚「郢爰」金幣

楚「郢爰」金幣

除了作為貨幣使用,由於黃金良好的延展性和可塑性,工藝技術的提升也豐富了黃金的藝術屬性。在雅典國立考古博物館的邁錫尼文物陳列區中收藏著著名的「阿加曼農黃金面具」(Mask of Agam-emnon),其形象是在錫尼國王阿加曼農死後,依其面貌所製成的黃金面罩,是強盛一時的邁錫尼文明的最好明證。[3]

[3]

作為文明古國的我們,雖然與希臘相隔萬里,但是在對黃金的利用上卻是不謀而合。在2020年的三星堆遺址(三星堆遺址:年代上限距今4500±150年,大致延續至距今3000年左右,即從新石器時代晚期至相當中原夏、商時期,是我國古蜀國文化的重要遺址)祭祀區考古發掘隊中,出土了令世人震驚的金面具、金權杖等一系列重要的金制文物,古蜀文明中對於金器的崇拜可見一斑。[4]

[4]

可以說,不管是古今還是中外,對黃金都愛的深沉且持久,用來形容鑽石的「鑽石恆久遠,一顆永流傳」也許用來形容黃金更加合適,以至於人們甚至想方設法地開發這種稀有的貴金屬,甚至把它製成彩繪顏料,用以裝飾瓷器、漆器等工藝品。

藍地金彩瓷碗
藍地金彩瓷碗

藍地金彩瓷碗

桃之夭夭,灼灼其華。之子于歸,宜其室家。婚嫁是中國古代作為四大喜事的頭喜,在古代寧波地區,一類流光溢彩的嫁妝必不可少,它就是泥金彩漆。作為我國的第一批非遺,泥金彩漆涵蓋了貼金飾彩,結合砂金、碾金、碾銀、瀝粉、描金、開金、撒雲母、鋪綠、鋪藍等多種手工藝技術,富麗堂皇,流光溢彩。[5]

寧波漆金木雕
寧波漆金木雕

寧波漆金木雕

那麼金是如何形成的呢?

在我們把目光放在閃耀的金礦前,讓我們先抬頭望向那深邃無垠的太空吧,按照當前的研究,恆星中的核聚變(核融合)反應在「熔鍊」原子核的過程中,會使其質子數增加,形成了原子序數更大的元素。

然而這一反應並不是無限的,恆星的核聚變反應可以一直持續到生成鐵原子核。鐵原子核是所有重元素中最穩定的,當恆星的質量足夠大時,它就可以繼續促使鐵原子核發生核聚變,而當它促發鐵原子核發生核聚變反應時,會同時產生超新星爆炸,在那一瞬間,它會綻放出生命最後最絢爛的華光。同時,鐵心將不斷捕獲中子,產生原子序數比鐵原子大的元素,以及週期表底部的各種重金屬,還有令人垂涎的貴金屬。[6]

但是,所有的金是不是就在其中生成了呢?答案還是不準確的,也許超新星爆發的確生成了一部分金,但是這並不能解釋為什麼宇宙中會有這麼多比鐵元素原子序數更大的元素。於是科學家們發現了宇宙中另一個鬼鬼祟祟的鍊金術士「中子星」,或者說是「雙中子星系統」。

當超新星發生爆炸時,恆星其內部的核心被強大的重力擠壓,內部的質子和電子被迫熔合形成中子,從而將核心變成中子星。中子星是極其緻密的天體,一勺子中子星物質的質量就可以達到上億噸的水平。如果兩顆中子星在宇宙中相遇,它們會在引力的作用下逐漸相互靠近,並最終合併到一起,引發中子星聚變,中子星合併的過程中,會產生大量金元素、銀元素等原子序數較大的元素。

中子星聚變和超新星爆炸都能產生黃金,但是二者的「產量」完全不在一個數量級,如果說超新星爆炸能產生相當於月球大小的黃金,那麼中子星聚變則能產生類似木星大小的黃金,比前者多出數萬倍,堪稱宇宙最強「鍊金術士」!但是,超新星爆發和中子星聚變(兩顆中子星的聚變需要兩顆中子星的偶然碰撞,這種概率每一億年才發生一次)這種天文現象在宇宙中本來就不多見,這就是為什麼包括金元素在內的重金屬元素在宇宙的含量特別低的原因,物依稀,因此就貴了。[7]

[7]

在領略完深空的魅力後,我們再俯視我們愛的深沉的大地吧。在45億年前地球形成的初期,我們的大地還是一個大型的熔爐,宇宙中帶有一些金屬原素的小天體在它撞擊地球的時候被熔化,其中的貴金屬也被留在這口「熔爐」中,液態鐵由於密度大而流向地心,形成地核,由於金的密度大,重的物質向地心集中,熔融的液態金便隨之往地心下沉。

這就造成了原本在宇宙中就稀少,在地球上更少的金,在地殼內僅有1%左右,但在地核內的卻佔了地球上金元素總量的99%。而且各位就別想著挖穿地核開礦了,不提技術難度拉滿,提取出來的金也具有很高的放射性,作為裝飾品的話秀是挺秀的,但涼也會涼得很快。[8]

[8]

於是乎,人們就把眼光盯向了地殼中所剩無幾的「1%」,好在我國是世界上黃金佔有量前三的國家,不用苦兮兮的看著別人吃「葡萄」。從20 世紀70年代開始,我國逐步開展了針對金礦資源系統性的地質勘查,在地質科考大隊數十年的科考活動下,我國的金礦分佈與成因終於得到了較為系統的梳理。

結合我國金礦區點陣圖與地質構造圖,大家可以清晰的看出,我國金礦主要分佈在地臺和地槽的交界地帶、地槽內部的隆起地帶、切割較深的大斷裂控制地帶(往往是不同的二級大地構造單位的交界處),很明顯金礦床的成因與地質構造活動密切相關。[9]

例如,最重要的金礦成礦帶——魯膠東成礦帶。該帶位於膠遼隆起之魯東隆起區,區內廣泛出露新太古界、元古宇基底變質岩系。區內岩漿構造活動頻繁,太古宇變質岩系經歷多期構造岩漿熱事件作用後,形成混合花崗岩和殼源重熔型花崗岩,為膠東金成礦提供了礦源與熱源,得天獨厚的地質優勢使得該區域一出生就站在終點線上,一舉成為我國目前產量最大的黃金基地,當真就是「靠天賦吃飯」的典範。[10]

[10]

山東省主要構造格局與不同時期花崗岩類分佈圖

而魯膠東成礦帶,又處於華北地區,華北地區以華北陸塊為主體,北部為天山-興蒙造山系,南部-東南部為秦嶺-大別-蘇魯造山系。總體處於古亞洲、特提斯和環太平洋三大構造體系交匯部位,地質演化歷史悠久,岩漿活動頻繁,具有優越的成礦地質條件,其內涵蓋了華北、大興安嶺、秦嶺-大別-蘇魯等重要成礦省。區內礦產資源豐富,建國以來已發現160餘個礦種、15000餘處礦產地,構成了多處重要的國家級礦產資源基地。[11]

華北地區成礦單元分佈圖

華北地區成礦單元分佈圖

地與地之間的差距就是這麼大,魯膠東成礦帶不僅是「出生自帶天降異象」了,人家還妥妥的站在了巨人的肩膀上,如同天命所歸那般,膠東地區又正處於環太平洋與古特提斯兩大構造域的交接處。

中生代太平洋板塊向歐亞板塊的俯衝以及郯廬斷裂頻繁活動,使膠東地區發育一系列NE-NNE向(小貼士:NE-NNE為斷層的走向,指的是斷層在平面的展布方向,也就是斷層在平面上的延伸方向,NE指的是北東方向,NNE指的是北北東方向,該方向介於北和北東方向(45度)之間,更偏北一些,是地質術語。)壓扭性斷裂。由於劇烈的殼幔與成巖成礦所產生的作用,膠東巖群內的金組分活化、遷移、富集,成為膠東地區金礦重要的礦源層。在擠壓為主的構造應力作用下,地表隆起,花崗岩侵入,使成礦物質活化,從而在NE-NNE向構造成礦有利的部位形成金礦床。[12]

[12]

郯廬斷裂帶與中生代拼合後的東亞大陸

膠東牟乳成礦帶與大地構造位置圖

膠東牟乳成礦帶與大地構造位置圖

乳山中東部地區金礦礦體側伏圖

乳山中東部地區金礦礦體側伏圖

天星一碎入凡塵,熔融再造始得金。從宇宙璀璨瞬間誕生的金,如同安家異鄉的遊子,它傾聽過古埃及尼羅河流域的咆哮,感受過美索不達米亞平原的和風,端詳過國古羅馬帝國的如日初升,也見證了華夏大地的潮起潮落,它不因時間而變化,也不因環境而變化,熠熠閃光,它來自星空,也訴說歷史。

有獎問答

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我們在這裡準備了幾個與本文密切相關的問題,大家可以通過留言回答。前三位全部答對者可以獲得石頭科普工作室定製的帆布包一個哦~(文章發佈後24小時內作答有效;24小時後將在評論區精選所有作答的評論,並公示中獎者)

  1. 列舉三個金質文物

  2. 金元素在哪種宇宙現象中產生得最多?

  3. 為什麼金在地殼內含量很少?

大家快來踴躍作答吧~

參考文獻

[1] 百度百科.金泥.百度百科 (baidu.com)

[2] 百度百科.金.百度百科 (baidu.com)

[3] 百度百科.阿加曼農黃金面具.百度百科 (baidu.com)

[4] 百度百科.三星堆黃金面具.百度百科 (baidu.com)

[5] 潘壘 邵良 魏怡菲.寧波泥金彩漆的傳承與發展[J]中國生漆. 2020,39(03)

[6] 鍾銘聊科學.黃金是怎麼形成的?宇宙中有全是黃金的星球嗎?.2020-12-20.網易訂閱 (163.com)

[7] 宇宙小百科.比其他金屬都「重」的金元素,在宇宙中是如何產生的?.科學看點.新浪新聞 (sina.com.cn)

[8] 北冶環保設備.黃金是怎麼形成的. 知乎 (zhihu.com)

[9] 王豪 張曉豔 楊青海.我國金礦分佈概況[J]地質科技情報. 1989,(04)

[10] 國土資源實物地質資料中心.我國金礦資源分佈特徵及國家級實物地質資料篩選[J]現代礦業. 2016,32(03)

[11] 李俊建 彭翼 張彤.華北地區成礦單元劃分[J]華北地質. 2021,44(03)

[12] 中國地質大學(北京)地質過程與礦產資源國家重點實驗室.膠東牟乳成礦帶板塊碰撞成礦作用及找礦方向[J]黃金. 2011,32(02)

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