2023年5月29日,最高人民检察院、公安部、生态环境部对外发布了“夏某江等5人在北京市密云区非法开采金矿致环境污染罪”的典型案例公告。2003年前陆续禁止开采的密云金矿以这样一种方式又回到了人们的视野。
即便是居住在北京多年,也鲜有人知道密云有多个金矿。更难相信密云的金矿藏在25亿年前的岩石中。
金是人世间财富的象征。它足以担此重任。且不提它的无以伦比的稳定性和延展性,以及耀眼的光芒,金最“贵”的品质是:地球上的金的数量是确定有限的。
地球自己没有条件形成金元素。不仅地球没有能力,整个太阳系都没有任何天体有这样的能力。地球上的金全部来自于地球形成之初,在茫茫宇宙中接收到其他比太阳更大的天体发生碰撞或者爆炸产生的“金尘”污染。
中子星碰撞形成金元素的示意图
金元素的形成主要包含两种机制:
(1)中子星碰撞:中子星是人类目前发现的除黑洞以外密度最大的天体,通常达到每立方厘米几亿吨。这样的密度使得中子星的质量一般在1.35到2.1倍太阳质量之间,但其直径仅约10公里,相当于一个城市的大小。
当两颗中子星合并时释放巨大能量,产生快中子俘获过程,在极高中子密度环境下,原子核快速捕获中子形成重元素,随后通过β衰变生成金和其他原子序数更靠后的稳定元素。
超新星爆发形成金元素的示意图
(2)超新星爆发:当恒星的质量达到太阳的8倍以上时,恒星死亡时发生的引力坍缩会引发新的爆炸,爆炸期间的变星称之为超新星。超新星爆发过程中将其大部分甚至几乎所有物质以高至十分之一光速的速度向外抛散。超新星爆发都极其明亮,过程中所突发的电磁辐射经常能够照亮其所在的整个星系,并可能持续几周至几个月才会逐渐衰减。而在此期间,一颗超新星所释放的辐射能量可以与太阳在其一生中辐射能量的总和相当。超新星爆发产生的高温高压环境促使一些质量轻的元素通过核聚变生成金元素,并随冲击波扩散至星际空间。
简单来说,45.67亿年前太阳系形成时,含金元素的星际物质被地球吸收,但大部分因密度高沉入地核。另外,在地球形成之初,一些小行星撞击过程会把一些金元素带入地壳和地幔。无论是哪种方式,金元素都是典型的“天外来客”。
地球上大部分的金藏在地核和地幔深处,只有极少一部分被地球内部的岩浆上涌携带至地壳裂隙中,形成石英岩脉型金矿。金富集成矿与板块构造-岩浆活动密切相关。比如,张家口市崇礼县就有石英脉型金矿,主要是华北克拉通地块的边缘作为板块构造带,也就是地壳破碎的地方。地幔深处的岩浆经此破碎带涌出地表,在合适的温压环境下形成金矿。这种金矿不仅数量有限,一般是贫矿。
石英脉金矿床(金黄色矿带为愚人金-黄铁矿,金隐藏在黄铁矿的缝隙中)
容易开采的金矿来自自然界的大浪淘沙。东南亚缅甸、老挝与南亚印度在历史上曾一度是黄金的象征,也是欧美的殖民者向往的财富聚宝盆。原因在于,东南亚和南亚是青藏高原上发源的河流的下游,比如恒河和湄公河,且这些河流流经了容易有金矿富集的板块边缘带-青藏高原的周边。
由于地球上没有让金发生化学反应的条件,所以在含金的岩石被流水和太阳粉碎的过程中,金会慢慢的剥离出来,和另外一种地球上特别常见但也十分稳定的矿物-石英,也就是沙子,一起成为水中的常住居民。当河水流到下游,气力用尽,河水中携带的沙子和金便会沉淀下来。我们人类的淘金者开始接力,从河沙中筛选出真金。
河砂中淘选金矿床的情景
大浪淘金并不仅仅发生在有人类的时代。实际上,自从40亿年以来,地球表面就有液态水了,淘金过程就已经开始了。40亿年的时间里,河流的下游并没有淘金人,想象下这些金子会怎么样呢?
密云的金矿是25亿年前的砂金又被挤到地下,压成了岩石-砂岩。出现人类之前长久没被开采的金砂会在后来的地质活动中被重新压实、烘烤,形成沉积岩。密云到怀柔的广泛区域的地层下,存在25亿年前的砂金被重新组合形成的砂岩,这些金矿往往伴随中砂岩中的黄铁矿,也就是业内人称为“愚人金”一起赋存于地下,在开采铁矿的同时,伴生金矿。
密云区巨各庄镇首云国家矿山公园,曾轰鸣着北京唯一在产铁矿(伴生金),如今转型为恢宏的国家矿山公园。早在盛唐时期,北京周边的金矿已经有开采记录。砂岩金矿虽比石英脉金矿稍富集,但开采难度依然很大,所以在历史时期不同程度的开采过后又被遗弃。
密云区巨各庄镇首云国家矿山公园
但是,一个区域的地质活动不会仅仅出现在一些狭窄的金矿开采点。地球内部翻天覆地的力量在整个华北地块周边形成一个广泛的25亿年前形成的砂岩岩层沉积。这层岩石在漫长的地质历史中一部分金矿仍然潜伏在很深的地下,尚未被我们发现;一部分早早地出露地表,又经历了一次被风化破碎、与沙子混合、被流水带往下游的过程,一些怀柔北部的山区还可以在溪流中寻找砂金。还有一部分,就是历史上的金矿,在人类在世的时候出露地表,岩石尚未被自然的力量粉碎,需要我们人类用各种方式粉碎岩石,分离金矿。
在密云-怀柔一线,蕴藏着25亿年前的金砂资源,无论以这些金子以哪种方式进入你的眼帘,请记得它来自我们人类所看不到的遥远外太空,年龄大过地球本身;而为了出现在你眼前,已经在地上地下折返了几个来回。也许,这才是相遇的金贵之处。
砂岩金矿床的勘察