神秘的丝状金矿形成揭秘：并非100%纯金
形如公羊角的丝状金矿。
利用中子表征技术，科学家对独特的丝状金矿（下文简称丝金）进行了仔细研究，并首次了解到了丝金样品的结构和可能的形成过程。这个被称为“公羊角”的重达263克，高约12厘米的丝金样品，是哈佛大学矿物学和地质博物馆(MGMH)的藏品。洛斯阿拉莫斯国家实验室中子科学中心的物理学家Sven Vogel说：“对于丝金，除了它确实存在，其他我们一无所知。”
丝金样品于1887年在科罗拉多州的矿场中被发现。与常见的金块不同，它的形状更像一串扭曲的电线。丝金的基本结构是什么?它是如何形成的?自丝金发现之日起，这些问题就一直萦绕在矿物学者们的脑海中。俄亥俄州迈阿密大学矿物学教授John Rakovan说：“自然界中发现的部分原生金属或合金，有可能以丝状存在（例如丝银），但丝金样品却极少见到。‘公羊角’无疑是已知的最好的丝金样品。”
由于公羊角丝金的稀有性和货币价值，研究人员不可能将其切割开来观察。此外，由于条件限制，X-射线等表征手段也只能研究其外表面。现在，在中子技术的帮助下，科学家们终于可以一睹公羊角的内部结构了——丝金与丝银有很大的差异。Rakovan说：“丝银是一种类似马赛克的多晶聚集体，而丝金似乎只由部分单晶组成。除此之外，我们还发现丝金并非纯金，而是金-银合金，银含量约30%。此前，我们知道丝金样品的表面含金量约为70%，但没人知道这是否只是表面情况。利用中子源，我们验证了样品的均匀性，发现整个样品的金银比例是7比3。”
在另一项研究中，Rakovan和他的同事发现，丝银的增长导致了意想不到的同位素富集。因此，研究人员试图利用中子光谱数据来评估丝金中是否也存在同位素富集现象。Rakovan说：“因为丝金这种合金具有高度的同质性，所以在原子水平上，银会以晶体形式与金结合。”这项研究的结果将对了解对丝金形成过程起作用的地球化学进程和材料科学产生积极影响。中子科学中心的先进设备为科学家们提供了无损“观察”丝金内部结构的机会。
“公羊角”将成为2020年春季哈佛自然历史博物馆举办的展览会的中心展品。丝金不仅代表着“稀有和美学”，还对揭示地球历史等有重要意义。这次展览将是一个千载难逢的良机，让公众鉴赏这件大自然的艺术品。MGMH馆长Raquel Alonso-Perez说：“MGMH是美国最古老的矿物学博物馆之一。得益于哈佛大学强大的化学系，哈佛大学从19世纪50年代起便开始收集矿物，以便从化学角度更好地了解它们的晶体结构。”1947年，作为A C Burrage藏品的一部分，公羊角被赠送给了哈佛大学。
Vogel说：“学术合作确实给我们带来了挑战。兰斯加速器通常用于表征与洛斯阿拉莫斯实验室项目相关的材料，但有时我们也将其应用于地质样本的检测——此次的对象是这个非常著名的丝金样品。这种研究对实验室和大学来说是双赢的。”
编译：德克斯特 审稿：alone 责编：张梦
原文链接：https://phys.org/news/2019-02-world-finest-gold-specimen-probed.html
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