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历史悠久的黄金
黄金拥有着悠久的历史,不论是在中国还是外国,黄金都被当做是财富的象征。人类关于黄金的记录最早是在年前。早在公元前多年,黄金在古埃及第一次被人类所认知。
而在中国,中华民族也是最早开始使用黄金的民族之一。
司马迁在《史记·食货志》中就有记载:“虞夏之中,金为三品,或黄、或白、或赤;或布、或刀、或龟、贝。”
这表明早在多年前,中华民族就已经在使用黄金了。
黄金是一种贵重且稀有的金属,也有着“金属之王”的称号,是其他金属无法比拟的。因此古代人们经常会使用黄金来建造神像,以体现其尊贵的价值。
随着科技的进步,各种黄金制成的首饰和装饰品也成了富人们眼中的宠儿。人们佩戴着黄金首饰,以彰显自身的价值。
黄金曾凭借柔软的质地与易分割的特点战胜了贝壳,成为市面流通的主要货币。它可谓是纸币的基础,纸币本身不具有内在价值,而黄金不同,黄金作为一种储藏财富的手段,拥有价值与价格。
黄金被当作货币使用已经有几千年的历史了,早在古代中国,民间就曾将黄金熔铸成刀币用以交易买卖。中国对黄金的使用可追溯至春秋战国时期当时楚国曾流行一种名为“爰金”的金币,含金量高达90%以上,扁平方长,状似饼干,别称“饼金”。
人类总是不会安于现状,渴望对事物的进一步发掘,黄金也不例外,它的运用方式愈加丰富,不仅仅被作为藏品、首饰和货币。
黄金的拓展领域取决于它本身的性质,黄金是一种非常稳定的金属元素,这使得它成为电子行业中精密仪器的配件或原材料也用来制作昂贵的手表、重大比赛的奖章奖杯、镶牙、与其他金属组成合金等。
尽管黄金的用途十分广泛,但它的稀有性决定了它的运用存在一定限制,拥有黄金的门栏是很高的,对于普通老百姓来说是一种奢侈品。
黄金价格高昂,黄金制品自然也非常珍贵,人们喜欢黄金器皿或黄金首饰,尽管存在平价的替代品,但对于人类来讲,黄金的魅力远大于实用性。
黄金象征着财富尊贵,古代“以金色为尊”,帝王的龙袍与诏书都是金黄色。在封建帝制的社会下,黄金更是权势的代表,寓意着一种奢华高贵的生活状态,除皇族以外还有极少的贵族与富豪能够拥有黄金,财富与等级的划分也因此体现。
仿照环首小刀形状铸成的刀币是战国铜币的一种,里面虽然也含有黄金,但含金量远远不足,本质上还是青铜铸币。
19世纪中期开始盛行的金本位制,即是黄金价格走势的开端。“金本位”就是国家货币与黄金挂钩,货币价值取决于黄金贮备量以及该国的货币总量。
如今的黄金基本上已经很少再作为货币于市面上流通,纸币逐渐取代了黄金成为主要的货币,但黄金市场的交易依然久盛不衰,最常见的就是黄金收藏品。
对黄金的渴望
黄金之所以稀少又珍贵,是因为它是“无法被制造出来的”,与钻石不同,钻石可以人工制造出来,黄金只能天然形成,所以黄金的价格总是那么可观,人们渴望黄金,不惜付出大的代价,甚至发动了战争。
美国独立后,掀起了长达一个世纪的西进运动,拓宽疆土是其目的的一部分,更多的则是为了挖掘黄金。美国在西部大开发的过程中,为了掠夺更多的土地与黄金,对印第安人实施了惨无人道的大屠杀,导致美洲土著几乎灭绝。对于当地的原住居民印第安人来说,无疑是一场前所未有的灾难。
人们对黄金的渴望不仅导致了对新大陆的探索,还有着对新航路的开辟。到了中世纪,黄金工艺品备受贵族与宗教的喜爱,现有的金矿不再能够满足人们对黄金的需求,哥伦布一行人也踏上了前往美洲大陆的航程。
美洲盛产的黄金和大量自然资源让贪婪的欧洲殖民者接踵而至,历史上,因为黄金引发的战争不胜其数。
年,一种名为“天花”的流行病夺去了印加帝国皇帝的性命,内战爆发,军队群龙无首,给予了西班牙殖民者最好的进攻机会。为了保住本国的继承人,他们被迫从各地源源不断运来的黄金堆满了西班牙人的宝库,最后却换来敌人的背信弃义,人们对于黄金的渴望,已经达到了无所不用其极的地步。
都说“物以稀为贵”,黄金如此昂贵,在地球上应该十分稀少才是。然而,事实却出乎了所有人的预料,科研团都经过长时间的探索发现,地球上的黄金储量绝对不算少,反而相当充足。地球上绝大部分的黄金都集中在地球内部,总计约4千万亿吨,人均高达55万吨。如果一个人真的能拥有这么多黄金,那可谓终生不再为生计奔波。
然而,事实却是地表上的黄金微乎其微,剩下的黄金都没有人敢去开采,这就是导致市面上黄金成为稀缺金属的主要原因。
其实地球上也存在现有技术能够开采的黄金,根据黄金领域的专业组织预估,全球可开采的矿产储量大概有吨。其中可开采的黄金超过吨,这并非一个小数字。若是将这上千吨黄金换算成货币,那可真是价值连城了,但究竟是什么原因导致没人敢去开采呢?
面对如此巨额的财富,极大地引发了人类的贪欲——那么人类的野心究竟被什么因素限制着?
在这里有必要先对黄金的形成做一个简单的介绍。
黄金是如何形成的
地球上一共有94种天然存在的元素,包含了1号氢到94号钚。而目前额外还有24种人工合成的元素,所以,全球已知的元素共计种。然而,金元素却并非地球原生物,它其实是“天外之物”。
地球在最初形成的时候是一颗大火球,温度极高,足以融化大多数矿物。黄金的熔点为.43摄氏度,但这时的地球还没有金元素。轻元素想要变成重元素,需要经过核聚变的重塑,像黄金这样的重金属之所以都是“外来之物”,是因为在恒星内部,通过核反应最高只能聚变出铁元素。
恒星的超新星爆炸是形成重元素的另一种方式,在铁之后的重金属源自于双中子星合并,这一现象所产生的能量巨大无比,足以改变元素的性质。
双中子星合并之时,往往伴随着高温与高密度的中子流,大量的中子相互碰撞,较轻的原子核陷入了中子的旋涡里,各种各样的富中子原子核被制造出来。然后又马上发生β衰变,最后变为较稳定的原子核。
当无数中子星碰撞产生能量时,中子的一部分衰变成质子,质子数会越来越大,当宇宙中的尘埃与之相结合时,就形成了金这种重金属。超新星爆炸时的聚变温度极高,整个变成了重元素的制造工厂,金子也诞生于此。
我们都知道,金的熔点很高,所谓“真金不怕火炼”,与它起源似乎密不可分。然而,中子星碰撞抛射的几率实在太低了,所以黄金的形成依然十分不易。
中子星的质量比太阳还大,目前已知的比较著名的中子星碰撞有两次。一次是年“GW”中子星碰撞事件,发生在距离地球大约1.3亿光年的宇宙深处。另一次则是年的“GW”中子星碰撞事件,两颗中子星的结合体是太阳质量的3.4倍。
这两次碰撞都是随着人类科技的进步,科学家得以勘测到的珍贵现象,而目前地球现存的黄金,据推测是来自于远古时期的一次中子星撞击,在高温作用下,金子沉入了地底深处。
金元素密度很大,在地壳中的含量极低,若非是专业的挖掘工具,很难轻易得到。都说“淘金”、“挖金”,这也体现出黄金获取手段的不易。再加上稀有的形成方式,进一步烘托出黄金的价值与珍贵。
岩金和砂金是人类主要开采的两种黄金类型。山体中的岩金被河水冲刷、金与石英矿脉分离而成的金就是砂金,容易开采,质地细腻。而开采岩金工序相对复杂,正常情况下,开采一吨矿石只能能提炼出几克黄金。
金矿形成的最初原因是地质运动,使得某些底层中的含金量逐渐增大。再经过火山喷发、地震等作用,比重大的含金岩石进一步聚集并抬升。人类最初就是从抬升的金矿中找到黄金并加以利用的。
黄金的分布
黄金的分布十分广泛,不论是在崎岖的山地、浩瀚的海洋、还是湖泊附近都有可能存在。
黄金的年供求量大约为吨,世界前5名黄金产出国是:非洲大陆的南非、美洲大陆的美国、澳洲大陆的澳大利亚、亚洲大陆的中国和欧亚大陆北部的俄罗斯。
作为世界上最重要的黄金生产国和消费国之一,我国黄金产地主要集中在山东、河南、福建等地。历经千万年沉淀的黄金被掩埋在厚厚的岩层之下,却依然散发着耀眼的金色光芒,吸引着人们前去挖掘与开采。
黄金的价值还体现在成形慢,要经过很长一段时间的积累。目前地球上存有的万亿吨黄金,足足经过了46亿年漫长岁月的积累。
人类对地心的探索历程
人类的好奇心指引着对新事物的探索,尤其是浩瀚无垠的宇宙,满是未知与挑战。
人类没有像鸟类一样的翅膀,无法翱翔天际,所以,人类一度对天空、对宇宙充满了渴望。上天其实并不难,飞机已是日常交通工具,人类目前的科技水平也已经能够实现载人航空。与之相比,另一个神秘的世界反而令人一筹莫展,那就是地底深处。
宇宙中的确存有无限可能,但都是缥缈虚无的,而地下却货真价实存在着大量的珍稀自然资源,其中就包括地心附近储量极多的黄金。说出来可能令人难以置信,地底深处的黄金占到了总量的99%,地壳仅占1%。
人类对于黄金的渴望似乎能够战胜一切。曾经既然能够为了黄金探寻新大陆、开辟新航线,那么如今也就能够向地心进军,甚至大有挖穿地球之势。
地球内部是由地表构造的最外圈层,平均厚度约17千米的地壳、平均厚度在km以上,体积约占地球体积的82.26%的地幔、以及位于地球的最内部,半径约km的地核组成的,在地壳与地幔之间有一个莫霍界面,地幔与地核之间则存在一个古登堡界面,虽然知道了大概构造,但地底给人类的感官依然相当陌生。
年,美国地质学家曾发起一个“莫计划”,目标是到达莫霍界面,然而面对平均厚度是17千米的地壳,整个团队就连地壳的九分之一都未能突破,整个计划就因为高额经费的消耗而被迫中止。
德国科学家也曾经做过类似的尝试,即“大陆超深钻计划”(KTB),光是准备与选址就耗费了10年时间,并且研发了专门的技术不断修正钻头的方向来保证通道的垂直。不过这一计划受制于地底的艰难条件与资金储备,最终依然被搁置了,当时的记录是地下米。
人类目前能够到达地底最深处是米,这一记录来自于上世纪苏联的科拉超深钻孔。年,勘探工作开始,到年,该井的深度已经达到了米。然而此时钻探速度明显地慢了下来,年整个行动结束之时,深度仅仅往前推动了米。
我们可以看出,挖掘难度随着深度的增加直线上升。挖掘团队在决定开采金矿时主要看中金矿床的含金量,一般来说,含金量达到4克/吨就具备了开采价值。再来看看科拉超深钻孔,米时钻头钻进了一个含有黄金和钻石的地层。取出的岩芯经研究后表明,金含量高达80克/吨,可谓是到达了真正的“金库”之中。
然而,这以钻井计划停止得相当突然,官方给出的理由是经费不足。但民间却飘荡着各种各样的传闻,诸如洞中飞出了恶魔,洞中响起一阵阵惊悚的哀嚎,洞中燃烧器大火,是通往地狱之门……
众说纷纭,增添了一抹扑朔迷离的色彩,最终苏联人在探测到米的深度时终止。
开采黄金的难题
黄金的开采实际上也是对于地底深处的探索,其难度不亚于航空航天。遇到困难便需要解决,而我们首先就要理清究竟是什么阻挡了前进的脚步。
黄金的开采并非如同煤炭、铁矿这样容易,大部分煤矿和铁矿都是露天矿,只要把采矿机开进去,矿石都被粉碎了,接下来就是运输到冶炼厂。黄金的形成环境十分特殊,离不开高温和高压,所以金矿往往都在环境恶劣的深山之中,再加上距离地面很远,相当考验挖掘人员的技术与装备。比如,控制好地压和支护性能,通风排气、降温、排水技术。
再者,于地底深处活动很可能导致地压异常,这时往往容易发生坍塌、爆炸、矿柱开裂、围岩弹射和岩体失稳等意外状况。人的生命安全以及设备的完整都难以得到保障。
岩体结构也并非一成不变,其基本类型可分为整体块状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构。当地底深度推进时,岩体结构也会发生变化,坚硬的岩石变软了,弹性的岩石变成了塑性的。
由于目前人类对于地底的实践活动相对较少,许多浅部开采理论并不适用,深层开采依然是一个亟待解决的难题。矿井深部的低压大,但也并非深度和矿压的大小都成正比,要具体视金矿的选址条件而定。
深部矿道的围岩支护是采矿学的前沿课题,不光是金矿,煤层、地热的开采都会逐渐加深。随着开采的推进,地压也相应增加。如何平衡在开采时的地压成为了一个突出的技术难题,否则岩爆导致安全事故就无法避免。
此外,还需要考虑到复杂环境下竖井井壁的稳定性,位于海底的金矿会面临海水涌入的危险。若是矿井的开拓巷道较长会导致通风阻力的增加,带来堵水、采掘工作面的风量不足等问题。
岩石井壁一旦不够稳定,最直接的影响就是塌方,试想一下整个矿井或者顶部坍塌,直接堵死了洞口,那么矿工们根本来不及逃走,后果不堪设想。
最后,矿山压力的增加会导致很多问题,控制好地压,不让其影响矿石开采是很有必要的,解决充填方式与充填体的强度问题就是一个关键。
目前的科技对开采黄金存在哪些限制
多年来,苏联的科拉超深钻孔似乎成为了人类通往地底深处的极限。受制于地球内部压力、低温以及岩石性质,深度开采的难度居高不下。然而,随着矿井的增多,通风、支护、岩层变形等深矿井开采问题日益突出。
科学与智慧就是人类最好的武器,然而以人类目前的科技水平来说,彻底解决此类问题是不现实的。
首先横亘在眼前的大麻烦无疑就是极高的地温,地温指的是井下岩层的温度,它决定着井下采掘工作面的环境温度,随着开采深度的增加,矿井温度越来越高,最终会远高于人体所能承受的最高温度。
生活在地表上的我们当然不会有太明显的感觉,因为地球自身的温度已经达到了一种平衡,
我们只需要在换季时做好衣物的加减选择,就能为自己营造出最适宜的温度。
随着地底深度的增加,温度会指数上升
地壳往下是地幔,这一片存在着大量岩浆,处于半凝固状态的,流动的迹象不大,地幔之下是地核,这儿的岩浆就不同了,炽热且流动性强,所以,科学家们推算出地壳之下的温度都是越来越高的,越接近地球的内部,温度随之增加,举个例子,在地面将近-米的地方,温度会高达52℃。
经科学检测后发现,每向下挖掘米,温度就会上升3度左右,并且不同的地层温度差异明显。这只是底壳层的比例,接近地幔的地方,温度大致会达到℃,而位于地球内部最中心的地核,温度更是高达℃。要知道,太阳表面的温度才仅有℃,地球的内部竟然比太阳还热。
除了本身的地热,采矿过程中的设备也会产生巨大的热量,再加上地底深处通风较差,都会导致温度进一步提升,因此,在深矿井开采中,要保证矿井正常生产,必须采取必要的降温措施。比如在开采过程中使用循环液体,尽量减少与岩壁的摩擦。
不过这并非一劳永逸,因为液体也会产生一定压力,所以,需要研究如何在地底顶住压力输送液体。
矿井降温的另一个主要途径加强通风,通过通风达到降温的目的。具体做法是加大矿井风量和选择合理的矿井通风系统,或者是隔热疏导,采取各种有效措施将矿井热源与风流隔离开来,除此之外,更耐高温的核电厂专用金属钠流体用于钻井也是一个好办法。
未来随着技术的进步,开采设备也会更加耐高温,从而增加开采效率。但高压是另一个棘手的问题,压力的增大直接影响到钻头钻透岩石层的能力,并且在实际操作中,钻井往往并非时垂直向下进行的,会产生一定程度的倾斜。倾斜导致的后果就是力的作用失效,关键点位没有钻压,整个开采工作直接停滞。
值得一提的是,岩石的坚硬程度也是一个难以预料的“定时炸弹”。若是在开采过程中遇到了最硬的玄武岩,那可真是求救无门。高温高压会引起一系列的连锁负面反应,如钻头难以切穿、发生短路甚至熔化。
说到钻头就不得不提钻杆,钻杆是尾部带有螺纹的钢管,能够将钻探泥浆运送到钻头,并与钻头一起升降或旋转底孔的装置,通常情况下钻杆能够承受巨大的压力与力度,在开采过程中可以多次使用。
但它也有一个弱点,那就是存在温度极限,若是温度超过℃,耐磨性和强度也就大大下降,深度再增加,温度也直线上升,那么别说钻头了,钻杆也会就地罢工。
人类何时才能开采地球内部的黄金呢?
总的来说,以人类现有技术水平和机械设备,想要到达地心挖出金矿简直是异想天开。说不定等到了下一次中子星碰撞和超新星爆炸的时候,地心依然距离我们十分遥远。
人类目前在地面或许可以制定出详细的勘测计划,计算推测出地心的位置。但还是那句话,目前的导航、探测仪、陀螺仪等工具到了一定深度都会失去作用。
要知道脱离预设轨道是十分危险的事情,太空中返航的宇航员们,为了防止偏移降落地遇到未知的危险,都会在登上飞船前携带一把手枪,以确保自己的安全。越是精密的工程越是容不得一点偏差,在如此不确定的情况下,谈何寻找黄金呢?
勘测地心的一个原则是就是向下,所以深度只增不减。越往下岩层只会越来越坚硬,必须考虑如何保持设备的运作效率。
地球是圆形的,但它的内部并不是空心的,坚硬的岩石就如同一层鸡蛋外壳,内部充满着炽热的岩浆。
我们还得考虑到,如果真正凿穿了最坚硬的岩层,随之而来的岩浆要如何面对呢?高温容易导致钻头熔化,流动的岩浆更是难以维持孔洞形状的开采。
除此之外,在几万米的地底深处,还不得不考虑到能量传递过程中的消耗以及动力传送问题。
在高压情况下,摩擦力不可避免的大幅度增加,可用于挖掘的力量大量消耗于钻杆与岩壁的摩擦之上,钻井几乎是一件难以维持的事情。
另外,数据永远能够最直观地说明问题,地球的平均半径是.千米。由此可以大概知道地面到地心的距离为公里,据科学家推测,地心点的温度约氏℃。
目前已知最深的地方就是马里亚纳海沟,其深度达到了米。即使人造的最深的科拉超深钻孔,也只比马里亚纳海沟多了米,连地壳厚度的一半都没有达到,距离地心还有超过倍的距离。
所以,人类明知道地球拥有无数黄金,却仍然无计可施。
这能够解释为什么黄金在地球的储量并不少,却依然是极其昂贵又珍稀的金属。虽然地球有着4千万亿吨黄金,但在未来很长一段时间内恐怕都无人敢开采。