黃金-
臺灣最重要的金屬礦產

黃金是人類歷史上發現較早的貴金屬。因其稀有和材質特殊性，被稱為「金屬之王」，自古以來就是財富和地位的象徵。用「黃金」或「金」字表示珍貴與美好的形容詞與成語多不勝數。另一方面，綜觀人類歷史，無數人因黃金而沉淪，導致罪惡、貪婪、腐化，甚至引發血腥的戰爭和屠殺。隨著社會的發展，黃金的經濟地位和應用層面不斷發生變化，但仍是各國重要的儲備資產。

黃金很稀有，但很難憑空想像黃金有多麼值錢?很細的金粉，看似黃泥巴，經過去雜質、純化後，經過1300oC高溫熔化成金液，倒入模具裡凝固，成為每塊400盎司(約12.5公斤)、金光閃閃的國際標準金錠(圖一)。如果按照2000美元/盎司來計算，一塊金錠價值是80萬美元，約2400萬台幣。根據世界黃金協會的數據，人類迄今已經冶煉共約17萬噸黃金，溶融凝固後約可以形成一個邊長20公尺的立方體。

黃金為什麼那麼值錢?高價的原因是其數量極為稀少。在地球地殼中只有十億分之三是金(0.003ppm)，平均每噸岩石僅含3毫克黃金。換言之，一般地殼須在特殊地方、經過複雜的地質作用，將黃金濃縮達千倍、甚至萬倍以上，才能成為有經濟價值的金礦床。有經濟效益的大型露天開採的金礦，通常礦石的含金量(稱為「品位」)須達1至5克/噸(1-5 ppm)。在硬岩開採（Hard rock mining）或是地下開採（Underground mining）的礦石的品位通常至少要達3ppm。由於金的品位一般要達到30 g/1000 kg (= 30 ppm)才可能以肉眼辨識，所以大多數金礦中的金是看不到的。

就地質角度而言，遠古時期黃金較易取得，自1910年以來，人類發現的金礦75%已被開採。2013年一份對全球金礦資源總結報告指出，全球金礦的平均品位大約為1克/噸，即一噸礦石才能練出1克黃金（0.035盎司，相當於一個小迴紋針的質量），雖然無法用肉眼發現金的存在，但對那些開採技術好的公司而言，近地表、可露天開採的這種大礦體，可能已具有經濟價值。礦石是有經濟價值的礦物（如金、硫砷銅礦等）與無經濟價值的礦物(如石英、方解石等)的集合體。當礦石內的金會以粒狀或微粒子狀態存在岩石中，通常會與石英或如黃鐵礦伴生，此情況稱為脈狀礦床或是岩脈金(圖二)。黃鐵礦一般也呈金黃色，容易誤認為黃金，故俗稱「愚人金」(圖三)。

金的原子序數為79，在宇宙天然存在的元素中屬於重元素。科學家認為金這類重元素是兩顆中子星碰撞時合成中產生，早在太陽系形成前的塵埃中就已存在，因此恆星和行星形成時，也就有這些重金屬。由於地球形成之初還處於熔融狀態，早期的金幾乎都已沉入地核，目前存在地球上地殼和地函的金，多是拜後來「後期重轟炸期」(距今約40億年前）外太空來的小行星所賜(圖四)。不過，也有部分學者認為地函裡面的黃金與白金並非後期重轟炸、增積過程中加進來的，而是在更早形成地核的時候，殘留了一點留在地函裡面。

據科學家的測量和估算，地球的黃金總儲量大約有48億噸，但99%以上的金在地核內，而分布到整個地殼的只有不到1億噸。金的分布是地球長期演化過程中形成的。地球發展早期階段形成的地殼，金的豐度較高，因此代表早期殘存地殼組成的太古宙綠岩帶(太古宙起始於「後期重轟炸期」，代表地球岩石開始穩定存在並保留到現在)，尤其是鎂鐵質和超鎂鐵質火成岩，金的豐度值高於地殼各類岩石，可能成為金礦床的最早的「礦源層」。迄今為止，人類發現的最大的金塊重達280公斤，產於美國的加利福尼亞州。

金在元素週期表中在11族，屬過渡金屬，是化學性質最不活潑的幾種元素之一。金在常溫常壓下是固體，在自然界中常以自然金存在，例如岩石、礦脈及沖積層中的金粒或砂金。金能和游離態的銀形成固溶體(銀含量超過20%稱為琥珀金)；在自然界中也能和銅、鈀形成合金。礦物中的金化合物不常見，主要是碲化金。金能溶於汞它的周期表鄰近元素汞(Hg,即水銀)，形成汞齊（汞齊也是一種合金)，但這並非化學反應。上述與金的性質上有互動的元素，在元素周期表內的相對位置可由圖中著黃色者看出(圖五)。

利用金溶於汞的性質，能將金從其他礦物中分解出來，可用於金礦提煉。類似1554年發明用汞從銀礦中提取銀的混汞法，將含金礦石與汞混合，讓黄金溶解在汞中，再將汞加熱，使汞蒸發，就得到了黄金。此外，金能抵抗硝酸等單一酸的侵蝕，卻能被王水溶解，也能溶於鹼性氰化物溶液，因此提取黄金需要氰化物、汞或王水(圖六)。

• 王水，又稱王酸或硝基鹽酸，由濃硝酸和濃鹽酸按1:3體積比混合而成，酸性和氧化性極強，能夠溶解化學性極為穩定的金和鉑的物質，因而得名。僅少數(如矽、鉭、氯化銀、硫酸鋇等)能耐得住王水的腐蝕；王水不穩定，極易變質分解。
• 氰化物(在英文中稱為cyanide，由cyan（青色，藍綠色）一字衍生而来。因單質的氰[(CN)2]呈氣態，故以青字加上氣字頭，得到現在通行的氰字。
• 硝酸無法溶解金的性質，也用來鑑別金銀鉑等貴金屬（precious metal）與鐵銅鋁等卑金屬(base metal）的方法。這也是英語諺語「acid test」的語源，指用「測試黃金的標準」來測試目標物是否名符其實。意謂著真正的考驗、嚴峻的考驗、決定性的考驗或關鍵的測試。

金是世界上最美的化學元素之一，也是人類較早發現和利用的貴金屬之一。作為五金之首，因其獨特的化學與物理性質，在工業催化、醫療、環境、電化學等领域有着重要的用途。我們使用的智能手機，裏面可能就有着採金工人們生命的付出。提煉黃金常用的王水、氰化物(如氰化鈉)以及汞等若處理不當，都是有對身體健康或環境有嚴重危害的物質。換言之，要獲得黃金，成本或代價極高。

中國大陸2008年黃金產量達到300噸，超過南非成為全球第一大產金國(圖七)。雖然相較於南非、澳洲、俄羅斯、美國、加拿大等，中國不是一個金礦資源大國，且其金礦品質低，何以能成為全球黃金產量最多的國家？尤其所有其它產金大國黃金產量逐漸縮水，但中國產金量卻逐漸增加，最大產金國地位無可撼動。主要是使用了由西方國家傳來的簡單、成本低且快速的氰化鈉「堆浸提金術」。使用氰化鈉堆浸提金術能夠產量大增，但若處理不當，隨之而來的「摧毀性」環境破壞力也讓西方各國不敢使用。中國大陸氰化鈉生產能力已經超過澳洲和美國，成為世界第一生產大國。出口南美、北美、澳洲和南非的氰化鈉主要用於黃金提取。

金瓜石礦床主要產自石英安山岩；本山就是石英安山岩(圖八)。金瓜石和大屯山同樣屬安山岩類，典型的安山岩(如大屯山)不含石英，但金瓜石一帶含很多石英。石英安山岩在世界上常常形成金礦。

本山的山頭--「金瓜」整個是富含黃金的礦體，所以從山頂下挖了兩百公尺厚，整個都拿去化學提煉。另外，由總長約400公里的地下坑道所挖出礦石亦是。在早期用大量氰化物泡洗，使黃金溶到液體裡頭。之後，在水槽裡頭放入普通的廢鐵或廢鋅，讓溶液中的金離子沉澱到槽底。金瓜石用這個辦法提取黃金，可以說是1940年代世界上最進步的方法。當時金瓜石不少一般民家，模仿這種方式，家裡藏放了這種所謂的毒藥，偷偷的挑取礦區的地表土石在自家提煉黃金，滿區都有黃金的故事。

由於火成作用本身會帶來一些由岩漿逸出、含豐富礦物質的熱礦液，而熾熱的火成岩體也會加熱地下水，熱液和熱地下水便混合成「熱水礦液」。熱水礦液在地底深處高溫高壓的環境下，溶有較多的金屬離子，它們會順著岩層內的斷裂和破碎帶上升。

當熱水礦液流經岩石裂隙上升到較淺處時，其溫度及所受的壓力降低，金屬離子在熱液中的溶解度也跟著降低，於是過飽和的金屬離子便驟然沉澱在裂縫或周遭的岩石孔隙內，產生所謂的「熱水礦化作用」。如果礦物沉澱累積的量夠多而能獲利、具開採價值，便成為「礦床」。

熱水礦液在上湧的過程中，除了會產生礦化作用之外，高溫強酸的熱水礦液也常和岩石發生物理或化學反應，使岩石的質地產生改變，在地質學上稱之為「換質作用」。金瓜石地區岩石所受的熱水換質作用常見的有三種: 「矽化作用」(圖九)、「黏土化作用」、「綠泥石化作用（或稱青盤岩化作用）」。(圖十)