海滩砂金在世界各地都有开采历史，但提取细小(~ 100微米)的金颗粒是出了名的困难。本研究说明了形态和矿物学的变化，在风成过程中，在多风的海滩上转化细金，并有助于矿集中效率低下。在新西兰南部裸露的海滩上进行喷砂，导致之前在200公里以上的河流中运输的黄金薄片的边缘极度衰减。薄片变成了复杂而紧凑的环面和球体，内部和外部都有薄的(~ 20μm)衰减金链。衰减链内的大部分金重结晶为细小的(微米级)未变形的晶粒，含银很少或没有(< 1 wt%)。前驱河流颗粒中残留了一些粗粒金(> 40μm)，这些金保留了原始的Ag含量(1 ~ 10 wt%)。这些粗颗粒显示出大量的内部晶体变形和亚颗粒形成，尽管其中一些应变效应可能是由河流搬运继承的。共存的碎屑铂矿物在喷砂过程中的延展性远低于金，并且在河流薄片边缘只有轻微(10μm尺度)的环形变形。细小的环形和球形金颗粒的复杂结构可能包括空气、水和粘土，这降低了它们的平均密度，因此它们通常漂浮在水面上，很容易与其他重矿物夹带在一起。细小的颗粒大小，紧凑的形状，和粘土涂层也抗汞汞齐。
沉积体系中的金颗粒碎屑可以提供关于金和其他重矿物的可能来源、搬运距离和沉积环境的有用信息(Knight et al. 1999;杨森和克劳1999;汤利等人，2003;McClenaghan and Cabri 2011;McClenaghan and Paulen 2018;Nikiforova 2021;Chapman et al. 2021, 2022a,b)。对这些特征的研究有助于了解世界各地广泛开采的砂金浓度(Boyle 1979;Henley and Adams 1979;加内特和巴塞特2005)。金的组成、颗粒形态、内部结构和微包裹体是碎屑金的主要特征，有助于了解河流沉积体系中的来源和运输途径(Knight等，1999;杨森和克劳1999;汤利等人，2003;Chapman et al. 2021, 2022a,b)。大多数这样的黄金在相对较短的运输距离(公里至数十公里)后就形成了变形的形状;杨森和克劳1999;Knight et al. 1999;汤利等人，2003;Chapman等人。2022b;Masson et al. 2022)。最终，薄片在细节上可以具有复杂的结构，随着逐渐的运输而折叠和再折叠并变薄(例如图1a-d;Craw and Youngson 1999;汤利等人，2003;McLachlan et al. 2018;Chapman et al. 2022b)。
图1
本研究的物理和地理环境为金颗粒的转化过程和金的纹理产生。a-d从奥塔哥片岩运输约80公里后的典型河流金薄片的反射光视图(蚀刻)(McLachlan等人，2018年)。含银的岩心被不含银的金圈包围，除了d。c和d中的薄片是折叠的。e新西兰南岛研究区域位置图。f本研究的沿海地区及其邻近腹地概览地形图，包括奥塔哥片岩的砂金来源。铂族矿物。g本研究区域现代海滩上典型的环状物。h风成喷砂对碎屑金的实验转化示意图(修改自Nikiforova 2021)
来自世界各地年轻的海洋和边缘海洋环境的砂金的形态和结构比来自河流砂金的研究要少，部分原因是这些砂金的开采较少，部分原因是金的颗粒特别细(Boyle 1979;埃勒镇1990;加内特2000;Reznik and Fedorunchuk 2000;加内特和巴塞特2005;Hou et al. 2017;Ritchie et al. 2019;Kungurova 2021)。通过对完全石化的太古宙矿石进行x射线成像(Holzing et al. 2015)，发表了为数不多的对可能的精细边缘海相金详细形态的描述。年轻沉积物中的细颗粒金(此处称为细金，通常为~ 100 μ m或更细)很难取样，因为它可以漂浮在水面上和/或在浓缩过程中与其他重矿物一起被带走(Craw et al. 2013;2015年;Shuster et al. 2016;Ritchie et al. 2019;克劳和克尔2021;Kungurova 2021)。这些取样困难对环形和球形沙滩金来说尤其严重，因为它们通常是致密而均匀的，而不是片状的(Guisti 1986;Craw等，2013,2015;克劳和克尔2021;Nikiforova 2021)。
在这项研究中，我们扩展了最近对新西兰南部海岸含风成环的更新世近期金矿的性质和背景的研究(图1e-g;Craw等，2013,2015b;Craw and Kerr 2021)。我们记录了细粒风成金的形态、内部结构和化学性质，以便推断出导致片状河流金(如图1a-d)在边缘海洋环境(如图1g,h)中形成环状和球状的一些具体过程。我们重点研究了在Round Hill附近更新世边缘海相沉积物中开发的砂矿作业的细金颗粒部分(图1f)。该地点提供了一个难得的采样机会，因为处理系统被调整为保存细粒金，而这种细粒金通常不被保存，或者在现场和实验室采样情况下以及世界其他地方的其他矿山(例如Kungurova 2021)中代表性很差。
本研究中砂矿中的黄金最终来自北部约200公里的奥塔哥片岩造山和砂矿金矿区(图1e,f)，并在整个新生代经历了200公里的几个阶段的再循环和下游运输(Upton and Craw 2016;McLachlan et al. 2018;克劳和克尔2021;Chapman et al. 2022b)。在这个复杂的历史中，金颗粒的运输和相关的再循环导致了强烈的变形和折叠薄片，正如在该路径的中间阶段所观察到的那样(图1a-d)。砂矿中共存铂矿物的来源尚不明确，但大多数推断来自奥塔哥片岩西南边缘的蛇绿岩带(图1e,f)，并经历了与金相似的河流搬运(Craw et al. 2013)。据推断，更多的本地衍生铂来自形成本研究区的基底的朗伍德山脉的辉长岩(图1f;Ashley et al. 2012;Craw et al. 2013)。
自中新世以来，海岸砂系统一直由怀奥河流域提供(图1f;厄普顿和克劳2016)。然而，在海平面较低的时期，现在的近海地区是一个宽阔平坦的河流平原(Cullen 1967)，重矿物被运送到更远的南方。目前可观测到的滩砂是在海平面相对较高的时期形成的，就像现在一样。海岸线正经历缓慢的构造隆升，在目前海平面以上50 m处保存了> 200 ka的含砂更新世海滩(Turnbull and Allibone 2003;Craw et al. 2013;Craw and Kerr 2021)。重矿物最集中的地方，包括大部分开采的黄金和铂金，发生在隆起的更新世海滩被侵蚀成小溪的地方，这些小溪将这些海滩沉积物循环回海岸(Turnbull and Allibone 2003;Craw and Kerr 2021)。金和铂矿物主要聚集在这些短古河道的底部，特别是在它们切入基底的地方(Craw and Kerr 2021)。
该地区的海岸线暴露在强风和相关的从西部和西南方向吹向陆地的地面气流中，这是全球尺度的风系统，俗称咆哮西风带(图1f和2a-d)。风和洋流将强烈的海浪冲到海滩上，沉积物从西向东漂移(图1f、2a、b和3a)。活跃的海滩每天都被强烈的海浪冲刷，形成局部浓度的重矿物，包括金和铂矿物(图3a)。横扫海岸的西风通常风速超过50公里/小时，有时甚至超过100公里/小时(图2c,d)。这些风经常以高速吹过海滩，在低洼的陆地地区堆积成沙丘(图2b)。在更新世时期，风系统可能与之相似或更强(Crundwell et al. 2008)。在斯图尔特岛附近裸露的西海岸，极端的更新世风沙侵蚀(图1e)形成了花岗岩通风砾石和相关的风雕刻花岗岩露头表面(Bishop and Mildenhall 1994)。
图2
本研究的边缘海洋场地的物理设置。南大洋的典型风型，导致新西兰南部盛行西风到西南风。b从南海岸向北望至Round Hill矿区的斜向DEM(图1f)，显示了全新世表层沉积物下被开采的更新世河道的位置。该矿距现在的海岸3公里。c、d最大日阵风的代表性数据(来自clilo.com.nz;(两者的比例尺相同)在研究区附近的气象站(位于图1f)
图3
本研究考察的精矿经过汞汞齐化阶段后的一般矿物学环境。一个现代海滩(Orepuke，图1f)，有重矿物精矿(包括金和铂矿物)，由海浪自然形成，在退潮时暴露在风蚀下。b现代Round Hill矿的重矿物精矿:黑色=钛铁矿和磁铁矿;红色和粉红色=石榴石;绿色=绿帘石和磷灰石;黄色=黄金;白色=锆石。c现代矿山生产的金(黄色)和铂(白色)薄片精矿，经过汞汞合并后，尽管经过多次搅拌，仍在水面上形成浮筏。d、e生产精矿中的金、铂矿物薄片。较粗的黄金以汞合金的形式被去除，留下较细的黄金，其中一些含有少量的汞合金(黄色箭头)。f混合后生产精矿的SEM后向散射图像(如c、d、e)。金色的圆环在黄色的圆圈里。一些铁铂薄片有初期的环形边缘(红色箭头)。自体铂矿物颗粒用红色方块表示
本研究的材料来自一家矿业公司，该公司在朗伍德山脉排水的更新世古河道中有一个活跃的砂矿(图2b;Craw and Kerr 2021)。该矿是一个中小型矿山，每年生产500至1000盎司(15-30公斤)黄金。承载的古河道是现代Ourawera溪流的更新世河道(图2b)，含有来自朗伍德山脉较低斜坡上凸起的海滩砂的再循环和再浓缩的重矿物(图2b)。这些天然精矿以石榴石和钛铁矿为主(图3a,b)。该古河道源区历史上曾有金、少量铂的开采，中游发育现代金矿(图2b)。古河道下游被薄(~ 20 m)的更新世-全新世陆相和边缘海相砂、粉砂和泥、富有机质湿地沉积物和全新世海滩边缘沙丘覆盖(图2b)。
所研究的重矿物精矿(图3c-f)是从常规生产-加工流程的末端获得的。从矿浆中对重矿物进行几个阶段的重力沉降，最初产生了富含金和铂矿物的精矿。该精矿采用汞汞齐法去除较粗的金(~ 0.5 mm)，但对细粒金和铂没有影响(图3d-f)。汞合并阶段产生的残余尾矿中含有较丰富的细环状金颗粒，在商业提取或休闲采矿中一般难以保存。在这项研究中检测的样品包括超过1000片的金和铂的混合物(图3c-f)，其中包括数百个环形颗粒。
通过标准光立体显微镜对样品材料中颗粒的外表面进行初步观察。在奥塔哥微纳米成像(OMNI)(新西兰奥塔哥大学)的蔡司Sigma VP(可变压力)扫描电子显微镜(SEM)上，使用双面碳带将颗粒亚组安装在铝存根上，以更详细地观察颗粒形态。在无碳涂层的情况下获得了15 kV的后向散射电子图像(BEI)。利用能量分散分析装置(EDX)在扫描电镜上对含铂矿物等重矿物颗粒进行了鉴定和成分分析。
将随机选择的颗粒摇到胶带上，然后将其嵌入25毫米的环氧树脂圆盘中，然后将其研磨以暴露颗粒中的部分。这些二维剖面缺乏三维视图，但矿山生产精矿中丰富的颗粒在很大程度上弥补了这种二维偏差。用1μm的金刚石膏对圆盘进行精细抛光，通过反射光显微镜进行初步检查。然后用王水蚀刻光盘以去除涂抹的表面金抛光层，然后涂上10纳米厚的碳层(Stewart等人，2017)。含银金(Ag)的蚀刻通常会留下不规则分布的含银表面残留物，干扰EDX分析，使这种分析只能是半定量的。
电子后向散射衍射(EBSD)图揭示了蚀刻金颗粒的内部颗粒结构，该图是由配备牛津仪器nordys F EBSD相机的蔡司VP FEG SEM生成的(Prior et al. 1999,2009;Stewart et al. 2017;McLachlan et al. 2018)。在高真空模式下，样品倾斜至70°，加速电压为20 kV，孔径为300μm，工作距离为~ 30 mm。利用0.3、0.4或0.5 μ m的步长，通过扫描电子束在100 μ m宽、100 μ m高的矩形地图区域上绘制金颗粒。在荧光粉屏幕上照射EBSD图案，由EBSD相机在曝光时间为1.75 ms，相机增益为1的情况下采用速度2帧模式进行成像。成像的EBSD模式由Oxford Instruments Aztec version 4.1 SP1软件自动索引，生成的EBSD数据导出到HKL Channel 5进行清洗和处理。使用降噪模块清理地图，首先移除“野尖峰”，然后迭代替换具有6个相似邻居的零解决方案。使用Aztec软件，根据结晶欧拉角(Nolze 2015)对EBSD地图像素进行数字着色，并以逆极图(IPF-X)地图的形式呈现。使用3 × 3的矩形滤波器，根据亚粒角2°以下的平均局部取向偏差对像素进行着色，从而创建晶体取向偏差图。错向角> 10°处增加晶界，错向角> 2°处增加亚晶界。用王水蚀刻往往会增强晶界和其他不连续的溶解，如抛光划痕，并且这种增强的溶解会导致微米尺度的倾斜表面，这些表面不容易被EBSD系统索引，在某些区域留下空白像素。试图制作伴随细金的铂颗粒的EBSD图，只取得了有限的成功(在自面体颗粒上)，而这并没有在铂薄片上进行。
与其他已发表的作品相比，研究中可能会出现术语混淆，即相同的单词用于不同的含义，因此我们在这里定义最可能引起混淆的单词的用法(如上文所述)。颗粒是经过沉积搬运的碎屑矿物碎片。这些颗粒中的大多数具有由具有不同晶体取向的互锁矿物颗粒组成的内部结构。细(和粗)颗粒是指颗粒的总体尺寸，而颗粒尺寸是颗粒的内部特征，通常在颗粒内部是可变的。金是一种Au - Ag合金，通常是一种颗粒，我们一般指的是这种合金的成分是含银还是不含银，在这里的几个图中，在颗粒内部分别标记为Au + Ag和Au。在上文概述的EDX分析和我们之前的工作背景下(例如craw等人，2013;McLachlan et al. 2018)，这一区别相当于含银金的1 - 10 wt% Ag和无银金的< 1 wt% Ag。因此，我们特别避免在纯度方面提及黄金成分(参见Craw et al. 2013)。一些人工的(与工艺有关的)金汞合金被描述为高汞合金。
摘要
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金颗粒表现出一系列的外部形状，从环形薄片到球体(图3c,f和4a-g)。许多片状金颗粒最显著的特征是它们在颗粒边缘卷曲的薄而衰减的边缘(图3c,f和4a-g)。这些衰减的边缘形成环形边缘，并向粒子中心延伸(图4a-g和5a-i)。其中一些衰减的边缘已经变得如此延伸，以至于它们在粒子中心重叠(图5f - 1)。边缘的延长和鳞片中心的整体缩短的结合导致了具有复杂内部结构的球体的形成(图4e-g和5d, g-i)。一些球体是由薄延伸的环形薄片重新折叠而成的(图5 - 1)。这些，和其他类似的球状粒子，有多个内部链(5g - i)。在本研究中观察到的所有环面和球面至少有一些粘土粘附在表面和内部表面(图4a-g)，尽管大多数粘土在样品制备过程中从图5a-i中的颗粒中被洗掉了。
图4
现代金矿富集金的扫描电镜背向散射图像，显示了外表面和内部粘土包裹体的形态。对金粒子的一般看法。b-d在薄片上具有复杂的加厚的环形边缘和延伸的突起的颗粒。e,f环形突起的极端延伸和折叠形成的球体形状。g球体形状推断是由先进的环面发展而来的
图5
经汞汞齐化的生产金精矿的内部图。精矿的反射光视图，具有铁铂(白色)和丰富的金环形剖面。经过王水蚀刻后的金环面(b,c)和球面(d)的b - d扫描电镜后向散射图像，显示含银的核心(较暗)和不含银的边缘和折叠的环面突起(较亮)。e-i环面和球面金薄片的近距离反射光视图，显示了从简单的原环面薄片到含银岩心的复杂性进展(e-g;含银中心的颜色较浅，标记为Au + Ag)到具有均匀低Ag (h,i)的多层形式。
许多环形薄片的部分岩心有含银金的残余(图5b-g)，这些残余形成了大多数原始河流薄片的岩心(例如图1a-c)。同样，一些更复杂的大颗粒的内部链也有这种含银金的残留物。这些不同的金成分很难用SEM-EDX分析来分辨，因为不同成分区域之间的边界在电子束的3μm尺度上是复杂和交错的。然而，电子后向散射图像的差分蚀刻和对比色表明，边界在微米尺度上是清晰的(图5b-d)。图5d中球体的中心部分含有14-16 wt%的Ag。
EBSD分析所揭示的金的内部晶粒结构表明，每个颗粒内部都有较粗的颗粒和较细的颗粒相结合(图6a-f)。较粗的颗粒通常直径为10 - 20微米，而较细的颗粒直径< 1 - 10微米，并且每个颗粒的不同部分具有这些不同粒度的簇(图6a-f)。在颗粒的许多部分，较粗的颗粒显然部分被较细的颗粒簇所取代。在图6a中初始形成的环形片状中，粗晶粒出现在外表面周围，并延伸到衰减的边缘，而颗粒的主体由更细的晶粒组成。发育良好的环形薄片在其内部部分有较粗的颗粒，在颗粒的其他部分有一些小的粗颗粒斑块(图6a-e和7a)。在环形颗粒的其他地方，特别是在衰减的边缘(图6a-d和7b-i)，细晶粒占主导地位。一些最细的颗粒没有变形(图7d,i)，但许多颗粒显示出一些变形(图7f,g)。
图6
环形和球形金颗粒的EBSD图，显示了内部晶粒尺寸和结构。插入了> 2°(细灰线)和> 10°(粗白线)的晶粒取向错误边界。立体三角形(中心)适用于IPF地图。带有衰减的原环形肢的变形鳞片的IPF-X图。b球体粒子的IPF-X图(如图7a-d)。c,d多层环形薄片的IPF-X图。e图5d中球形颗粒的IPF-X图，中心链粗粗含银。f e中粗大的中心颗粒局部取向错误图，显示出丰富的内部取向错误
图7
EBSD地图的近距离视图(图6中右的图例)，以及显示位置的相关索引图像。球面粒子的BSE图像(如图6b所示)，图的位置在面板b-d中。b IPF-X地图对比晶粒大小从外缘(左)在球体的中心链(右)a c当地错位的地图粗粮外缘的球体在a d地方错位细颗粒在地图中央的球体在a e环形线圈(欧拉颜色)显示面板的位置地图f和g f当地错位的地图中央链和减毒突起的环形线圈在e . g当地错位减毒环形突出的地图。h环面(欧拉色)显示图1中IPF图的位置。从粗粒中心链(左)延伸出来的细粒环面突出物(右)的IPF- x图
图5d和6e中的球形颗粒具有明显的残余含银核心区，该核心区由相对粗的晶粒包围着细小的晶粒组成，这些晶粒延伸到整个复杂衰减的边缘。粗糙的含银晶粒具有内部取向偏差，并且具有高度不规则的边缘，其中更细的晶粒簇部分覆盖在这些边缘上(图6e,f)。类似的不规则边缘和变形显微组织在其他环面中的一些粗晶粒中也很明显(图6c,d)。相比之下，图6b和7a中的球形颗粒在外缘部分具有可变取向的粗颗粒，而在中心链具有较少取向的细颗粒(图7b-i)。
铂矿物不是本研究的主要主题，因为它们在前面有详细描述(Craw et al. 2013)。然而，以铁原生铂为主的铂矿物与矿精矿中的环形金的存在，为在这种情况下直接比较金和铂矿物的相对延展性提供了一个有用的机会。铂矿物以局部衍生的自面体颗粒(图3f和8a-c)和经过长途运输的薄片(图3f和8d-g)的形式存在。自面体颗粒的纹理表明，在运输过程中只有轻微的变形，如破碎的角落和/或初始的圆角(图8a,b)。在内部，颗粒边缘显示出取向偏差和一些伴随外部圆角的亚颗粒形成(图8c,d)。经过长距离运输的颗粒是带有圆形边缘的薄盘状薄片(图3f和8e-h)。其中一些边缘发生了轻微变形，在10微米尺度上形成了早期的环形突起(图3f和8b, e-h)。与共存的金相比，这些环形突起的规模非常小(图3f和图8g,h)，铂金矿物中任何更大规模的内部变形(如图8c,d)都被认为是河流运输的结果，而不是风成过程。
图8
均匀和片状铁铂颗粒的对比纹理。原环形边缘用红色箭头表示。a、b有棱角和略圆的等粒的SEM后向散射图。通过圆形等粒子的截面IPF图。图6和图7图例中的立体三角形。d c中粒子边缘的近距离视图，在局部的取向错误图上显示出丰富的> 2°但< 10°的取向错误。e, f原环形边缘薄片的SEM后向散射图像，平面视图为d，侧面视图为e, h为原环形边缘薄片的入射光视图。包括金环以供比较
本研究区海滩上的黄金(如图1g和3a)经过长距离的河流搬运和相关的变形(图1a-d和图9a-d)到达。每当海滩黄金暴露出来并在冲浪作用下集中在海滩表面时，就会对其进行喷砂处理(图3a)。在这项研究中检测的环状金最初形成于更新世海滩，在类似的风喷砂条件下，或者甚至可能是风更大的条件下。金矿随后被抬升，在下游一小段距离(1-2公里)被回收，并埋在古河道约20米深的地方(图2b)。因此，涉及这些金形态转变的所有过程，无论是河流过程还是海岸过程，都发生在接近目前地表年平均温度~ 10℃的低温下。
图9
在本研究中，河流运输的金薄片(图1a-d中的左)和沙滩金(图中和右)之间的金颗粒变形的总结比较。典型河流薄片的外部视图。b EBSD IPF图，在细粒再结晶贫银边缘(左)和粗粒变形含银岩心(右)之间通过薄片的部分剖面(根据McLachlan等人，2018)。c涂抹糜棱岩外表面的SEM后向散射图像(根据Kerr et al. 2017)。d EBSD欧拉图显示了涂抹表面的细粒度，如海滩金的c. e SEM后向散射图像(在Craw和Kerr 2021之后)显示了从环形薄片和哑哑形到球体过渡的外部特征。f通过环形薄片的截面入射光视图。g EBSD环状薄片边缘的IPF图，其中有残余的粗粒含银金(中左)和突出的细粒含银金。通过完全再结晶的细粒无银球体的截面的EBSD IPF图
尽管这些形态转变的温度较低，但在河流运输和海滩上，颗粒内部已经发生了主要的晶体学变化，其类型如图9a-h所示。这些转变伴随着原始Au-Ag合金中Ag的损失(图5b - 1)。图6和图7描述了从粗粒和可变变形含银金到细粒和局部未应变无银金的转变特征。然而，河流和风成对这些变化的贡献比例尚不清楚，将在下一节讨论。
这种转变反映了金的渐进再结晶和退火过程，类似于许多其他地质材料中发生的过程，通常在更高的温度下(Doherty et al. 1997;Prior et al. 1999,2009)。如图6e、f所示，变形导致了粗晶中的晶体畸变和局部亚晶发育。细晶粒的比例随着颗粒变形的增加而增加，微米级退火晶粒逐渐丰富，尽管随后也有许多细晶粒变形(图7f,g)。完全退火后的金由互锁的细晶粒组成，晶粒取向范围广泛，外晶粒只有轻微畸变(图7b,d)。
在工业相关实验中观察到冷轧不纯金导致的再结晶以减轻内部晶粒变形(例如Cho等人，2005;Hui et al. 2018)，但这些实验涉及在高温下的短期(小时-天)退火。在工业相关的背景下也研究了优先去除银以留下更纯净的金(脱合金)(例如erlebacher等人，2001;Chen-Wiegart et al. 2013;Hui et al. 2018)，尽管这些实验的具体目的是产生纳米多孔金，而不是在环形体中观察到的完全再结晶金。我们对沙滩金内部结构的观察(图6和图7)表明，由于地表低温条件下的变形，沙滩金内部发生了与人类时间尺度上研究的过程相似的过程。
河流水系中碎屑金的形态演化主要涉及厚度递减、复杂性增加的薄片的发育(图1a-d和9a;Knight et al. 1999;杨森和克劳1999;汤利等人，2003;Chapman et al. 2022b)。大多数轮辋重结晶为低银金，晶粒尺寸通常为5-10μm(图9b)。更罕见的是，在河流运输过程中施加了非常细粒度(局部亚微米)的表面涂片(图9c,d;Kerr et al. 2017)。薄片状的河流金是本研究中在该地点开采的海滩金的前身，尽管经历了风沙海滩过程，但一些这样的薄片幸存了下来(Craw et al. 2013, 2015;Craw and Kerr 2021)。这些薄片大部分已经通过汞汞齐化从本研究中使用的精矿中除去(残余在图3d,e中)。
细粒风成金通过汞汞汞合并存在于构成研究材料的汞汞汞汞合并尾矿中，其形态比河流薄片更为致密和复杂(图4a-g和5a)。Nikiforova(2021)的实验工作表明，只需要100小时的喷砂就可以产生环形和球形的颗粒形状(图1)，而在真实的海滩环境中，间歇性喷砂的时间尺度为数周至数年(图2b-d和3a)。因此，我们推断风成海滩过程在物理上改变了本研究中描述的颗粒的形状。图5h所示的复杂风成颗粒中细长链的累积横向范围> 1毫米，因此与图1c、d所示的高度变形的河流薄片大致相似，这是可能的前兆。
河流薄片和风成金的粗粒可能是源金矿继承的主要特征(Stewart et al. 2017;Chapman et al. 2022b)。在风沙滩金的粗粒中看到的应变效应可能是从河流运输阶段遗传下来的，或者是由海滩上的喷砂施加的，或者是两种变形源的结合造成的。在这种情况下，风成沙滩金的核心中的一些多股(例如，图5 - 1)可能是从折叠的河流薄片(例如，图1c,d)继承而来的粗颗粒可能已经被拉伸(例如，图6b,c)。
同样，环状颗粒中至少有一些再结晶的细颗粒可能是从前体河流薄片中遗传下来的。然而，在环形和球形金的极弱边缘(1-2μm;图6a-e、7d、f、g、i和9g)比在河流金的边缘(5-10μm;图9 b)。形成风沙滩金的衰减边缘的细颗粒更接近于通过无银细金边缘的集中变形而形成的河流金边缘的微尺度颗粒(图9d;Kerr et al. 2017)。因此，河流生成的细粒金、无银金与喷砂生成的细粒金存在明显的粒度差异。
我们从这些观察中得出结论，在一些环状体和球状体的特征(如图9h)中，高度衰减和细腻的突出物中的大多数细颗粒是在喷砂过程中和之后由变形和再结晶形成的，这些过程覆盖了许多从河流制度继承的颗粒结构。这种风驱动的变形和再结晶也可能向颗粒的核心扩散，使残余的粗晶粒变形和部分再结晶(图6e,f)，特别是靠近颗粒边缘的粗晶粒。这些再结晶过程伴随着银的损失，这可能是沿着不断变化的晶界浸出的，其方式与河流金转化和银损失的推断相似(Craw等人，2017;Stewart et al. 2017)。在海滩环境中，银的损失可能是由于富含氯化物的海水每天两次潮汐淹没期间的溶解而促进的。
海滩金的风成转化过程的唯一积极经济效应是从废弃粗粒中继续提取银，这一过程起源于河流系统(图1 - d)，由于矿山生产的大块金纯度更高，因此具有一定的经济意义(Craw et al. 2017)。除此之外，本研究的结果为在采矿过程中集中和保存细滩金的众所周知的困难提供了物理和矿物学背景(Kungurova 2021)。这些集中问题大多在未发表的公司报告和娱乐淘金者的民间传说中被描述，以前很少有科学研究。细粒片状矿物在水的表面张力作用下漂浮的趋势是一种常见现象(如图3c中的铂矿物)。然而，本研究中观察到的更均匀、甚至是球状的沙滩金的浮选有助于解释为什么黄金在富集过程中如此难以捉摸(图3c)。
由于环形和球形金颗粒在致密形态下具有很高的内表面积，因此漂浮金和与其他重矿物夹带的问题变得更加成问题(图5a - 1)。这种致密的形状通常包括空气、水或粘土矿物(例如图4b-g)，它们降低了颗粒的平均密度。这些风成金颗粒的小尺寸致密性和较低的净密度意味着它们很容易与其他更丰富的重矿物(在这种情况下是石榴石和钛铁矿)夹带在一起(图3a,b)，并且不容易下沉到加工浆中。此外，细粒沙滩金的小尺寸和致密形态，尤其是球状体，有助于抵抗汞汞齐化，因为球形汞滴的表面张力太大，无法让汞相互作用，而相关的金薄片更具反应性(图3d,e)。颗粒外部部分的粘土涂层(图4b-g)通过将汞滴从金中分离出来进一步抑制汞汞汞化(Malloch et al. 2017)。
全球并非所有的海滩黄金都是环面，因为丰富的海滩环面形成需要一个相对罕见的环境和一套相关的过程(图2a-d;3)。然而，早期环状物的形成可能发生在不太有利的海滩环境中(例如Craw et al. 2006)，并导致金浓度低效率。相反，环流可能出现在远离海岸的砂矿中(Giusti 1986;Youngson 2005;Nikiforova et al. 2011)，从而也导致了金浓度的低效率。由于细风积金的所有这些特征，有效提取是极其困难的，而且由于同样的原因，通过淘选金矿尾矿来监测这种效率也很困难。本研究中来自该矿的轶事证据表明，虽然不经济，但反复再处理尾矿总是能生产出更多的细金。
在暴露的海岸上，频繁受到强风的影响，在活跃的冲浪海滩上进行喷砂，形成了形状精致、复杂和紧凑的环形和球形金颗粒。这种风吹成的黄金是由河流从200公里外运送到该地区的薄片形成的。细小的风成金颗粒(~ 100μm)很难在采矿环境中浓缩和保存，因为它们通常漂浮在水面上，与更丰富的重矿物夹带在一起，并且抵抗与汞的合并。这些影响由于颗粒中存在粘土而加剧。由于颗粒的平均密度较低，并且粘土抑制了表面与汞的相互作用。本研究重点研究了更新世边缘海洋沉积物中活跃矿山中绕过汞汞齐化的细风成颗粒。
喷砂使金在低温下变形成复杂的形状。颗粒的边缘已经变得强烈衰减，形成颗粒内部通常只有~ 20 μ m的多股，但具有~ 1 mm的累积线性范围，类似于前体河流薄片。在内部，一些原始的粗颗粒(> 40μm)仍然存在，这些颗粒保留了原始的Ag含量(1-10 wt%)。这些粗晶粒显示出大量的内部晶体取向错误和亚晶粒的形成。衰减边缘的大部分金重结晶为更细、变形较小的晶粒(1 - 2μm)，银含量很少或不含银(< 1 wt%)。这种再结晶是由喷砂工艺和随后的退火引起的。风沙驱动的微观结构转变延伸到金颗粒核心的程度尚不清楚，因为一些应变颗粒和相关的再结晶颗粒可能是从河流运输阶段遗传下来的。然而，圆形和球形颗粒表面的粗晶粒几乎肯定在风成过程中部分再结晶，同时损失银。
黄金的高延展性使其能够形成环状和球状，这与伴随黄金的更硬的铂矿物形成强烈对比，后者具有类似的变形历史。在10微米尺度下，原生铁铂薄片仅具有初步的环形边缘发育，并且内部的微小晶体变形是由河流搬运继承的。
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