为了迎合商品经济压力而进行有目的的科学研究自古即有，中世纪的炼金术士们的基本研究目标就是如何把贱金属转变为金，尽管这一目标在我们这些耳濡目染事物是由原子构成的现代人眼中是难以理解的。但是虽然大自然也许不能把铅变为金，然而它能从最不起眼的物质一一平常的岩石一中产生这种稀有的金属。地球化学的研究已经开始揭示这项新奇的炼金术是如何进行的。弄清这一过程的关键是要认识到一些活火山、温泉和在它们附近的喷泉与沉积着的金的显著联系。同时这项新的寻金活动帮助了对涉及岩石和流体的化学和物理的反应过程有了更深入的了解，实用价值十分广阔。
金是一种稀有元素。地球就整体而言，每吨岩石中含有0.29克的金，但就陆壳而言，每吨岩石含金量下降到0.004克，每平方米的岩石中大约有10毫克的金。大部分金是作为杂质存在于岩石之中，它们在矿物结构中是孤立的原子，占据着原本是由几乎相同大小的普通金属离子的位置。含硫的矿物r氧化物和某些硅酸盐，例如辉石中含有微量的金。矿石有含有更多金的岩石。它们或者是作为一种金属，被称为天然金的形态，或者以其他的矿物，例如金碲化合物，含金的合金和硫化物的形态存在于矿石之中。高层次的“大矿囊”中岩石的含金量比普通岩石高上1万倍。
世界上大部分的金子是从加拿大、澳大利亚西部，尤其是南非的有着250亿年历史的岩石中开采出来的。但是新的金来源于一些地球上最年轻的岩石，它们仍正在火山活动的区域内形成。当今的金矿体正在扩大。
这令人惊讶的金源的最初线索来源于把地热能作为一种能源研究的发展。在近期内活跃的火山附近地面逃逸出来的过热的蒸汽是一种潜在的能源，本世纪初在意大利的拉尔代雷洛首次被用来发电。20世纪50年代和60年代在温泉和喷泉旁边的探险导致了有着活火山或近期活跃火山的国家地热能研究的广泛发展。拉尔代雷洛成了提供蒸汽的不同寻常的地域，大多数已经被探察过的地热区域在深层存有液态水。水填充了例如沙石或火山灰岩石的缝隙，或是熔岩的裂缝。
在最为活跃的地区，水温近于沸点。水温与深度无关，因为上面的水重量在增加，压力随着深度加深而增大，同时当压力增大时，水的沸点也会升高。地热地带随着深度的增加，水温也升高，但并不沸蹲。在将近1公里的地下，水温能达到300摄氏度。当水或是自然而然或是沿着钻孔向上逃逸时，压力的下降会使它自发地沸腾或“闪蒸”。以这种方式产生的蒸气能被用于发电，而后它会冷却为水。从一些钻孔中逸出来的水十分纯净，但其它地方的地热产生的水甚至能沉痺出含重元素的具有矿物水平的化合物，它们足以形成矿石。
1962年，在加利福尼亚南部因皮里尔山谷索尔顿海的地热区域产生出含盐量甚高的盐水。盐水中溶解了占其重量35%的固体。研究者花了3个月的时间，沉淀出几吨乳白色的硅，还有高纯度的硫化矿物，里面铜、银和铁的含量也很高。其他地方的泉水含有汞、锑和砷。将近30年前，美国地理调查所的多纳德、怀特便意识到目前活跃的地热体系是未来的矿体。现在科学家们已经确认一种名叫浅成热沉积的矿体，正是由古代的地热体系发展而来的。
新西兰的北岛是了解地热活动和金矿体形成的关键地域，北岛上的火山屹立在太平洋板块和澳大利亚板块的汇合处。这种类型的火山时常爆炸性地喷发。由于火山喷发而产生的厚厚的炎山灰和碎石的沉积为被火山加热过的水提供了绝好的蓄水层。陶波火山地带向东北延伸，从陶波湖一直到普伦蒂湾，沿途有许多独立的地热地带。它们大部分和火山的破火山口有联系。火山口是由过去千万年前巨大的火山喷发而形成的。新西兰下哈特科学和工业研究所的斯汤特 · 威尔逊于加世纪30年代率先对这些区域进行了化学调查，而后在20世纪50年代，在这些活动开始染上商业色彩后，一项主要的研究活动开展了起来。
1983年，在布罗德兰地区对井的例行维修揭示出管道中流过的高压水沉淀物丰富，内含有大量的重元素，铜、银、金、锌和铅。在天气压下这些水中沉淀的金属并不比普通的地面水多，但这些沉淀物表明在高压下到达井口的液体中无疑含有丰富的金属，陶波科学和工业研究所地热研究中心的凯文，布朗在其中的一个井，用管道系统做实验。他在系统的高压部分装进了一个新型的高于大气压的极板设备，44天后他取出水，分析形成的沉淀。这次通过管道的水产生了5公斤以上沉淀物，其中含有150克的金。布朗还证实了地热水突然转化为蒸汽时会释放金。
布罗德兰的携有地热水的管道实验证实了金能够迅速地沉淀。这个过程也会自然地发生，钻探一些深的地热井时取出的样芯中发现了有少馉的金属金。但问题在于这些水中的金到底是从哪儿来的。因为构成地热地带的火成岩石并没有自由的金。同时是什么使得当液体在井口突然变成蒸气或者从裂缝中自然地渗出时金沉淀出来的呢？
答案在于对金和界处岩石的化学特性深入的了解，通常，金难溶于这是它成为贵重金属的原因之一。但如果水中含有某些带负电的离子或离子群（也就是配位基）时，金的溶解性便大为增强，这些离子以配位键和金结合在一起。许多可溶性金属络合物的配位基中含有还原硫，它通常和氢结合在一起。
还原硫是许多地热区域的一个重要组成部分，小的蒸汽出口处经常覆盖着硫和硫化氢，所以这些地方气味刺鼻。托雷、西瓦德的实验给认识金的运送和沉淀带来了突破性的进展，而后科学和工业研究部化学分部也做出了巨大的贡献。在20世纪70年代早期，西瓦德证明了金的硫化物远比金本身易溶，而金的硫化物在地热地带普遍存在。西瓦德明确地指出三种类型的化合物能增大金的溶解性。如果水呈酸性，金以中性化合物Au（HS）的形态溶解于水，在中性水中、Au（HS2）占主导地位，同时在碱性条件下，溶液中金以Au2(HS)2 S2－存在。
地热地带深处发生的情况大概如此，热水冲击了火成岩石中原始的矿石。矿石的一些成分溶解了，而剩下的部分则重新组合形成了在温暖、潮湿的地热环境中稳定的新矿石。粘土、绿泥石、方解石和绿帘石是这些过程的通常产物。这些新的矿物的晶格中根本没有容纳金的位置，所以如果还原硫存在，在火成岩层中的任何金都会溶解。
下一步是解释为什么以后这种金会以自然金属的形态从溶液中沉淀出来。布朗在布罗德兰地区井口做的金沉淀的实验表明，在低压强和260摄氏度的水突然变为水蒸气和液态水的情况下，就会发生沉淀。同时水中溶解的一些化合物也会成为气体从水中逸出，而其它的化合物则仍留在溶液中。溶解的气体，包括硫化氢会分离出来成为气体，这大大影响了金的溶解性。水中硫化氢水平的下降使得金的硫化物分解。它们释放出硫化氢以补偿已经从水中逸出的硫化氢气体。这反过来又加重了溶液中金离子的数目。溶液变得过于饱和，于是自然形态的金便产生了。
准确地说，金是如何沉淀的还取决于沉淀发生的环境。在新西兰布罗德兰地区西南角的罗托卡瓦湖，西瓦德同科学和工业研究部小组的其他成员发现了一层粘土矿物，其中含有高岭土和硫磺，还有砷和硫化锦的微粒。但这一薄层中还有一些金属，其中包括银、汞、碲、铅、锌和金，它们也许是吸附在砷和锑的化合物上的。风把这薄层物质吹到了湖边岸上的泥地上并积累了下来。卡拉夫和西瓦德估计在过去的1800年期间，光是自然矿床的表面就堆积了250公斤的金——无疑它将是未来开采的一个矿体。
一旦研究者得出现在陶波火山地带金矿体正在形成的结论，淘金活动便又高涨了起来。10年前，淘金者已经发现了许多和近期火山活动有关的地点，特别是在西太平洋周围，同时许多其它古老的金矿床现在已被确认是在同样的情况下形成的。这些浅成热沉积已被证实和一些前寒武纪的矿床一样含金丰富。迄今为止，世界大部分的金是由前寒武纪矿床提供的。
在巴布亚新几内亚利希尔岛上的拉德兰矿床是由岩石发展而来的。这些岩石的热液活动正在逐渐减弱。一个巨大火山的坍塌的火山口经历了一百多万年形成了这个矿床。公布的数字表明它蕴藏着60万公斤的金，这使它成为含金量最高的矿床之一。当然，并非所有的火山地热地域都能形成矿床，太平洋边沿的火山是形成矿床最成功的地带。
了解硫化物在运送金的过程中所起的作用也有助于理解许多其它类型金矿的起源。在威尔士多尔盖莱附近的卡罗高，石英脉中发现了金，但也只有流经页岩的石英脉中含金。页岩是黑色的，因为原始的泥土碎石中含有有机物，它们分裂成了规则的石墨颗粒分布在岩石中。在石英矿脉中含有微小的气泡，它们直径大约十几毫米，里面存有形成矿石的原始液体的样本。其中大部分是水，但有些也含有甲烷。
和我一起在里兹大学一起工作的西蒙 · 波特瑞尔，还有在肯沃斯的英国地理研究会的汤姆 · 夏波特都认为金在水中是以硫化物的形态向上传送的。当这种热水在300°C左右遇上黑色的页岩时，便会产生甲烷。甲烷气体从水中分离出来，还混有硫化氢气体，就像地热液体沸腾时硫化氢气体逸出水溶液时一样。因为在地热地带，还原硫的消失使得金的硫化物很不稳定，这导致了金的沉淀。
硫化物的情况也能解释南非的一些富饶的金矿的形成。南安普敦的鲍勃 · 福斯特和同事们指出含在前寒武纪铁矿——主要是铁的氧化物和硅——中的金，当硫化物沿着裂缝和瑕疵取代一氧化铁时，已经存在了。他们认为岩石上的裂缝是金以硫化物的形态溶于溶液中流经的通道。在这种情况下，硫化物离开液体是因为它和氧化铁反应形成了黄铁矿——也就是二硫化铁。当沸腾时，已从水中沉淀出来的硫化物开始分解，同时伴有金的沉淀。
我们关于金是如何从岩石中提取出来，又经过自然过程重新分配和浓缩的观点是从溶液化学中一些简单明了的理论中推导而来的，同时我们也进行了细致的地理考察。要了解许多其它类型的金属矿藏的起源更为复杂，因为当他们形成时，我们并不能直接地进行观察。但这些地热体系的理论已经为矿石形成的化学过程提供了一个范例。
毫无疑问，这项理论的形成的一个重要因素是调查自然地热体系和对矿物可溶性进行实验的新西兰科学和工业研究所的地理学家和化学家共同合作的成果。20世纪80年代后期新西兰政府削减了对这项研究的预算，研究工作严重受阻。主要的科学家现在正分布在世界各地。新西兰走在世界前沿的现代地理化学的基础研究项目于是结束了。
[New Scientist，1991年10月8日]