Czy złoto może powstawać podczas trzęsień ziemi? Najnowsze badania naukowców z Australii rzucają zupełnie nowe światło na proces powstawania największych samorodków tego cennego kruszcu. Okazuje się, że nie tylko gorące wody krążące w głębi Ziemi, ale również… elektryczność generowana podczas sejsmicznych wstrząsów może być kluczowa dla formowania się złotych brył w kwarcowych żyłach.
- Naukowcy z Australii postanowili zbadać piezoelektryczność kwarcu, czyli zdolność do generowania napięcia elektrycznego pod wpływem nacisku.
- Podczas trzęsień ziemi kwarc jest ściskany i rozciągany, co powoduje powstawanie lokalnych pól elektrycznych, które mogą przyciągać i osadzać złoto z roztworu.
- Eksperymenty symulowały warunki pod ziemią i pokazały, że na powierzchni kwarcu powstają metaliczne drobinki złota dzięki procesowi elektrochemicznemu.
- Więcej ciekawych treści znajdziesz na stronie głównej RMF24.pl. Bądź na bieżąco.
Od ponad stu lat geolodzy z całego świata zastanawiali się, jak to możliwe, że w białych, twardych żyłach kwarcu, które przecinają skały w rejonach złotonośnych, można znaleźć tak spektakularne samorodki złota. Dotychczasowa teoria była prosta: gorące, bogate w minerały roztwory przenikały przez szczeliny w skałach, niosąc ze sobą rozpuszczone złoto. Gdy warunki się zmieniały - temperatura spadała, ciśnienie malało - złoto wytrącało się z roztworu i osadzało na ścianach kwarcowych szczelin.
Jednak ten model miał poważną lukę. Roztwory hydrotermalne, nawet te najbogatsze w złoto, zawierają go zaledwie śladowe ilości. Jak więc wyjaśnić powstawanie dużych, masywnych samorodków, które niekiedy ważą nawet kilkadziesiąt kilogramów? Czy natura zna sposób na "koncentrację" złota w jednym miejscu?
Na to pytanie postanowili odpowiedzieć naukowcy z australijskiego Monash University, CSIRO oraz Australian Centre for Neutron Scattering (ANSTO). Zespół pod kierunkiem geologa dr. Christophera Voiseya skupił się na niezwykłej właściwości kwarcu - piezoelektryczności. To zjawisko, znane choćby z popularnych zegarków kwarcowych, polega na tym, że kryształ kwarcu pod wpływem nacisku generuje napięcie elektryczne.
W rejonach aktywnych sejsmicznie, gdzie złoto występuje najczęściej, kwarcowe żyły są regularnie ściskane, rozciągane i wyginane przez ruchy tektoniczne. Każde trzęsienie ziemi, nawet najmniejsze, wywołuje w kwarcu mikroskopijne zmiany, które prowadzą do powstawania lokalnych pól elektrycznych.
Australijscy badacze przeprowadzili serię eksperymentów, które miały odtworzyć warunki panujące głęboko pod powierzchnią ziemi. Do specjalnych komór wprowadzili fragmenty kwarcu zanurzone w roztworach zawierających rozpuszczone złoto - dokładnie takich, jakie występują w naturze. Następnie mechanicznie ściskali i rozciągali kryształy, symulując efekt trzęsień ziemi.
Efekt? Na powierzchni kwarcu pojawiły się jasne, metaliczne drobinki - od pojedynczych nanocząstek, przez skupiska, aż po maleńkie, sześcienne kryształki złota. To klasyczny przykład osadzania elektrochemicznego: jony złota z roztworu "łapią" elektrony i zamieniają się w metaliczne złoto, które przywiera do powierzchni kwarcu.
Co ciekawe, naukowcy zauważyli, że jeśli w kwarcu już wcześniej znajdowały się drobne ziarenka złota, to właśnie one przyciągały najwięcej nowo powstającego metalu. Złoto działało jak naturalny przewodnik, koncentrując pole elektryczne wokół siebie i przyspieszając proces narastania kolejnych warstw. W efekcie powstawały coraz większe skupiska - dokładnie takie, jakie znajdują się w naturalnych samorodkach.
To zjawisko przypomina "efekt bogacenia się" - tam, gdzie już jest trochę złota, tam najłatwiej o kolejne. Z czasem, po wielu cyklach sejsmicznych, z drobnych ziarenek mogą powstać imponujące bryły, które zachwycają poszukiwaczy i jubilerów na całym świecie.
W istocie kwarc działa jak naturalna bateria, a złoto pełni rolę elektrody, powoli gromadząc kolejne warstwy metalu przy każdym sejsmicznym impulsie - podsumowuje dr Voisey. Każde trzęsienie ziemi, nawet najmniejsze, ładuje kwarc, a powstałe napięcie wywołuje osadzanie się złota z roztworu. Proces ten trwa miliony lat, ale efekty są spektakularne.
Odkrycie australijskich naukowców nie obala dotychczasowych teorii o roli gorących roztworów w powstawaniu złotych żył, ale dodaje do nich kluczowy element: elektryczność generowaną przez trzęsienia ziemi. To właśnie ona może tłumaczyć, dlaczego w niektórych miejscach powstają ogromne samorodki, podczas gdy w innych złoto występuje tylko w postaci drobnego pyłu.
Pełne wyniki badań zostały opublikowane w prestiżowym czasopiśmie "Nature Geoscience".