Как образуются золотые самородки?
Наткнуться на гигантский золотой самородок и никогда больше не работать — это то, о чем мы все мечтали, но как именно они образуются? Новый эксперимент показал, что землетрясения и электричество могут быть ключевыми ингредиентами.
Золото не образуется здесь, на Земле – считается, что оно выковано в сверхновых и столкновениях нейтронных звезд. Затем катаклизмы рассеивают его по космосу, поэтому блестящие частицы затем оказываются в пылевых дисках, из которых формируются планеты. Таким образом, следовые количества золота присутствуют на Земле уже миллиарды лет. Тяжелый элемент погружается глубоко в планету, но сейсмическая активность может вытолкнуть его обратно на поверхность, в то время как удары астероидов могут принести ещё больше золота.
Большую часть времени золото имеет форму небольших хлопьев, но в редких случаях оно может образовывать более крупные самородки весом до нескольких десятков килограммов. То, как именно оно слипается в эти самородки, остается загадкой.
«Стандартное объяснение заключается в том, что золото выпадает в осадок из горячих, богатых водой флюидов, протекающих через трещины в земной коре», — сказал доктор Крис Войси, ведущий автор исследования. «По мере того, как эти флюиды остывают или подвергаются химическим изменениям, золото отделяется и оказывается в ловушке в кварцевых жилах. Хотя эта теория широко принята, она не полностью объясняет образование крупных золотых самородков, особенно учитывая, что концентрация золота в этих флюидах крайне низкая».
Для нового исследования ученые из Университета Монаша изучили нового подозреваемого, которого вы, возможно, не ожидали: электричество. Кварц является пьезоэлектриком, то есть он производит электрический заряд при приложении механического напряжения, явление, которое используется в таких вещах, как часы и зажигалки. Команда задалась вопросом, может ли этот эффект заставлять золото слипаться в самородки, при этом механическое напряжение возникает из-за землетрясений.
Чтобы проверить эту идею, исследователи погрузили кристаллы кварца в жидкость, богатую золотом, затем с помощью двигателя смоделировали напряжение, которое минерал может испытывать при землетрясениях. После этого они использовали микроскоп, чтобы проверить рост золота.
«Результаты были ошеломляющими», — сказал профессор Энди Томкинс, соавтор исследования. «Напряженный кварц не только электрохимически осаждал золото на своей поверхности, но также формировал и накапливал наночастицы золота. Примечательно, что золото имело тенденцию оседать на существующих зернах золота, а не формировать новые».
Похоже, ключ в том, что кварц является изолятором, в то время как золото, как известно, является отличным проводником электричества. Каждый из этих маленьких пьезоэлектрических ударов вытягивает больше растворенного золота из окружающих жидкостей, чтобы осадить на уже имеющихся там зернах.
«По сути, кварц действует как естественная батарея, в которой золото выступает в качестве электрода, медленно накапливая больше золота с каждым сейсмическим событием», — сказал доктор Войси. «Наше открытие дает правдоподобное объяснение образования крупных золотых самородков в кварцевых жилах».
Исследование опубликовано в журнале Nature Geoscience.
Золото не образуется здесь, на Земле – считается, что оно выковано в сверхновых и столкновениях нейтронных звезд. Затем катаклизмы рассеивают его по космосу, поэтому блестящие частицы затем оказываются в пылевых дисках, из которых формируются планеты. Таким образом, следовые количества золота присутствуют на Земле уже миллиарды лет. Тяжелый элемент погружается глубоко в планету, но сейсмическая активность может вытолкнуть его обратно на поверхность, в то время как удары астероидов могут принести ещё больше золота.
Большую часть времени золото имеет форму небольших хлопьев, но в редких случаях оно может образовывать более крупные самородки весом до нескольких десятков килограммов. То, как именно оно слипается в эти самородки, остается загадкой.
«Стандартное объяснение заключается в том, что золото выпадает в осадок из горячих, богатых водой флюидов, протекающих через трещины в земной коре», — сказал доктор Крис Войси, ведущий автор исследования. «По мере того, как эти флюиды остывают или подвергаются химическим изменениям, золото отделяется и оказывается в ловушке в кварцевых жилах. Хотя эта теория широко принята, она не полностью объясняет образование крупных золотых самородков, особенно учитывая, что концентрация золота в этих флюидах крайне низкая».
Для нового исследования ученые из Университета Монаша изучили нового подозреваемого, которого вы, возможно, не ожидали: электричество. Кварц является пьезоэлектриком, то есть он производит электрический заряд при приложении механического напряжения, явление, которое используется в таких вещах, как часы и зажигалки. Команда задалась вопросом, может ли этот эффект заставлять золото слипаться в самородки, при этом механическое напряжение возникает из-за землетрясений.
Чтобы проверить эту идею, исследователи погрузили кристаллы кварца в жидкость, богатую золотом, затем с помощью двигателя смоделировали напряжение, которое минерал может испытывать при землетрясениях. После этого они использовали микроскоп, чтобы проверить рост золота.
«Результаты были ошеломляющими», — сказал профессор Энди Томкинс, соавтор исследования. «Напряженный кварц не только электрохимически осаждал золото на своей поверхности, но также формировал и накапливал наночастицы золота. Примечательно, что золото имело тенденцию оседать на существующих зернах золота, а не формировать новые».
Похоже, ключ в том, что кварц является изолятором, в то время как золото, как известно, является отличным проводником электричества. Каждый из этих маленьких пьезоэлектрических ударов вытягивает больше растворенного золота из окружающих жидкостей, чтобы осадить на уже имеющихся там зернах.
«По сути, кварц действует как естественная батарея, в которой золото выступает в качестве электрода, медленно накапливая больше золота с каждым сейсмическим событием», — сказал доктор Войси. «Наше открытие дает правдоподобное объяснение образования крупных золотых самородков в кварцевых жилах».
Исследование опубликовано в журнале Nature Geoscience.
