Эффект зажигалки. Учёные объяснили загадку возникновения золота

Австралийские геологи выдвинули неожиданное объяснение того, каким образом глубоко под землёй образуются крупные самородки золота. Оказывается, это происходит по причине землетрясений. Выводы учёных опубликованы в статье в научном журнале Nature Geoscience.

Понадобится пять олимпийских бассейнов с водой

По оценкам Всемирного совета по золоту, в мире ежегодно добывается от 2500 до 3000 тонн золота. Большинство самородков извлекают из кварцевых жил — на их долю приходится около трёх четвертей всего когда-либо добытого драгоценного металла. Как правило, самородки залегают вдоль линий трещин, проходящих через кварц, но почему они там появляются, ясно не было.

Загадка состоит в том, что некоторые самородки имеют массу в несколько сотен килограммов, в то время как во флюидах, просачивающихся в кварцевые жилы, концентрация золота составляет в лучшем случае одну миллионную часть. Чтобы получить 10 килограмм металла, понадобится пять олимпийских бассейнов, наполненных водой.

Разобраться в этом решила группа австралийских геологов. Для исследования они погрузили в раствор, где содержалось золото, куски кварца. Затем подвергли его воздействию напряжений, которые испытывает горная порода во время землетрясения.

Кварц — необычный минерал. Это один из самых распространённых минералов в земной коре, при этом он является пьезоэлектриком: его кристаллическая структура такова, что при сжатии через него проходит электрическое напряжение. Данный эффект лежит в основе работы пьезоэлектрических зажигалок — они производят искру при нажатии кнопки.

В результате учёные обнаружили, что деформации, возникающие при землетрясениях, способны генерировать в кварце электрические поля, и их достаточно для того, чтобы извлечь из окружающего раствора содержащееся в нём золото. На поверхности минерала оседают его частицы, и постепенно образуется самородок.

Решение парадокса

Электричество, как предполагают геологи, заставляет ионы металла вступать в реакции с другими молекулами, отнимать у них электроны и осаждаться в виде наночастиц. Опыты показали, что наночастицы золота между пластами кварцевых пород возникают достаточно быстро, а потом вырастают в размерах до зёрен золотого песка диаметром в несколько микрометров.

Если в пласте уже присутствовали частицы золота, процесс значительно ускорялся. «Поскольку пьезоэлектрическое напряжение возникает мгновенно и не оставляет видимых следов, это может объяснить, почему золотые самородки обычно "плавают" в кварцевых жилах без видимых химических или физических ловушек, — пишут исследователи. — Мы предполагаем, что пьезоэлектрическое накопление золота может стать решением давнего парадокса золотых самородков».

Правда, геологи не могут объяснить, почему в некоторых случаях золото становится чрезвычайно концентрированным и образует очень крупные самородки. Пока ясно лишь, что понимание механизма, благодаря которому образуются залежи драгоценного металла, может помочь в поиске богатых месторождений.