Разгадана тайна золотых самородков

Золото редко встречается в земной коре, однако есть месторождения с богатыми залежами и крупными самородками этого драгоценного металла. Но как они возникли?

Согласно общепринятой теории, большинство таких месторождений образовалось из растворенного золота, которое было вымыто жидкостями с большим количеством минералов, а затем отложилось в этих местах. Иногда это осаждение провоцировалось химическими помощниками или даже бактериями.

Тайна золотых кварцевых самородков

Но как можно объяснить появление золотых самородков, весящих десятки килограммов и встречающихся в основном в кварцевых жилах? По словам Кристофера Войси и его коллег (Университет Монаша, Австралия), растворимость золота в жидкостях составляет всего около одной части на миллион (ppm).

Поэтому для доставки достаточного количества золота на место и его отложения потребуется огромное количество воды и времени. Например, формирование золотого самородка весом 10 кг потребует 10 млн л воды с растворенным в ней золотом. Кроме того, при осаждении этого золота теоретически должны образовываться тонкие слои, а не плотные комки.

Известно, что в некоторых приповерхностных месторождениях горячие источники помогли практически выварить растворенное золото. Однако около 75 % всех золотых самородков происходят из кварцевых жил в тектонически активных, более глубоких горных образованиях. Остается загадкой, как там образовались крупные скопления золота.

Является ли пьезоэффект ключом к разгадке золотых самородков?

Возможно, исследователи ее разгадали благодаря тому, что кварца — пьезоэлектрик. Когда его изгибают или подвергают давлению, это приводит к смещению заряда и возникновению электрического напряжения. При механическом давлении кварцевые жилы могут создавать измеримые пьезоэлектрические поля, но электрический потенциал составляет всего 0,01-0,03 вольта на метр.

Однако такого низкого напряжения достаточно, чтобы повлиять на химические реакции на поверхности пьезоэлектрических минералов. В лабораторных экспериментах они исследовали влияние этого пьезонапряжения на осаждение золота на таких кварцевых поверхностях, покрывая пластинки чистого кварца и образцы кварцевых жил золотлсодержащими растворами.

В одном опыте они содержали хлорат-ионы золота в соленой воде, а в другом — крошечные наночастицы золота, стабилизированные коллоидом. Затем кварцевые пластинки были приведены в состояние механических колебаний — аналогичных тем, что происходят под землей во время слабых землетрясений с частотой около 20 герц.

Вибрации как помощь в осадконакоплении

И действительно: толчки действовали как турбина для золотого месторождения. Если в неподвижном состоянии кварца ничего не происходило, то через некоторое время на поверхности вибрирующих кварцевых пластин появились многочисленные кристаллы золота размером от одного до двух микрометров.

Значит, пьезоэлектрический сдвиг энергии достаточен для электрохимического восстановления из раствора золота. Испытания с коллоидными частицами золота показали аналогичные результаты. Отложения золота были особенно плотными и быстро растущими в тех местах, где в образце кварцевой жилы уже было золото, которое действовало как электрод.

Двойной эффект золотых самородков

По мнению исследователей, эти результаты объясняют парадокс золотых самородков, в основном встречающихся в некогда тектонически активных районах. Поэтому там часто происходят слабые землетрясения: эти толчки создают в недрах трещины и разломы, по которым могут течь золотоносные флюиды, и вызывают пьезоэлектрический эффект в кварцевых жилах, который катализирует электрохимическое осаждение золота.

Со временем повторяющиеся вибрации приводят к тому, что в определенных точках кварцевых жил скапливается все большее количество золота и образуются самородки.

Приметы осени тут.