Надлишок золота 'Bonanza' з шахти Брюсджек. (Макліш та ін., PNAS, 2021) Золото, незважаючи на всі його чудові способи використання, не надто велика кількість у верхніх шарах Землі. На кожну тонну матеріалу земної кори припадає лише 0,004 грама дорогоцінного металу.
І все ж так чи інакше є регіони, які містять «бонанза» надлишок — науковою мовою гіперзбагачення. Геологічною загадкою було те, як ці золоті жилки утворюються за короткий час, як дні, з гідротермальних систем, які містять лише слідові кількості металу.
Це те, що тепер має відповідь на основі найнеймовірнішої підказки: відділення та злипання частинок жиру в кислому молоці.
«Вчені давно знають, що золоті поклади утворюються, коли гаряча вода тече крізь скелі, розчиняючи невеликі кількості золота та концентруючи його в тріщинах земної кори на рівнях, невидимих неозброєним оком». геологи Ентоні Вільямс-Джонс і Дункан Макліш Університет Макгілла в Канаді заявив у Q&A.
«У рідкісних випадках тріщини перетворюються на прожилки суцільного золота товщиною в сантиметри. Але як рідини з такими низькими концентраціями золота утворюють рідкісні надвисокоякісні родовища золота? Наші висновки вирішують парадокс утворення золота «надвисокого ґатунку» або «бонанзи», який розчаровує вчених понад століття».
Молоко — це водний розчин, що складається з кількох компонентів, одним із яких є мікроскопічні кульки жиру. При рівні pH свіжого молока - дуже близькому до нейтрального - ці частинки жиру мають негативний заряд, що змушує їх відштовхуватися.
У процесі скисання бактерії в молоці перетворюють лактозу на молочну кислоту, відповідно знижуючи рівень рН. Це призводить до руйнування поверхневого заряду на частинках жиру, і частинки жиру відокремлюються від молочної сироватки та злипаються одна з одною шляхом коагуляції, утворюючи щось на зразок желе молочного жиру, що сильно розкладається.
Вільямс-Джонс, Макліш та їхні колеги виявили подібний процес, використовуючи трансмісійну електронну мікроскопію для вивчення родовищ золота з шахти Брюсджек у Британській Колумбії. Це одне з місць у світі, де можна знайти мінералізацію найвищого рівня, до 41 582 грамів на тонну.
Вже давно прийнято вважати, що золото транспортується через рідину через земну кору. Однак для того, щоб досягти надлишку в зонах гіперзбагачення, попередні дослідження припустили, що золото, можливо, було розчинено у високій концентрації в рідинах, що містять хлориди або бісульфіди, і транспортувалося та осідало таким чином.
Інша можливість - це a колоїдний розчин , з твердими наночастинками золота, розсіяними в гідротермальних і геотермальних рідинах. Оскільки наночастинки золота утримують заряд (як молочний жир), вони відштовхуються один від одного. Коли заряд руйнується, частинки золота злипаються разом у процесі, подібному до коагуляції, відомому як флокуляція .
Це було побічно продемонстровано в минулому; тепер Макліш і його колеги спостерігали, як це насправді відбувається.
«Ми отримали перші докази утворення колоїду золота та флокуляції в природі, а також перші зображення невеликих прожилок колоїдних частинок золота та їх флокулованих агрегатів у нанорозмірі». Вільямс-Джонс і Макліш сказали .
«Ці зображення документують процес, за допомогою якого тріщини заповнюються золотом, і, збільшені за допомогою інтеграції мільйонів цих маленьких жилок, показують, як утворюються чисті жилки».
Для цього процесу концентрація золота в геотермальних рідинах повинна становити лише кілька частин на мільярд. Він флокулює, утворюючи желеподібну речовину, яка потрапляє в тріщини в земній корі, утворюючи багаті золоті жилки.
Це відкриття свідчить про те, що багаті родовища золота можуть бути більш поширеними, ніж ми думали, і, можливо, відбувалися в кількох інших контекстах, ніж передбачали попередні оцінки. Якщо інші дослідження та подальші дослідження підтвердять це, дослідження може дати нам новий інструментарій для розуміння та визначення місцезнаходження родовищ золота по всьому світу.
«Ми підозрюємо, що колоїдні процеси, які функціонують у Брюсджеку та інших золотодоступних системах, також могли сформувати більш типові родовища золота. Завдання полягатиме в тому, щоб знайти відповідний матеріал для перевірки цієї гіпотези. Вільямс-Джонс і Макліш сказали .
«Наступним кроком буде краще зрозуміти причини утворення колоїду та флокуляції в спостережуваному масштабі та реконструювати геологічне середовище цих процесів».
Дослідження опубліковано в PNAS .