Nova otkrića naučnika iz Australije mogla bi da dovedu u pitanje ono što smo mislili da znamo o načinu na koji zlatni grumeni cvetaju u ogromnim grebenima ispod naših nogu.
Pod pritiscima od stotina megapaskala (desetine hiljada funti po kvadratnom inču) i vrelim temperaturama, voda istisnuta iz dubina Zemljine kore nosi rastvorene gasove, metale i minerale na površinu sa svakim potresom i podrhtavanjem seizmičkog događaja .
Kao što svaki dobar kopač zna, zakopani šavovi kristalizovanog silicijum dioksida – poznatijeg kao kvarc – su plodno tlo za eksploataciju zlata, pri čemu oba materijala talože iz rastvora pod zapanjujuće sličnim uslovima.
Iako su osnovni mehanizmi koji stoje iza formiranja dragocene rude već neko vreme shvaćeni, određeni detalji se nikada nisu u potpunosti sabrali, a nova istraživanja naučnika sa australijskog univerziteta Monaš, CSIRO-a i Australijske organizacije za nuklearnu nauku i tehnologiju dovode u pitanje konvencionalne poglede na kako nastaje zlato.
„Iako je ova teorija široko prihvaćena, ona ne objašnjava u potpunosti formiranje velikih zlatnih grumenova, posebno imajući u vidu da je koncentracija zlata u ovim tečnostima izuzetno niska“, kaže Kris Voizi, geolog sa Univerziteta Monaš.
Kao element, zlato se ne rastvara lako u vodi, zbog čega se retko mogu naći koncentracije iznad jednog dela na milion. S druge strane, depoziti zlata predstavljaju neverovatan stepen obogaćivanja, više hiljada puta koncentrisaniji od difuznog rastvora koji ih stvara.
Brojni geološki i biološki procesi mogli bi da dovedu do toga da se na nekim lokacijama akumuliraju značajne grudve zlatne rude. Zlatne prašine takođe mogu ispasti iz rastvora pre nego što se koncentrišu na jednom mestu.
Samo ništa od ovoga ne objašnjava zašto bi se zlatne čestice mogle taložiti u bloku kvarca, skupljajući se kao komadi dovoljno veliki da nateraju grozničavog kopača da vikne „Eureka!“. Tako su se Voisei i njegov tim zapitali da li bi uparivanje zlata i kvarca moglo biti intimnije povezano nego što se na prvi pogled činilo.
Silicijum dioksid je neverovatno jedinstven materijal. Tamo gde su drugi kristali relativno simetrični, kvarc se formira sa pristrasnošću koja proizvodi napon kada je napregnut – fenomen poznat kao piezoelektrični efekat.
Sa svakim podrhtavanjem Zemljine kore, šavovi kvarca će pucketati statičkim strujama kako se naponi pojavljuju i elektroni budu ponovo balansirani.
Malo je verovatno da će se ovaj skok punjenja pomeriti daleko s obzirom da je kvarc izolacioni materijal. Zlato je, s druge strane, odličan provodnik struje, što povećava mogućnost da elektrohemijske reakcije unutar kvarcnih šavova mogu poslužiti kao katalizator, izvlačeći dovoljno zlata iz rastvora u koncentrisanim mestima kroz ponovljene cikluse sitnih potresa.
„Frekvencije seizmičkih talasa zemljotresa veoma variraju u zavisnosti od magnitude i sastava stena, ali se kreću od 1 herca do preko 20 herca“, objasnio je Voisei za ScienceAlert.
„Svaki od ovih talasa može izobličiti kristal kvarca i izazvati stvaranje piezoelektričnog napona, koji će imati neku šansu da smanji zlato iz obližnjeg rastvora.“
Da bi proverili da li je ovo smanjenje bilo dovoljno da izazove povećanje veličine zrna zlata, istraživači su stavili desetak malih kvarcnih pločica isečenih od prirodnog kristala u vodene rastvore zlata.
Polovina ploča je zatim pomerana 20 puta u sekundi tokom jednog sata da bi se ponovio mali potres, stvarajući napon između 0,4 i 1,4 volta. Druga polovina je ostavljena sama u svojim kupatilima da bi delovala kao kontrola.
Analiza pomoću skenirajućeg elektronskog mikroskopa otkrila je da su se zlatna zrna mikrometarske veličine formirala na pločicama koje su se tresle, dok se nijedno nije pojavilo na kontrolama.
Naknadni testovi korišćenjem kvarcnih pločica prirodno prošaranih zlatnim zrncima otkrili su da su sićušne ‘semenke’ dodatno cvetale u rastvorima kada je primenjeno opterećenje. Najvažnije je da su ove male zlatne osnove imale prioritet kao mesta nukleacije za formiranje rude, sa njihovim prisustvom smanjujući šanse da se nova zrna zlata formiraju u blizini.
„Kada se nešto zlata deponuje, ova šansa se povećava jer će se zlato ponašati kao katalizator za dalju reakciju zbog svoje provodljivosti“, objasnio je Voisei za ScienceAlert.
Ono što je simulirano u laboratoriji korišćenjem koncentrovanih rastvora i dugih perioda mućkanja bi, naravno, potrajalo mnogo duže u stvarnom svetu sa razblaženim rastvorima i povremenim podrhtavanjem.
U geološkim vremenskim okvirima, međutim, proces bi mogao biti relativno brz. Bez dodatnog kvarca naglašenog kvarca, teško je čak i objasniti kako bi se zlato uopšte moglo akumulirati u tako bogatim naslagama.
Piezoelektricitet bi takođe mogao da objasni zašto zlatne vene izgleda da „lebde“ u šavovima kvarca, bez očiglednih pukotina ili varijacija u geohemiji koje bi objasnile njihov raspored. Ništa osim šapata mineralne munje koju je ostavila drhtava Zemlja da pokaže zlatnom prahu gde da se skupi.
