Aardbevingen kunnen verklaren hoe enorme goudklompjes zich vormen in kwartsgesteente

Aardbevingen kunnen ervoor zorgen dat er goudklompjes in kwarts worden gevormd door een elektrisch veld te genereren dat goud aantrekt dat is opgelost in vloeistof die uit de diepe ondergrond is omhoog geperst.

Enorme goudklompjes worden vaak geassocieerd met kwarts, een alomtegenwoordig maar chemisch inert mineraal. De grootste goudklompjes ter wereld kunnen een gewicht bereiken van bijna 100 kilogram, maar tot nu toe kon niemand verklaren hoe zulke waardevolle brokken metaal werden gevormd.

‘Het mysterie is geweest hoe je op één plek een grote goudklomp kunt maken als er geen duidelijke chemische of fysieke valstrik is’, zegt Chris Voisey van de Monash Universiteit in Melbourne.

Voisey en zijn collega’s hebben nu een mogelijk mechanisme ontdekt. Wanneer kwarts aan druk wordt blootgesteld, ontstaat er een spanning die het goud aantrekt dat in het water is opgelost.

Het geheim zit in de structuur van het kwarts, legt Voisey uit. Kwarts is het enige overvloedig voorkomende mineraal waarvan de kristallen geen symmetriecentrum hebben. Dit betekent dat wanneer deze kristallen worden vervormd of onder druk worden gezet door seismische activiteit, hun interne elektromagnetische configuratie verandert en ze elektriciteit produceren. De elektrische energie die wordt gegenereerd als reactie op mechanische spanning staat bekend als piëzo-elektriciteit.

Goudhoudende hydrothermale vloeistoffen uit de middelste tot de onderste korst van de aarde, 15 tot 20 kilometer onder het oppervlak, worden tijdens seismische activiteit door kloven omhoog geduwd. Het goud is echter zo verdund dat er vijf olympische pools van deze hydrothermale vloeistof nodig zijn om 10 kilogram goud te produceren.

Voisey en zijn collega’s veronderstelden dat het goud zich concentreert in klompjes in de aderen als gevolg van de piëzo-elektriciteit van kwarts tijdens herhaalde aardbevingen. Om dit idee te testen voerde het team experimenten uit met kwartskristallen die in een oplossing met goud werden geplaatst en werden onderworpen aan gematigde druk van een actuator.

Kwartsmonsters die niet aan druk werden blootgesteld, trokken geen goud aan, maar monsters die aan kracht werden blootgesteld, creëerden een spanning en trokken het metaal aan. Sommige monsters waren bedekt met iridium, wat de piëzo-elektrische respons van kwarts verbetert en kunstmatig een grotere seismische activiteit nabootst. Deze monsters lieten grotere stukken goud groeien – meer dan 6.000 nanometer – vergeleken met 200 tot 300 nanometer voor ongecoat kwarts.

Toen het goud zich op het kwarts begon te nestelen, trok het snel meer aan, zegt Voisey. “Omdat goud een geleider is, bestaat er een voorkeur voor goud om op reeds bestaand goud te storten”, zegt hij. “Het wordt als een bliksemafleider die meer goud aantrekt.”