Съвременна алхимия: Как се образуват златните късове?

Учените най-накрая разрешиха мистерията на геоложкия процес, при който се образуват големи парчета злато в кварцова скала

Дължат съществуването си на странните електрически свойства на обикновения кварц

Златото винаги е било ценна стока. Но в наши дни намирането на самородно злато не е толкова сложно - голяма част от златото в света се добива от естествени жилки в кварц, стъкловиден минерал в земната кора. Но геологичният процес, който поставя златните късчета там беше мистерия.

Ново проучване, публикувано в Nature Geoscience, дава убедителен, но изненадващ отговор: електричество и земетресения. Тези късчета дължат съществуването си на странните електрически свойства на обикновения кварц. Когато се притисне или разтресе, минералът генерира електричество. Това извлича златни частици от течността в земната кора. Частиците кристализират като златни зърна и с течение на времето, и с достатъчно електрическа стимулация, тези зърна се превръщат в късчета.

„Ако разтресете кварц, той прави електричество. Ако произвеждате електричество, излиза злато“, казва Кристофър Войзи, геолог от Университета “Монаш” в Австралия и водещ автор на статията. Земетресенията са най-вероятният естествен източник на това разтрисане и лабораторните експерименти на екипа показват, че могат да създадат златни късове.

Идеята, че златните късове се появяват поради електричество, вместо чрез по-конвенционален геоложки процес, на пръв поглед изглежда странно. Но „това е напълно смислено“, казва Томас Гернън, геолог от Университета в Саутхемптън, Англия, който не участва в новата работа. Кварцовите жилки съдържат непропорционално голям брой златни късчета и тяхната среда е подложена на много земетресения.

Златото се извлича от различни геоложки находища, но често се намира в кварцови жилки. Отдалеч алабастровите листове кварц могат да изглеждат като ярки паяжини, изплетени в скалата. Златоносни кварцови жилки се намират в части от земната кора, които са претърпели голям стрес и напрежение от събития като формирането на планини.

Тези напрегнати, изкривени и фрагментирани области са осеяни с пукнатини. Когато разломите се разкъсат по време на земетресения, горещи геоложки течности - понякога съдържащи златни частици - се втурват към пукнатините, охлаждат се и образуват богати на злато кварцови жили. „Обикновено хиляди до десетки хиляди импулси от тази течност идват по време на земетресение, след което с течение на времето изграждат хидротермално минерално (орогенно) златно находище“, казва Войзи.

Това, че златните частици намират пристан в кварцовите жили, не е странно. Но в тези жили миньорите често намират големи късове злато, а не просто малки зърна навсякъде. „Как се получават такива огромни концентрации на злато в кварца? Това е странно и е трудно да се обясни“, казва Иън Питкерн, геолог в Стокхолмския университет в Швеция, който не участва в новото проучване. Нещо трябва да предизвиква струпването на всички златни частици на определени места - но какво?

Самият кварц сам по себе си е също доста странен. Това е прост минерал, направен само от силиций и кислород. Но това е и единственият често срещан минерал, чиито кристали нямат център на симетрия, което означава, че е структурно нестабилен. Това означава, че при определени условия вътрешната електрическа конфигурация на кварца също е дисбалансирана, което му позволява да прави нещо странно: да създава електричество.

Кварцът обаче не прави това сам. Нужно е да приложите сила към него и тогава той генерира електрическо поле. Това явление е известно като пиезоелектричество (което произлиза от piezo, гръцката дума за „тласък“). „Колкото повече сила прилагате, толкова по-висока е пиезоелектричната реакция. Ако ударите достатъчно силно кварцов кристал, за да се счупи, ще получите максималното напрежение, което можете да извлечете от него“, казва Войзи.

За да разберат дали земетресенията са мистериозната сила, Войзи и неговият екип поставят плочи от чист естествен кварц в запечатани камери с течни разтвори, съдържащи злато. Върху някои от плочите е приложена сила от машини, която възпроизвежда сеизмични вълни. Целта е златото да започне да се появява в твърда форма върху трептящите плочи.

След като “лабораторните” заметресения утихват, Воизи взема кварца, за да го разгледа под мощен микроскоп. И ето ги: безброй златни частици, блещукащи по повърхността. “Да видя това беше вълнуващ момент. Направо се побърках, когато това проработи. Отдръпнах се на стола си, изкрещях и така нататък. Направо полудях“, казва той.

Според очакванията разтресеният кварц бе създал електрическо поле. В следствие на това златните частици, разтворени в течността, се извличат от него и се отлагат като твърди зърна върху повърхността на кварца. Но това не е краят на историята. „Големият въпрос е как се образуват наистина, наистина големи златни късчета“, казва Войзи.

За да отговори, той подлага още едно парче кварц на своята машина за изкуствено земетресение - но този път кварцът вече съдържа малко късче злато. И когато тази блестяща плоча е разктресена, самородното злато започна да расте.

Тъй като златото провежда електричество, ако вече има златни зърна, те действат като електроди, към които се изтеглят златните частици, мигриращи от разтвора. Съществуващите зърна и късчета „се превръщат в гръмоотвод“ за останалото злато, казва Войзи.

В природата кварцовите жили, носещи късове злато, вероятно не са образувани от едно земетресение, а от много. След като първите няколко земетресения “покълнат” златни зърна, следващите земетресения карат все повече и повече златни частици да кристализират върху тези зърна, като в крайна сметка образуват късове.

Въпреки че знаят точно къде да търсят, за да намерят самородно злато, геолозите са объркани от самото им съществуване. „Мисля, че това до голяма степен го обяснява“, казва Питкерн.

Преди векове идеята, че можете да разклатите обикновения кварц и да генерирате злато, би се счело за алхимия. Това проучване показва, че въпреки че природата е способна на магии, са нужни само правилният екип и правилният експеримент, за да се разкрие как се изпълнява трикът. А понякога тайната изглежда обезоръжаващо проста.