Ledtråde fra syrnet mælk afslører, hvordan guldårer dannes

I årtier har videnskabsmænd været forundret over dannelsen af ​​sjældne hyperberigede guldforekomster på steder som Ballarat i Australien, Serra Palada i Brasilien, og Red Lake i Ontario. Mens sådanne aflejringer typisk dannes over titusinder til hundredtusinder af år, disse "ultrahøjkvalitets" aflejringer kan dannes i årevis, måned, eller endda dage. Så hvordan dannes de så hurtigt?

Ved at studere eksempler på disse aflejringer fra Brucejack-minen i det nordvestlige British Columbia, McGill Professor Anthony Williams-Jones fra Institut for Jord- og Planetvidenskab og Ph.D. studerende Duncan McLeish har opdaget, at disse guldaflejringer er meget ligesom syrnet mælk. Når mælken bliver sur, smørfedtpartiklerne klumper sig sammen til en gelé.

Q&A med Anthony Williams-Jones og Duncan McLeish

Hvad satte du dig for at finde ud af?

Forskere har længe vidst, at guldaflejringer dannes, når varmt vand strømmer gennem klipper, opløse små mængder guld og koncentrere det i revner i jordskorpen i niveauer, der er usynlige for det blotte øje. I sjældne tilfælde, revnerne omdannes til årer af massivt guld centimeter tykke. Men hvordan producerer væsker med så lave koncentrationer af guld sjældne guldaflejringer af ultrahøj kvalitet?

Hvad opdagede du?

Vores resultater løser paradokset med "ultrahøj kvalitet" eller "bonanza" gulddannelse, hvilket har frustreret videnskabsmænd i over et århundrede. Det paradoksale ved bonanza guldforekomster er, at der simpelthen ikke er tid nok til, at de kan dannes, de burde ikke eksistere, men det gør de!

Da koncentrationen af ​​guld i varmt vand er meget lav, meget store mængder væske skal strømme gennem revnerne i jordskorpen for at afsætte udvindelige koncentrationer af guld. Denne proces ville tage millioner af år at fylde en enkelt centimeter bred revne med guld, hvorimod disse revner typisk forsegles på dage, måneder, eller år.

Ved at bruge et kraftigt elektronmikroskop til at observere partikler i tynde skiver af sten, vi opdagede, at bonanza guldaflejringer dannes fra en væske, der ligner mælk. Mælk består af små smørfedtpartikler, der er suspenderet i vand, fordi de frastøder hinanden, ligesom de negative ender af to magneter. Når mælken bliver sur, nedbrydes overfladeladningen, og partiklerne klumper sig sammen til en gelé. Det er det samme med guldkolloider, som består af ladede nanopartikler af guld, som frastøder hinanden, men når ladningen går i stykker, de "flokkulerer" for at danne en gelé. Denne gelé bliver fanget i sprækkerne af klipper for at danne de ultra højkvalitets guldårer. Guldkolloiderne er markant røde og kan laves i laboratoriet, hvorimod opløsninger af opløst guld er farveløse.

Hvorfor er resultaterne vigtige?

Vi producerede det første bevis for guldkolloiddannelse og flokkulering i naturen og de første billeder af små årer af guldkolloidpartikler og deres flokkulerede aggregater på nanoskala. Disse billeder dokumenterer processen, hvorved revnerne fyldes med guld og, opskaleret gennem integration af millioner af disse små årer, afsløre, hvordan bonanza-årer dannes.

Hvordan vil denne opdagelse påvirke mineindustrien?

Vores resultater er vigtige for mineralefterforsknings- og mineindustrien i Canada og rundt om i verden. Nu hvor vi endelig forstår, hvordan bonanza-aflejringer dannes, mineralefterforskningsselskaber vil være i stand til at bruge resultaterne af vores arbejde til bedre at udforske for bonanza-forekomster såvel som guldforekomster. Genetiske undersøgelser af Canadas mest frugtbare metallogene distrikter – såsom det vi netop har afsluttet på Brucejack – er nødvendige for at forbedre vores forståelse af, hvordan mineralforekomster i verdensklasse dannes, og derved udvikle mere effektive strategier for deres udforskning.

Hvad er det næste for denne forskning?

Vi formoder, at de kolloide processer, der fungerede ved Brucejack og andre bonanza-guldsystemer, også kan have fungeret til at danne mere typiske guldforekomster. Udfordringen bliver at finde passende materiale til at teste denne hypotese. Hos Brucejack, det næste trin vil være bedre at forstå årsagerne til, at kolloiddannelse og flokkulering fandt sted i den observerede skala og rekonstruere det geologiske miljø af disse processer. Vi har også forberedt guldkolloider i laboratoriet i et forsøg på at simulere, hvad vi opdagede hos Brucejack.