Decennialang hebben wetenschappers zich verbaasd over de vorming van zeldzame hyperverrijkte goudafzettingen in plaatsen als Ballarat in Australië, Serra Palada in Brazilië, en Red Lake in Ontario. Hoewel dergelijke afzettingen zich doorgaans over tien tot honderdduizenden jaren vormen, deze "ultrahoogwaardige" afzettingen kunnen zich in jaren vormen, maand, of zelfs dagen. Dus hoe vormen ze zo snel?

Het bestuderen van voorbeelden van deze afzettingen uit de Brucejack Mine in het noordwesten van British Columbia, McGill Professor Anthony Williams-Jones van de afdeling Aard- en Planetaire Wetenschappen en Ph.D. student Duncan McLeish heeft ontdekt dat deze goudafzettingen veel lijken op zure melk. Als melk zuur wordt, de botervetdeeltjes klonteren samen tot een gelei.

Vraag en antwoord met Anthony Williams-Jones en Duncan McLeish

Wat heb je ingesteld om erachter te komen?

Wetenschappers weten al lang dat er zich goudafzettingen vormen wanneer heet water door rotsen stroomt, het oplossen van minieme hoeveelheden goud en het concentreren in scheuren in de aardkorst op niveaus die onzichtbaar zijn voor het blote oog. In zeldzame gevallen, de scheuren worden omgezet in aderen van massief goud centimeters dik. Maar hoe produceren vloeistoffen met zulke lage concentraties goud zeldzame ultrahoogwaardige goudafzettingen?

Wat heb je ontdekt?

Onze bevindingen lossen de paradox van "ultrahigh-grade" of "bonanza" goudvorming op, die wetenschappers al meer dan een eeuw frustreert. De paradox van bonanza-goudafzettingen is dat er gewoon niet genoeg tijd is om ze te vormen, ze zouden niet moeten bestaan, maar dat doen ze!

Omdat de concentratie van goud in heet water erg laag is, zeer grote hoeveelheden vloeistof moeten door de scheuren in de aardkorst stromen om mijnbare concentraties goud af te zetten. Dit proces zou miljoenen jaren vergen om een ​​enkele centimeter brede spleet met goud te vullen, overwegende dat deze scheuren doorgaans binnen enkele dagen dichtgaan, maanden, of jaren.

Met behulp van een krachtige elektronenmicroscoop om deeltjes in dunne plakjes rots te observeren, we ontdekten dat bonanza-goudafzettingen worden gevormd uit een vloeistof die veel lijkt op melk. Melk bestaat uit kleine botervetdeeltjes die in water zweven omdat ze elkaar afstoten, zoals de negatieve uiteinden van twee magneten. Als de melk zuur wordt, breekt de oppervlaktelading af, en de deeltjes klonteren samen om een ​​gelei te vormen. Het is hetzelfde met gouden colloïden, die bestaan ​​uit geladen nanodeeltjes van goud die elkaar afstoten, maar als de lading uitvalt, ze "vlokken" om een ​​gelei te vormen. Deze gelei komt vast te zitten in de scheuren van rotsen om de ultrahoogwaardige goudaders te vormen. De gouden colloïden zijn opvallend rood en kunnen in het laboratorium worden gemaakt, terwijl oplossingen van opgelost goud kleurloos zijn.

Waarom zijn de resultaten belangrijk?

We produceerden het eerste bewijs voor de vorming en uitvlokking van goud in de natuur en de eerste beelden van kleine aderen van colloïde gouddeeltjes en hun uitgevlokte aggregaten op nanoschaal. Deze afbeeldingen documenteren het proces waarbij de scheuren worden gevuld met goud en, opgeschaald door de integratie van miljoenen van deze kleine aderen, onthullen hoe bonanza-aders worden gevormd.

Welke impact heeft deze ontdekking op de mijnindustrie?

Onze resultaten zijn belangrijk voor de minerale exploratie- en mijnbouwindustrie in Canada en de rest van de wereld. Nu we eindelijk begrijpen hoe bonanza-afzettingen ontstaan, minerale exploratiebedrijven zullen de resultaten van ons werk kunnen gebruiken om beter te zoeken naar bonanza-afzettingen en goudafzettingen. Genetische studies van de meest vruchtbare metallogene districten van Canada - zoals die we zojuist hebben voltooid bij Brucejack - zijn nodig om ons begrip te verbeteren van hoe minerale afzettingen van wereldklasse ontstaan, en daardoor effectievere strategieën te ontwikkelen voor hun verkenning.

Wat volgt er voor dit onderzoek?

We vermoeden dat de colloïdale processen die bij Brucejack en andere bonanza-goudsystemen plaatsvonden, mogelijk ook hebben gewerkt om meer typische goudafzettingen te vormen. De uitdaging zal zijn om geschikt materiaal te vinden om deze hypothese te testen. Bij Brucejack, de volgende stap zal zijn om de redenen waarom colloïdvorming en flocculatie plaatsvonden op de waargenomen schaal beter te begrijpen en de geologische omgeving van deze processen te reconstrueren. We hebben ook gouden colloïden in het laboratorium gemaakt in een poging om te simuleren wat we bij Brucejack hebben ontdekt.