Почему одни золотоискатели нашли золотое дно в виде золотой жилы, а другие пришли с пустыми руками? В этом заслуга наночастиц. Золотые жилы толще, чем ваша рука, наконец, получили геологическое объяснение.
Новое исследование показывает, что жилы золота с высоким содержанием золота содержат скопления наночастиц золота, что важно, потому что оно объясняет, как эти невероятно богатые скопления золота могут образовываться в трещинах под землей. Лабораторные эксперименты уже давно показали, что невозможно растворить достаточно золота в гидротермальных жидких средах, чтобы в конечном итоге оно кристаллизовалось и образовало толстые высококачественные прожилки блестящего вещества. Гидротермальные жидкие среды - это нагретые жидкости, нагретые магмой в земной коре, которые несут сложные смеси растворенных минералов и газов.
Новое исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, предполагает, что эти жилы вовсе не происходят из растворенного золота. Вместо этого они могут быть скоплениями так называемых коллоидных жидкостей, в которых частицы золота не растворяются, а вместо этого находятся во взвешенном состоянии.
«Мы первые люди, получившие изображение, которое по сути доказывает, что да, эти наночастицы, эти коллоиды существуют в геотермальных системах», - сказал ведущий автор исследования Дункан Маклиш, кандидат наук о Земле в Университете Макгилла в Монреале.
Золото может осаждаьбся разными способами, но золотые жилы - мечта шахтеров: затвердевшие потоки высококачественного минерала, созревшие для сбора. Эти жилы образуются в трещинах горных пород, но их образование всегда упорно ускользало от объяснения. Концентрация золота в жилах слишком высока, чтобы объяснить это кристаллизацией из растворенной гидротермальной жидкой среды. Эти жидкие среды могут содержать только от 10 до 30 на миллиард частей золота. При таких концентрациях потребуется нереально много времени, чтобы отложить прожилку сверкающего металла.
«Это давняя проблема, которая является проблемой для геологов-экономистов», - сказал Маклиш в интервью Live Science. «Если вы не можете понять, как образуются жилы, значит, вы ограничены в том, насколько хорошо и эффективно вы можете их исследовать, находить, добывать и т.д.».
Маклиш и его коллеги использовали просвечивающую электронную микроскопию (ПЭМ), чтобы изучить вопрос. ПЭМ использует одиночный пучок электронов, натренированный на образце, чтобы сформировать изображение; он может обнаруживать детали размером до нескольких нанометров. Исследователи изучили образцы золота из золотого месторождения Брюсджек на северо-западе Британской Колумбии, где средняя золотая жила имеет диаметр около 10 сантиметров.
На изображениях просвечивающей электронной микроскопии были обнаружены крошечные сферы золота размером от 1 до 5 нанометров в диаметре, часто сгруппированные в более крупные кластеры диаметром от 30 до 150 нанометров. Для справки, нанометр - это одна миллиардная часть метра, что очень и очень мало: один нанометр меньше половины диаметра нити ДНК, а 100 нанометров примерно того же диаметра, что и вирус SARS-CoV-2.
Эти данные впервые доказали, что такие скопления действительно происходят в реальных золотоносных геологических системах, а не только в лаборатории. По словам Маклиша, исследование также предоставляет доказательства того, что мельчайшие наночастицы золота слипаются или держаться вместе.
По его словам, это меняет правила формирования золотых жил. Больше не нужно беспокоиться о том, сколько растворенного золота жидкая среда может удерживать в растворе. Вместо этого вопрос заключается в том, как взвешенные частицы золота действуют в коллоиде, который представляет собой жидкость с частицами одинакового размера, рассредоточенными по всей поверхности. К примеру, молоко - это коллоид: белки и жиры в жидкости не оседают и распределяются равномерно.
Однако в случае гидротермальных коллоидов золота взвешенные наночастицы золота в конечном итоге слипаются, в конечном итоге накапливаясь достаточно, чтобы заполнить всю трещину породы.
По его словам, новое исследование не смогло ответить на поставленный выше вопрос, хотя исследователи все же предложили некоторые идеи. По словам Маклиша, кое-что о смешивании морской воды и гидротермальной жидкой среды может помочь. Кипение гидротермальных жидкой среды также может внести свой вклад.
По словам Маклиша, команда изучила золото только из одного золотого рудника, поэтому следующий шаг - выяснить, существуют ли одни и те же наночастицы в месторождениях высококачественного золота по всему миру, или какой-то другой процесс объясняет эти находки золотого дна в разных геологических средах. «Мы находимся в самом начале этого пути», - сказал он.
Источник: Live Science
