De vorming van goudklompjes in kwartaders is, hoewel het misschien niet zo lijkt, al decennialang een omstreden kwestie, vooral omdat deze afzettingen niet altijd uniforme patronen volgen. In veel afzettingen lijkt het goud zich op specifieke punten te concentreren, een kenmerk dat niet gemakkelijk te verklaren is aan de hand van de meest gangbare hydrothermale modellen.
De wetenschappelijke gemeenschap heeft gezocht naar alternatieven om te begrijpen hoe metalenrijke vloeistoffen uiteindelijk discrete ophopingen creëren in gebieden die onderhevig zijn aan seismische spanningen. In deze context heeft een internationaal team in 2024 laboratoriumexperimenten uitgevoerd om de reactie van kwarts op tektonische krachten te analyseren.
Hoe kunnen aardbevingen het ontstaan van goudklompjes bevorderen?
De auteurs van de genoemde studie, gepubliceerd in Nature Geoscience, hebben een model ontwikkeld dat de piëzo-elektrische spanning die door kwarts tijdens een aardbeving wordt gegenereerd, in verband brengt met de vorming van goudklompjes.
Hierbij moet worden opgemerkt dat kwarts een mineraal is dat een elektrisch veld kan produceren wanneer het wordt blootgesteld aan plotselinge geologische spanningen. Deze omstandigheden doen zich meestal voor in regio’s waar actieve breuken de circulatie van vloeistoffen mogelijk maken die opgelost goud uit diepe zones van de aardkorst transporteren.
Het onderzoek stelt dat wanneer een reeks seismische golven een kwartsrijke ader doorkruist, het mineraal voldoende spanning kan genereren om de verdeling van het goud in de vloeistoffen te veranderen.
Goud neigt te neerslaan op plaatsen waar het oppervlak nucleatie vergemakkelijkt, en dat is waar het piëzo-elektrische elektrische veld een doorslaggevende rol zou kunnen spelen. Dit mechanisme zou verklaren waarom de ophopingen niet homogeen verdeeld zijn, maar geconcentreerd voorkomen.
De hypothese komt ook overeen met de geologische observatie dat veel van de grootste orogene afzettingen herhaaldelijke episodes van breukvorming en hydrothermale circulatie vertonen. Elke aardbeving breekt niet alleen het gesteente, maar activeert ook het transport- en neerslagproces, waardoor de goudklompjes in omvang kunnen toenemen.
Hoe werkt de piëzo-elektriciteit van kwarts en de afzetting van goudklompjes?
Het team van de Monash University (Australië) voerde een experiment uit waarbij kwartskristallen werden ondergedompeld in een vloeistof met opgelost goud.
Vervolgens werden seismische golven gereproduceerd om snelle spanningen in de kristallen op te wekken. Die spanning genereerde een piëzo-elektrische spanning die de afzetting van goud op het oppervlak van het kwarts kon veroorzaken, waardoor nanodeeltjes werden gevormd.
Volgens de onderzoekers zouden deze nanodeeltjes het uitgangspunt kunnen zijn voor de vorming van grotere goudklompjes. De aanwezigheid van aangehecht goud fungeert als een elektrode waarop bij latere gebeurtenissen meer metaal wordt afgezet.
Een van de auteurs legde uit: “Het in oplossing opgeloste goud zal zich bij voorkeur afzetten op reeds bestaande goudkorrels”. Deze dynamiek suggereert dat goudklompjes groeien door een cumulatief proces, gekoppeld aan opeenvolgende seismische gebeurtenissen.
De herhaling van aardbevingen maakt nieuwe fasen van afzetting mogelijk. In elke cyclus genereert het onder spanning staande kwarts een extra lading die het opgeloste goud herschikt, waardoor de consolidatie van onderling verbonden metalen structuren mogelijk wordt. Na verloop van tijd leiden deze ophopingen tot de grote fragmenten die vaak worden aangetroffen in breukaders van kwartsiet.
Herhaalde vorming en groei van goud in seismische aders
De onderzoekers identificeerden twee sleutels om de concentratie van goud in actieve aders te begrijpen: de piëzo-elektrische aard van kwarts en het orogene karakter van de afzettingen waar de grootste goudklompjes voorkomen. Aardbevingen openen niet alleen nieuwe wegen voor vloeistoffen, maar veroorzaken ook spanningen die het mineraal kunnen activeren.
Dit scenario creëert een geologische cyclus die zich over duizenden jaren kan uitstrekken. Hydrothermale vloeistoffen stijgen op door de breuken en transporteren kleine hoeveelheden goud die uiteindelijk aan kristallen of reeds gemetalliseerde oppervlakken blijven kleven.
Elke aardbeving genereert nieuwe elektrische omstandigheden die de accumulatie bevorderen. Na verloop van tijd kunnen de goudklompjes aanzienlijke afmetingen bereiken, zoals is vastgesteld in orogene afzettingen in verschillende regio’s van de planeet.
Laboratoriumexperimenten bevestigden dat de piëzo-elektrische spanning van kwarts voldoende is om goud uit waterige oplossingen te laten neerslaan. Bovendien werd aangetoond dat de stolling van het metaal zich concentreert rond reeds aanwezig goud, waardoor het accumulatiemechanisme wordt versterkt.
Dit bewijs ondersteunt het idee dat de grootste afzettingen het resultaat zijn van meerdere onderling verbonden seismische gebeurtenissen.
Wetenschappelijke implicaties van deze bevinding
Een van de meest besproken aspecten van de studie uit 2024 is de mogelijkheid om goudklompjes te recreëren onder gecontroleerde omstandigheden. De auteurs legden uit: “Het is geen alchemie; er is opgelost goud nodig en omstandigheden om het van een vloeibare toestand te laten overgaan naar een toestand waarin het zich aan een oppervlak hecht”.
Hoewel de procedure niet inhoudt dat er goud vanuit het niets wordt gegenereerd, opent het wel de deur naar een beter begrip van de overgangen binnen de geologische cyclus.
Helaas (voor liefhebbers) biedt de studie geen direct hulpmiddel om afzettingen met goudklompjes te lokaliseren. Door piezo-elektrische signalen te detecteren kunnen kwartsaders worden geïdentificeerd, maar dit bevestigt niet de aanwezigheid van metaal daarin.
