Zlaté nuggety vznikají díky elektrické síle při zemětřesení. Australané odhalili překvapivý proces

Zlato je opravdu vzácné, jeho průměrná koncentrace v zemské kůře je přibližně jen 0,0031 částic na milion (ppm), což je ve srovnání třeba s mědí s koncentrací 60 ppm, opravdu zanedbatelné množství. Takže není divu, že má zlato mnohem vyšší cenu. Podle odhadů je na Zemi celkem „jen“ 244 000 tun zlata a toto množství by se vešlo do jedné krychle s hranami o délce 55 metrů. Ovšem nejzajímavější je, jak se stane, že při tak malé koncentraci nacházíme zlaté žíly nebo dokonce velké valouny – nuggety vážící desítky kilogramů?

Zlaté nuggety fascinují lidstvo už od pradávna. Nejvíce jich bylo nalezeno v Austrálii, a tak vlastně není divu, že právě od Protinožců přišla věrohodné vysvětlení, jak se zlato koncentruje v zemské kůře.

Tým vědců vedený Christopherem R. Voiseym z Monash University v Austrálii přišel s revoluční teorií: za vznikem zlatých nuggetů stojí piezoelektrický efekt křemene během zemětřesení. Zní to složitě? Na stejné principu funguje i plno zapalovačů.

Křemen: Nečekaný elektrický hráč

Křemen je jeden z nejběžnějších minerálů na Zemi (mimochodem 282 000 ppm). Najdeme ho prakticky všude – od písečných pláží po horské masivy. A křemen má unikátní vlastnost: je piezoelektrický. To znamená, že když je vystaven mechanickému tlaku, generuje elektrické napětí.

„Křemen je jediný hojně se vyskytující piezoelektrický minerál na Zemi,“ upřesňuje Voisey s tím, že:  „Cyklická povaha seismické aktivity, která pohání tvorbu zlatých ložisek, znamená, že křemenné krystaly v žilách zažívají tisíce epizod nerovnoměrného napětí.“

Představte si to jako miniaturní elektrárnu uvnitř každého křemenného krystalu. Když zemětřesení „zmáčkne“ křemen, ten začne produkovat elektrické napětí. A právě toto napětí je klíčem k formování zlatých nuggetů.

Zemětřesení: Zlatotvorný proces v akci

Orogenní zlatá ložiska, tedy ta, která vznikají v souvislosti s tvorbou hor, jsou tvořena opakovanými zemětřeseními. Každý otřes přináší do oblasti nové zlatonosné roztoky. Ty obvykle obsahují velmi malé množství zlata – méně než jeden miligram na kilogram roztoku. Jak tedy z tak zředěného roztoku vzniknou masivní nuggety?

Zde přichází na scénu piezoelektrický efekt křemene. Když zemětřesení stlačí křemenné krystaly, ty začnou produkovat elektrické napětí. Toto napětí je dostatečně silné na to, aby způsobilo elektrolýzu – proces, při kterém elektrický proud vyvolává chemickou reakci.

„Zjistili jsme, že napětí na křemenných krystalech může generovat dostatečné napětí k elektrochemickému vysrážení vodného zlata z roztoku i k akumulaci zlatých nanočástic,“ říká Voisey.

V praxi to znamená, že elektrické napětí generované křemenem doslova „vytahuje“ zlato z roztoku a ukládá ho na povrchu křemene nebo již existujících zlatých částic.

Od atomů k nuggetům: Rostoucí zlatý poklad

Proces tvorby zlatých nuggetů je postupný a kumulativní. Začíná na atomární úrovni, kdy se jednotlivé atomy zlata začnou shlukovat do malých klastrů. Tyto klastry pak rostou s každým dalším zemětřesením.

Co je fascinující, že jakmile se vytvoří i malé množství zlata, stává se preferovaným místem pro další růst. Proč? Protože zlato je výborný vodič elektřiny.

„Naše výsledky ukazují, že existující zlatá zrna jsou ohniskem pokračujícího růstu,“ vysvětluje Voisey. „To může pomoci vysvětlit vytváření velkých nuggetů a běžně pozorované vysoce propojené sítě zlata uvnitř prasklin křemenných žil.“

Představte si to jako sněhovou kouli valící se ze svahu. Čím je větší, tím více sněhu na sebe nabaluje. Podobně i rostoucí zlatý nugget přitahuje více a více zlata z okolních roztoků s každým dalším zemětřesením.

Laboratorní důkazy: Miniaturní zemětřesení

Aby vědci otestovali svou teorii, provedli sérii laboratorních experimentů. Použili křemenné destičky ponořené do roztoků obsahujících zlato a simulovali na nich účinky zemětřesení pomocí lineárního aktuátoru – zařízení, které vytvářelo pravidelné vibrace.

Výsledky byly ohromující. Na povrchu křemene se začaly tvořit mikroskopické zlaté částice. Co víc, když vědci použili destičky s již existujícími zlatými zrny, pozorovali, jak se na nich přednostně ukládá další zlato.

„Na přírodním zlatonosném vzorku křemene se na primárním zlatém zrnu vytvořily hojné 1-2 mikrometrové shluky zlata a pseudohexagonální krystaly, přičemž na povrchu křemene se usadilo jen málo zlata,“ popisuje Voisey výsledky experimentu.

Tento laboratorní důkaz poskytl silnou podporu pro teorii, že piezoelektrický efekt křemene hraje klíčovou roli při tvorbě zlatých nuggetů.

Budoucí možnosti

Objev mechanismu tvorby zlatých nuggetů má dalekosáhlé důsledky. Nejen že vysvětluje dlouho trvající záhadu v geologii, ale může mít i praktické aplikace v těžebním průmyslu.

Porozumění tomuto procesu by mohlo vést k vývoji nových, efektivnějších metod průzkumu a těžby zlata. Mohlo by také pomoci vysvětlit, proč jsou některá zlatá ložiska bohatší než jiná, a poskytnout vodítka pro hledání nových, dosud neobjevených zlatých dolů.

Navíc, princip piezoelektrické akumulace materiálu by mohl najít uplatnění i v jiných oblastech vědy a techniky, od nanotechnologií po vývoj nových materiálů.

Závěrem lze říci, že objev role piezoelektrického efektu při tvorbě zlatých nuggetů je fascinujícím příkladem toho, jak zdánlivě nesouvisející fyzikální jevy – zemětřesení a elektrické vlastnosti minerálů – mohou spolupracovat na vytváření něčeho tak cenného a krásného, jako jsou zlaté nuggety. Je to připomínka, že příroda má stále mnoho tajemství, která čekají na odhalení, a že i ty nejběžnější věci kolem nás – jako je křemen – mohou skrývat neuvěřitelné schopnosti.