Onderzoekers hebben een nieuw model en laboratoriumexperimenten ontwikkeld die aantonen hoe seismische activiteit kan bijdragen aan de vorming van gouden nugetten in kwartsaders. Die bevindingen bieden een plausibele verklaring voor waarom goud in veel afzettingen niet gelijkmatig verdeeld is, maar zich concentreert in discrete clusters. De resultaten werden gepubliceerd in het tijdschrift Nature Geoscience en omvatten werk uitgevoerd door een internationaal team, met experimenten uitgevoerd aan de Monash University.
Het basismechanisme: piezo-elektriciteit in kwarts
Kwarts is een mineraal met piezo-elektrische eigenschappen: onder plotselinge mechanische spanning kan het elektrische velden genereren. In tektonisch actieve gebieden veroorzaakt beweging langs breuken snelle veranderingen in spanning. Volgens het nieuwe model kunnen die spanningspieken, veroorzaakt door seismische golven, in kwartsaders elektrische velden opwekken die voldoende sterk zijn om opgeloste metalen zoals goud uit hydrothermale vloeistoffen te laten neerslaan.
Hydrothermale vloeistoffen migreren via breuksystemen en dragen opgeloste metalen uit diepere delen van de aardkorst. Wanneer deze vloeistoffen langs kwartsaders stromen die door seismische activiteit worden beïnvloed, kunnen lokale elektrische velden de verdeling van opgeloste goudionen veranderen. Goud heeft de neiging zich af te zetten op oppervlakken die gunstig zijn voor kieming; piezo-elektrische velden kunnen zulke oppervlakken activeren of versterken, waardoor het metaal in discrete putten en klonten accumulateert.
Laboratoriumexperimenten en waarnemingen
In gecontroleerde experimenten dompelden onderzoekers kwartskristallen onder in een oplossing met opgelost goud en genereerden vervolgens seismische golven om snelle spanningsveranderingen in de kristallen te veroorzaken. De resulterende piezo-elektrische spanningen leidden tot de vorming van goudnanodeeltjes op het oppervlak van het kwarts. Deze nanoschaaldeeltjes functioneren vervolgens als kiemen waarop zich tijdens volgende gebeurtenissen meer goud kan ophopen.
Een onderzoeker noteerde: “Goud opgelost in de vloeistof neigt zich vooral te neerslaan op reeds bestaande gouddeeltjes.” Dit illustreert het cumulatieve karakter van het proces: kleine hoeveelheden goud concentreren zich aanvankelijk op nanoniveau en groeien geleidelijk via opeenvolgende episodes van vloeistofaanvoer en seismische stimulatie.
De experimenten bevestigden dat piezo-elektrische spanningen in kwarts groot genoeg kunnen zijn om neerslag van goud te initiëren. Bovendien toonden analyses aan dat, zodra een kleine hoeveelheid goud was vastgelegd, verdere afzetting plaatsvond rond die kern, wat de groei van grotere nuggetachtige structuren in de loop van geologische tijd mogelijk maakt.
Geologische context en implicaties
De studie benadrukt twee sleutelvoorwaarden voor de ontwikkeling van grote goudnuggets: de aanwezigheid van piezoelektrisch kwarts en een orogene (bergvormende) context waar herhaalde breukvorming en hydrothermale circulatie plaatsvinden. In dergelijke settings openen aardbevingen nieuwe poreuze routes voor vloeistofflux en creëren ze tegelijkertijd elektrische omstandigheden die gunstig zijn voor metaalneerslag.
Dit model sluit goed aan bij veldwaarnemingen van grote, orogene goudafzettingen waar meerdere fasen van breukvorming en hydrothermale activiteit zijn gedocumenteerd. Elke seismische episode draagt bij aan herverdeling en consolidatie van opgeloste gouddeeltjes, waardoor door de tijd heen steeds grotere massa's kunnen ontstaan.
- Seismische golven: genereren snelle spanningsveranderingen in kwarts.
- Piezo-elektrisch veld: beïnvloedt ionendistributie en kieming van goud.
- Cumulatieve groei: nanodeeltjes vormen kernen voor verdere afzetting.
Wat betekent dit voor ontdekking en mijnbouw?
Hoewel het model en de experimenten nieuw inzicht bieden in het groeiproces van gouden klonten, biedt de techniek zelf geen directe methode om goudafzettingen op te sporen. Het detecteren van piezo-elektrische signalen kan aanwijzen waar kwartsaders en actieve breukzones aanwezig zijn, maar bevestiging van aanwezige metalen vereist aanvullende geochemische en geofysische analyses.
De onderzoekers benadrukken ook dat het proces geen goud uit het niets maakt; er is altijd opgeloste goudvoorraad nodig. Zoals één van de auteurs het samenvatte: “Het is geen alchemie; er is opgeloste goud nodig en de juiste omstandigheden om van een vloeibare toestand over te gaan naar een toestand waarin het zich op een oppervlak kan afzetten.”
| Factor | Effect | Bewijs |
|---|---|---|
| Kwarts (piezo-elektrisch) | Genereert elektrische velden bij spanningsverandering | Laboratoriummetingen en experimentele afzetting |
| Seismische activiteit | Creëert herhaalde spanningscycli en nieuwe breukroutes | Geologische veldwaarnemingen in orogene afzettingen |
| Hydrothermale vloeistoffen | Transporteren opgelost goud naar kwartsaders | Geochemische analyses van aders en modellen |
De combinatie van experimenteel en veldwerk onderstreept een geologisch cyclusmodel waarin seismische gebeurtenissen een actieve rol spelen bij de concentratie van edele metalen. Dit voegt een belangrijk mechanistisch element toe aan bestaande hydrothermale modellen voor mineralisatie.
FAQ
- Hoe kan kwarts elektriciteit genereren?
Kwarts is piezo-elektrisch: wanneer mechanische spanning snel verandert, ontstaat een elektrisch veld binnen de kristalstructuur.
- Vormt dit proces nieuw goud?
Nee. Het proces herschikt en neerslaat goud dat al in opgeloste vorm aanwezig is in hydrothermale vloeistoffen; het creëert geen nieuw element.
- Kan deze methode helpen bij het vinden van goudaders?
Het model helpt bij het begrijpen waar goud zich kan concentreren, maar piezo-elektrische detectie alleen bevestigt niet de aanwezigheid van goud; aanvullende geologische en geochemische methoden blijven noodzakelijk.
- Waarom ontstaan grote nuggets vooral in orogene zones?
Orogene zones ondergaan herhaalde breukvorming en intensieve hydrothermale circulatie, wat ideale omstandigheden schept voor cumulatieve goudafzetting over lange tijdsperioden.
Het samengaan van seismische activiteit, piezo-elektrische eigenschappen van kwarts en de beschikbaarheid van opgelost goud biedt een consistente verklaring voor de onregelmatige distributie van goud in aders. De bevindingen verrijken het begrip van geologische processen die leiden tot economisch significante goudafzettingen en stimuleren verder onderzoek naar de rol van dynamische spanningsvelden in de aardkorst.
