גושי זהב מתרחשים בעיקר בעורקי קוורץ, והפרדיגמה הנוכחית טוענת כי זהב משקע ממים חמים ומנוזלים עשירים בפחמן דו חמצני עקב שינויים בטמפרטורה, בלחץ ו/או בכימיה של הנוזלים. עם זאת, ההתרחשות הנרחבת של גושי זהב גדולים עומדת בסתירה לאופי המדולל של נוזלים אלה ולאינרציות הכימית של קוורץ. קוורץ הוא המינרל הפיאזואלקטרי היחיד בשפע על פני כדור הארץ, והאופי המחזורי של פעילות רעידת אדמה המניע את היווצרותם של מרבצי זהב פירושו שגבישי קוורץ בוורידים יחוו אלפי אפיזודות של מתח. מחקר חדש של מדענים מאוניברסיטת מונאש, CSIRO Mineral Resources והמרכז האוסטרלי לפיזור ניוטרונים מצביע על כך שלחץ על גבישי קוורץ יכול ליצור מספיק מתח כדי להפקיד זהב מהתמיסה באופן אלקטרוכימי, כמו גם לצבור ננו-חלקיקי זהב.
מפה ספקטרוסקופית מפזרת אנרגיה של המדגם שנחקר על ידי Voiseyet al. קרדיט תמונה: Chris Voisey.
"גושי זהב, המוערכים על נדירותם ויופיים, היו בלב הבהלות לזהב במשך מאות שנים", אמר הגיאולוג מאוניברסיטת מונאש, כריס וויסי.
"ההסבר הסטנדרטי הוא שזהב נופל מנוזלים חמים ועשירים במים כשהם זורמים דרך סדקים בקרום כדור הארץ."
"כאשר הנוזלים הללו מתקררים או עוברים שינויים כימיים, הזהב נפרד ונלכד בוורידי קוורץ."
"למרות שתיאוריה זו מקובלת באופן נרחב, היא אינה מסבירה באופן מלא את היווצרותם של גושי זהב גדולים, במיוחד בהתחשב בכך שריכוז הזהב בנוזלים אלה נמוך ביותר."
ד"ר וויסי ועמיתיו בדקו קונספט חדש - פיזואלקטריות.
לקוורץ, המינרל המארח בדרך כלל את מרבצי הזהב הללו, יש תכונה ייחודית הנקראת פיזואלקטריות - הוא יוצר מטען חשמלי כאשר הוא נתון ללחץ.
התופעה הזו כבר מוכרת לנו בפריטים יומיומיים כמו שעוני קוורץ ומציתים למנגל, שבהם כוח מכני קטן יוצר מתח משמעותי.
מה אם הלחץ מרעידות אדמה יכול לעשות משהו דומה בתוך כדור הארץ?
כדי לבדוק השערה זו, החוקרים ערכו ניסוי שנועד לשחזר את התנאים שקוורץ עלול לחוות במהלך רעידת אדמה.
הם השקיעו גבישי קוורץ בנוזל עשיר בזהב והפעילו לחץ באמצעות מנוע כדי לדמות רעד של רעידת אדמה.
לאחר הניסוי, דגימות הקוורץ נבדקו במיקרוסקופ כדי לראות אם הופקד זהב כלשהו.
"התוצאות היו מדהימות", אמר פרופסור אנדי טומקינס מאוניברסיטת מונאש.
"הקוורץ לחוץ לא רק הפקיד זהב אלקטרוכימית על פני השטח שלו, אלא הוא גם יצר וצבר ננו-חלקיקי זהב."
"למרבה הפלא, לזהב הייתה נטייה להתמקם על גרגרי זהב קיימים במקום ליצור גרגרי זהב חדשים."
"זה בגלל שבעוד שקוורץ הוא מבודד חשמלי, זהב הוא מוליך."
"ברגע שהופקד קצת זהב, הוא הופך למוקד לצמיחה נוספת, ולמעשה מצפים את גרגרי הזהב בעוד זהב."
"התגלית שלנו מספקת הסבר הגיוני להיווצרותם של גושי זהב גדולים בוורידי קוורץ", אמר ד"ר וויסי.
כאשר הקוורץ נלחץ שוב ושוב על ידי רעידות אדמה, הוא יוצר מתחים פיזואלקטריים שיכולים להפחית את הזהב המומס מהנוזל שמסביב, ולגרום לו להתקכב.
במשך הזמן, תהליך זה עלול להוביל להיווצרות של הצטברויות זהב משמעותיות, ובסופו של דבר לייצר את הנאגטס האדירים שכבשו את ציידי האוצרות והגיאולוגים כאחד.
"במהות, הקוורץ פועל כמו סוללה טבעית, עם זהב בתור האלקטרודה, אט אט צובר יותר זהב עם כל אירוע סייסמי", אמר ד"ר וויסי.
"תהליך זה יכול להסביר מדוע גושי זהב גדולים קשורים לעתים קרובות כל כך לוורידי קוורץ שנוצרו במרבצים הקשורים לרעידות אדמה."
"הבנה חדשה זו של היווצרות גושי זהב לא רק שופכת אור על תעלומה גיאולוגית ארוכת שנים, אלא גם מדגישה את יחסי הגומלין בין התהליכים הפיזיקליים והכימיים של כדור הארץ."
אנְיָרהמתאר את התוצאות פורסם היום בכתב העתמדעי הגיאוגרפיה של הטבע.
_____
CR Voiseyet al. היווצרות גוש זהב מפיאזואלקטריות שנגרמה ברעידת אדמה בקוורץ.נאט. Geosci, פורסם ב-2 בספטמבר 2024; doi: 10.1038/s41561-024-01514-1
