Hogyan keletkeznek az aranyrögök?

Illusztráció / Kiemelt kép: Depositphotos.com

A tudósok végre megfejtették az aranyrögök kialakulásának régóta vitatott geológiai rejtélyét. Bár az arany mindig is értékes kincsnek számított, manapság nem túl bonyolult rögökre lelni, hiszen a világ aranyának nagy részét a földkéreg kvarcerekéből, a kristályos ásvány által átszőtt természetes aranyerekből bányásszák. Azonban az a geológiai folyamat, amely eredetileg az aranyrögöket kialakította, egészen mostanáig homályban maradt.

Az aranyrögök létrejöttét a hétköznapi kvarc különös elektromos tulajdonságainak köszönhetjük. Ha a kvarc összenyomódik vagy megrázkódik, elektromosságot generál. Ez az elektromos töltés az aranyrészecskéket a földkéreg folyadékából előhozza, amelyek kristályok formájában válnak ki. Idővel, elegendő elektromos stimulációval ezek az aranyszemcsék rögökké alakulnak, írja a National Geographic.

„Ha megrázod a kvarcot, elektromosságot termel. Ha elektromosságot termelsz, arany keletkezik” – mondja Christopher Voisey, az ausztrál Monash Egyetem geológusa és a tanulmány vezető szerzője. A kutatók laboratóriumi kísérletei szerint a földrengések a legvalószínűbb természetes forrásai ezeknek a rázkódásoknak, és a földrengések valóban képesek aranyrögöket létrehozni.

Az az elképzelés, hogy az aranyrögök elektromosság, nem pedig hagyományos geológiai folyamatok eredményeként jelennek meg, elsőre szokatlannak tűnhet. De „ez teljesen logikus” – állítja Thomas Gernon, az angliai Southamptoni Egyetem geotudósa, aki nem vett részt a kutatásban. A kvarcerek ugyanis nemcsak aranyrögök szokatlanul nagy koncentrációját rejtik, hanem a környezetükben gyakoriak a földrengések is.

Aranyszálak hálója

Az arany különféle geológiai lelőhelyekről nyerhető ki, de gyakran kvarcerekben található meg. Távolról nézve a hófehér kvarcrétegek fényes pókhálóként szövik át a kőzeteket. Az aranyat tartalmazó kvarcerek általában olyan földkéreg-részekben alakulnak ki, amelyek jelentős nyomásnak és deformációnak voltak kitéve, például hegységképződési folyamatok során.

Ezek a megfeszített, elgörbült és töredezett területek tele vannak törésvonalakkal. Amikor a törésvonalak földrengések során felszakadnak, forró geológiai folyadékok – amelyek néha aranyrészecskéket is tartalmaznak – áramlanak a repedésekbe, lehűlnek, és aranyban gazdag kvarcereket hoznak létre.

„Általában ezrekre, tízezrekre tehető azoknak a folyadékimpulzusoknak a száma, amelyek földrengések idején beszivárognak, és idővel orogén aranyérc-lelőhelyeket hoznak létre” – magyarázza Voisey.

Nem meglepő, hogy az aranyrészecskék megtalálják az útjukat a kvarcerekbe. Az viszont már különös, hogy ezekben az erekben a bányászok általában nagy aranyrögökre bukkannak, amelyek magányosan ülnek a kvarcban, nem pedig apró szemcsék formájában szétszórva.

„Hogyan kerülnek ilyen hatalmas aranykoncentrációk a kvarcerekbe?” – teszi fel a kérdést Iain Pitcairn, a Stockholmi Egyetem érckutató geológusa, aki nem vett részt az új tanulmányban. „Ez furcsa, és nehéz megmagyarázni.” Valaminek össze kell terelnie az aranyrészecskéket egy-egy adott helyre – de mi lehet az?

A kvarc önmagában is meglepő anyag. Egyszerű ásvány, amely csak szilíciumból és oxigénből áll. Ugyanakkor az egyetlen gyakori ásvány, amelynek kristályai nem rendelkeznek szimmetrikus középponttal, vagyis szerkezetileg „ferdék”. Ez azt jelenti, hogy bizonyos körülmények között a kvarc belső elektromos konfigurációja is egyensúlyhiányos, ami lehetővé teszi számára, hogy valami különöset tegyen: elektromosságot hozzon létre. A kvarc önmagától nem szikrázik fel. De ha erőt fejtenek ki rá – például rálépnek –, elektromos mezőt generál. Ezt a jelenséget piezoelektromosságnak nevezik (a „piezo” görög szó jelentése „nyomni”).

„Minél nagyobb erőt fejtesz ki, annál erősebb a piezoelektromos válasz” – mondja Voisey. „Ha elég erősen ütöd meg a kvarckristályt, hogy eltörjön, a lehető legnagyobb feszültséget kapod belőle.”Az a tény, hogy aranyrögöket találunk egy piezoelektromos ásvány ereiben, gyanús volt Voisey számára. „Ez egyszerűen túl nagy egybeesés” – jegyzi meg. Vagy mégsem az?

A modern kori alkímia

Hogy kiderítse, vajon a földrengések lehetnek-e a titokzatos erő a háttérben, Voisey és csapata tiszta természetes kvarclapokat helyezett el lezárt kamrákban, amelyek aranytartalmú folyadékoldatokat tartalmaztak. Egyes lapokat egy gép segítségével megráztak, amely földrengéshullámokat imitált, míg másokat mozdulatlanul hagytak kontrollkísérletként. A cél az volt, hogy az arany szilárd formában kezdjen megjelenni a remegő lapok felszínén. Amikor az álföldrengések lecsillapodtak, Voisey mikroszkóp alatt vizsgálta meg a kvarcot. És ott voltak: megszámlálhatatlan aranyrészecske, amelyek csillogva tarkították a felületet. Voisey már évekkel korábban, doktori hallgatóként megsejtette, hogy a földrengések és az elektromos mezők aranyat hozhatnak létre; ezért az eredmény megvalósítása rendkívül izgalmas pillanat volt számára.

„Teljesen megőrültem, amikor ez működött” – meséli. „Hátradőltem a székemben, kiabáltam és tombolni kezdtem. Komolyan, felrobbantam.”

Ahogy várható volt, a megrázott kvarc elektromos mezőt generált. Az oldatban feloldódott aranyrészecskék kiváltak, és szilárd szemcsékként rakódtak le a kvarc felszínére. De ezzel még nem ért véget a történet.

„A nagy rejtély az, hogyan alakulnak ki igazán nagy aranyrögök” – mondja Voisey, a szórványos aranyszemcsékkel szemben.

Ennek tisztázására Voisey egy újabb kvarcdarabot tett ki a mesterséges földrengésgépének – ezúttal azonban a kvarcban már volt egy kis aranyrög. Amikor ezt a csillogó lapot megrázta, a rög növekedni kezdett. Mivel az arany vezeti az áramot, ha már jelen vannak aranyszemcsék, azok elektródaként működnek, amelyekhez az oldatból kiváló aranyrészecskék előnyben részesítve kapcsolódnak. A meglévő szemcsék és rögök „villámhárítóvá” válnak a többi arany számára – magyarázza Voisey. A természetben az aranyrögöket tartalmazó kvarcerek valószínűleg nem egyetlen földrengés hatására jönnek létre, hanem számos rengés sorozat eredményeként. Az első rengések aranyszemcséket hoznak létre, majd további földrengések egyre több aranyrészecskét kristályosítanak ki ezekre a szemcsékre, míg végül rögök alakulnak ki.

„Ez elegáns, és ráadásul teljesen újszerű” – mondja Pitcairn. Annak ellenére, hogy a geológusok pontosan tudják, hol keressék az aranyrögöket, azok létezése sokáig megmagyarázhatatlan maradt. „Azt hiszem, ez nagyban hozzájárul a megértésükhöz” – teszi hozzá Pitcairn.

Évszázadokkal ezelőtt az a gondolat, hogy egyszerű kvarcot rázogatva aranyat lehetne előállítani, nem lett volna más, mint alkimista fantázia. Ez a tanulmány azonban megmutatja, hogy bár a természet képes a varázslatra, a megfelelő csapattal és kísérlettel feltárható, hogyan működik a „trükk”. Néha pedig a megoldás meglepően egyszerűnek tűnik.