Per decenni gli scienziati sono rimasti sconcertati dalla formazione di rari giacimenti d'oro iper-arricchiti in luoghi come Ballarat in Australia, Serra Palada in Brasile, e Lago Rosso in Ontario. Sebbene tali depositi si formino tipicamente nell'arco di decine o centinaia di migliaia di anni, questi depositi "di altissima qualità" possono formarsi in anni, mese, o addirittura giorni. Quindi come si formano così velocemente?

Studiando esempi di questi depositi dalla miniera di Brucejack nella Columbia Britannica nordoccidentale, McGill Professor Anthony Williams-Jones del Dipartimento di Scienze della Terra e Planetarie e Ph.D. lo studente Duncan McLeish ha scoperto che questi depositi d'oro si formano in modo molto simile al latte acido. Quando il latte diventa acido, le particelle di grasso di burro si aggregano per formare una gelatina.

Domande e risposte con Anthony Williams-Jones e Duncan McLeish

Cosa hai deciso di scoprire?

Gli scienziati sanno da tempo che i depositi d'oro si formano quando l'acqua calda scorre attraverso le rocce, dissolvendo minuscole quantità di oro e concentrandolo in fessure della crosta terrestre a livelli invisibili ad occhio nudo. In rari casi, le crepe si trasformano in vene d'oro massiccio spesse centimetri. Ma come fanno i fluidi con concentrazioni così basse di oro a produrre rari depositi di oro di altissima qualità?

Cosa hai scoperto?

I nostri risultati risolvono il paradosso della formazione dell'oro di "alto grado" o "bonanza", che ha frustrato gli scienziati per oltre un secolo. Il paradosso dei giacimenti d'oro è che semplicemente non c'è abbastanza tempo perché si formino, non dovrebbero esistere, ma lo fanno!

Poiché la concentrazione di oro nell'acqua calda è molto bassa, volumi molto grandi di fluido devono fluire attraverso le fessure nella crosta terrestre per depositare concentrazioni minerarie di oro. Questo processo richiederebbe milioni di anni per riempire d'oro una crepa larga un solo centimetro, considerando che queste crepe in genere si sigillano in giorni, mesi, o anni.

Utilizzando un potente microscopio elettronico per osservare le particelle in sottili fette di roccia, abbiamo scoperto che i depositi d'oro bonanza si formano da un fluido molto simile al latte. Il latte è costituito da piccole particelle di grasso di burro che sono sospese nell'acqua perché si respingono a vicenda, come le estremità negative di due magneti. Quando il latte diventa acido, la carica superficiale si rompe, e le particelle si aggregano per formare una gelatina. È lo stesso con i colloidi d'oro, che consistono in nanoparticelle cariche di oro che si respingono a vicenda, ma quando la carica si rompe, si "flocculano" per formare una gelatina. Questa gelatina rimane intrappolata nelle fessure delle rocce per formare le vene d'oro di altissima qualità. I colloidi d'oro sono tipicamente rossi e possono essere realizzati in laboratorio, mentre le soluzioni di oro disciolto sono incolori.

Perché i risultati sono importanti?

Abbiamo prodotto le prime prove per la formazione e la flocculazione di colloidi d'oro in natura e le prime immagini di piccole vene di particelle di colloidi d'oro e dei loro aggregati flocculati su scala nanometrica. Queste immagini documentano il processo mediante il quale le crepe vengono riempite d'oro e, scalato attraverso l'integrazione di milioni di queste piccole vene, rivelare come si formano le vene bonanza.

In che modo questa scoperta avrà un impatto sull'industria mineraria?

I nostri risultati sono importanti per l'esplorazione mineraria e l'industria mineraria in Canada e in tutto il mondo. Ora che abbiamo finalmente capito come si formano i depositi di abbondanza, le società di esplorazione mineraria saranno in grado di utilizzare i risultati del nostro lavoro per esplorare meglio i giacimenti di abbondanza e i giacimenti d'oro. Gli studi genetici dei distretti metallogenici più fertili del Canada, come quello che abbiamo appena completato a Brucejack, sono necessari per migliorare la nostra comprensione di come si formano i giacimenti minerari di livello mondiale, e quindi sviluppare strategie più efficaci per la loro esplorazione.

Qual è il futuro di questa ricerca?

Sospettiamo che i processi colloidali che hanno operato a Brucejack e altri sistemi d'oro bonanza potrebbero anche aver operato per formare depositi d'oro più tipici. La sfida sarà trovare materiale adatto per testare questa ipotesi. A Brucejack, il passo successivo sarà quello di comprendere meglio le ragioni per cui la formazione e la flocculazione dei colloidi si sono verificate alla scala osservata e ricostruire l'ambiente geologico di questi processi. Abbiamo anche preparato colloidi d'oro in laboratorio nel tentativo di simulare ciò che abbiamo scoperto a Brucejack.