Золотые месторождения типа Карлин в Неваде, США, являются источником пяти процентов мирового производства и 75 процентов производства золота в США. В этих месторождениях золото не встречается в виде самородков или жил, а скрыто вместе с мышьяком в пирите, также известном как «золото дураков». Группа ученых из Центра Гельмгольца в Потсдаме - Немецкого исследовательского центра геонаук GFZ впервые экспериментально показала, что концентрация золота напрямую зависит от содержания мышьяка в пирите. Результаты были опубликованы в журнале Science Advances.
В земной коре элемент золота встречается в концентрациях 2,5 частей на миллиард (ppb). Чтобы добывать его экономически выгодно, концентрация золота должна быть в тысячи раз выше, и оно должно быть найдено в сфокусированной области близко к поверхности. В золотых месторождениях карлинского типа золото в породе не видно человеческому глазу. Вместо этого «невидимое» золото встречается в крошечных ободках пирита, которые растут на более старых зернах «золота дураков», происходящих из осадочных пород.
В лабораторных экспериментах исследователи Кристофа Кузебауха, ведущего автора исследования, показали, что элемент мышьяк играет решающую роль в извлечении золота из горячих растворов, вероятно, из магматических систем, проходящих через породу. Чем выше концентрация мышьяка, тем чаще золото химически связывается с пиритом. Важна и форма более древнего пирита: чем больше площадь поверхности минерала, тем больше золота может аккумулироваться.
Мышьяк указывает на месторождения золота
Подобно природной рудной системе, авторы использовали карбонаты, богатые железом, и растворы, богатые серой, для синтеза кристаллов «золота дураков». «Только тогда мы смогли показать, что коэффициент распределения, контролирующий количество золота, включенного в пирит, зависит от количества мышьяка», - говорит Кристоф Кузебаух. «Главной задачей было экспериментально вырастить содержащие золото и мышьяк кристаллы пирита, которые были бы достаточно большими для анализа».
Новые данные также могут помочь в поиске новых месторождений золота. Эксперименты показывают, что если горячие растворы, содержащие золото и мышьяк из магматических источников, проходят через осадочные породы с большим количеством мелких зерен «золота дураков», могут образовываться крупные месторождения золота..
Фон
Что такое золото? Золото - химический элемент группы меди с символом элемента Au (от латинского: Aurum). В отличие от большинства других металлов в природе, золото чаще всего встречается в чистом виде, то есть в виде «самородков», состоящих только из одного химического вещества.
Напротив, в золотых месторождениях карлинского типа золото должно выделяться из руды путем химической экстракции. Здесь золото связано с рудным минералом пиритом и имеет концентрацию всей породы от одного до десятков граммов на тонну горного материала (от 1000 до 10 000 частей на миллиард). Этот тип месторождений золота формируется в богатых карбонатами отложениях. Отложения в США образовались от 42 до 30 миллионов лет назад при температуре от 150 до 250 градусов по Цельсию и на глубине более 2000 метров, прежде чем они достигли поверхности Земли в результате процессов тектоники плит.
Как образуется золото? На доступной для человечества поверхности Земли золото выносилось из недр Земли на поверхность вулканическими и плитотектоническими процессами; небольшая часть связана с ударами метеоритов. Естественные процессы не могут производить новое золото на Земле. Тяжелые химические элементы во Вселенной, такие как свинец, железо и золото, образуются в результате столкновения нейтронных звезд. Золото очень редко встречается не только на Земле, но и во всей Вселенной.