นักเก็ตทองคำส่วนใหญ่เกิดขึ้นในหลอดเลือดดำควอตซ์ และกระบวนทัศน์ปัจจุบันวางตัวว่าทองคำตกตะกอนจากน้ำร้อนและของเหลวที่มีคาร์บอนไดออกไซด์สูง เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ความดัน และ/หรือเคมีของของเหลว อย่างไรก็ตาม การเกิดขึ้นของนักเก็ตทองคำขนาดใหญ่ในวงกว้างนั้นขัดแย้งกับธรรมชาติของการเจือจางของของเหลวเหล่านี้และความเฉื่อยทางเคมีของควอตซ์ ควอตซ์เป็นแร่เพียโซอิเล็กทริกเพียงชนิดเดียวที่มีอยู่บนโลก และธรรมชาติของวัฏจักรของแผ่นดินไหวที่ผลักดันให้เกิดการสะสมของทองคำ หมายความว่าผลึกควอตซ์ในหลอดเลือดดำจะประสบกับความเครียดหลายพันตอน การวิจัยใหม่โดยนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัย Monash, CSIRO Mineral Resources และศูนย์การกระเจิงนิวตรอนของออสเตรเลีย ชี้ให้เห็นว่าความเครียดในผลึกควอตซ์สามารถสร้างแรงดันไฟฟ้าเพียงพอที่จะสะสมทองคำจากสารละลายด้วยไฟฟ้าเคมีรวมทั้งสะสมอนุภาคนาโนทองคำ
แผนที่สเปกโทรสโกปีการกระจายพลังงานของตัวอย่างที่ศึกษาโดย Voiseyและคณะ- เครดิตภาพ: Chris Voisey
“นักเก็ตทองคำซึ่งได้รับการยกย่องจากความหายากและความสวยงาม เป็นหัวใจสำคัญของการตื่นทองมานานหลายศตวรรษ” Chris Voisey นักธรณีวิทยาจากมหาวิทยาลัย Monash กล่าว
“คำอธิบายมาตรฐานก็คือ ทองคำตกตะกอนจากของเหลวที่ร้อนและอุดมด้วยน้ำขณะที่ไหลผ่านรอยแตกในเปลือกโลก”
“เมื่อของเหลวเหล่านี้เย็นตัวลงหรือเกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมี ทองคำจะแยกตัวออกและติดอยู่ในเส้นเลือดควอทซ์”
“แม้ว่าทฤษฎีนี้จะได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง แต่ก็ไม่ได้อธิบายการก่อตัวของนักเก็ตทองคำขนาดใหญ่ได้ครบถ้วน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาว่าความเข้มข้นของทองคำในของเหลวเหล่านี้ต่ำมาก”
ดร. Voisey และเพื่อนร่วมงานของเขาได้ทดสอบแนวคิดใหม่ นั่นคือ piezoelectricity
ควอตซ์ ซึ่งเป็นแร่ที่มักเป็นแหล่งสะสมของทองคำ มีคุณสมบัติพิเศษที่เรียกว่า เพียโซอิเล็กทริก ซึ่งจะสร้างประจุไฟฟ้าเมื่ออยู่ภายใต้ความเครียด
ปรากฏการณ์นี้คุ้นเคยกับเราอยู่แล้วในชีวิตประจำวัน เช่น นาฬิกาข้อมือควอทซ์และไฟแช็คบาร์บีคิว ซึ่งแรงทางกลเพียงเล็กน้อยจะสร้างแรงดันไฟฟ้าที่มีนัยสำคัญ
จะเกิดอะไรขึ้นถ้าความเครียดจากแผ่นดินไหวสามารถทำให้เกิดสิ่งที่คล้ายกันภายในโลกได้?
เพื่อทดสอบสมมติฐานนี้ นักวิจัยได้ทำการทดลองที่ออกแบบมาเพื่อจำลองสภาวะที่ควอตซ์อาจประสบระหว่างเกิดแผ่นดินไหว
พวกเขาจุ่มคริสตัลควอตซ์ลงในของเหลวที่อุดมด้วยทองคำ และใช้แรงกดโดยใช้มอเตอร์เพื่อจำลองการสั่นของแผ่นดินไหว
หลังการทดลอง ตัวอย่างควอตซ์จะถูกตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์เพื่อดูว่ามีทองคำสะสมอยู่หรือไม่
“ผลลัพธ์ออกมาน่าทึ่งมาก” ศาสตราจารย์ Andy Tomkins แห่งมหาวิทยาลัย Monash กล่าว
“ควอตซ์เครียดไม่เพียงแต่สะสมทองคำด้วยเคมีไฟฟ้าบนพื้นผิวเท่านั้น แต่ยังก่อตัวและสะสมอนุภาคนาโนของทองคำอีกด้วย”
“เป็นที่น่าสังเกตว่าทองคำมีแนวโน้มที่จะสะสมอยู่ในเม็ดทองคำที่มีอยู่มากกว่าที่จะก่อตัวเป็นเม็ดใหม่”
“นั่นเป็นเพราะในขณะที่ควอตซ์เป็นฉนวนไฟฟ้า ทองเป็นตัวนำ”
“เมื่อทองคำบางส่วนถูกสะสมไว้ มันจะกลายเป็นจุดโฟกัสสำหรับการเติบโตต่อไป โดยชุบทองให้มากขึ้นอย่างมีประสิทธิภาพ”
“การค้นพบของเราให้คำอธิบายที่เป็นไปได้สำหรับการก่อตัวของนักเก็ตทองคำขนาดใหญ่ในเส้นเลือดควอตซ์” ดร. วอยซีย์กล่าว
เนื่องจากควอตซ์ได้รับแรงกดซ้ำๆ จากแผ่นดินไหว มันจะสร้างแรงดันไฟฟ้าเพียโซอิเล็กทริกที่สามารถลดทองคำที่ละลายออกจากของเหลวที่อยู่รอบๆ ทำให้เกิดการสะสมตัว
เมื่อเวลาผ่านไป กระบวนการนี้อาจนำไปสู่การสะสมทองคำจำนวนมาก ซึ่งท้ายที่สุดก็ทำให้เกิดก้อนแร่ขนาดใหญ่ที่ดึงดูดทั้งนักล่าสมบัติและนักธรณีวิทยา
“โดยพื้นฐานแล้ว ควอตซ์ทำหน้าที่เหมือนแบตเตอรี่ธรรมชาติ โดยมีทองคำเป็นอิเล็กโทรด และค่อยๆ สะสมทองคำมากขึ้นในแต่ละเหตุการณ์แผ่นดินไหว” ดร. วอยซีย์กล่าว
“กระบวนการนี้สามารถอธิบายได้ว่าทำไมนักเก็ตทองคำขนาดใหญ่จึงมักเกี่ยวข้องกับเส้นเลือดควอตซ์ที่ก่อตัวในแหล่งสะสมที่เกี่ยวข้องกับแผ่นดินไหว”
“ความเข้าใจใหม่เกี่ยวกับการก่อตัวของก้อนทองคำนี้ไม่เพียงแต่ช่วยให้กระจ่างเกี่ยวกับความลึกลับทางธรณีวิทยาที่มีมายาวนาน แต่ยังเน้นย้ำถึงความสัมพันธ์ระหว่างกระบวนการทางกายภาพและเคมีของโลกด้วย”
กกระดาษอธิบายถึงผลลัพธ์ที่ได้รับการตีพิมพ์ในวันนี้ในวารสารธรณีศาสตร์ธรรมชาติ-
-
ซีอาร์ วอยเซย์และคณะ- การก่อตัวของนักเก็ตทองคำจากพลังเพียโซอิเล็กทริกที่เกิดจากแผ่นดินไหวในควอตซ์แนท. ธรณีวิทยาเผยแพร่เมื่อวันที่ 2 กันยายน 2024; ดอย: 10.1038/s41561-024-01514-1
