Pro geology to byla dlouho záhada: jak je možné, že v čase, kdy vznikaly hydrotermální systémy obsahující pouze stopové množství zlata, se v některých oblastech zformovaly bohaté zlaté žíly, v nichž bylo tohoto drahého kovu nepoměrně více? Vědci nyní našli možnou odpověď, přičemž jako vodítko jim posloužil jev, u nějž bychom souvislost se zlatem nejspíš opravdu nehledali: oddělování a shlukování tukových částic v kysajícím mléce.

"Vědcům je už dlouho známo to, že zlatá ložiska vznikají při průtoku horkou vodou horninami. Tato voda rozpouští nepatrná množství zlata a koncentruje je v trhlinách v zemské kůře. Jde ale o úrovně pouhým okem neviditelné," vysvětlují podle serveru Science Alert princip vzniku "běžných" zlatých ložisek geologové Anthony Williams-Jones a Duncan McLeish z McGillovy univerzity v Kanadě.

Jak ale dochází k oněm vzácným případům, kdy se trhlina zemské kůry transformuje na žílu ze zlata o tloušťce až několika centimetrů? Jak může tekutina, v níž je zcela minimální koncentrace zlata, vytvořit tak vzácné a tak nesmírně bohaté ložisko drahého kovu v ultravysoké kvalitě? To je otázka, která znervózňovala vědce déle než jedno století, protože na ni nemohli najít odpověď. Oba vědci nyní tvrdí, že správné řešení výše zmíněného paradoxu konečně odhalili.

Zlato jako mléko

Vodítkem je podle obou vědců chování mléka. To je vodný roztok tvořený několika složkami, z nichž jednou jsou mikroskopické kuličky tuku. Na úrovni pH čerstvého mléka, tedy velmi se blížícího neutrálnímu pH, mají tyto tukové částice negativní náboj, takže se vzájemně odpuzují.

Když mléko kysá, začnou v něm působit bakterie, které přeměňují laktózu na kyselinu mléčnou a odpovídajícím způsobem snižují hladinu pH. To způsobí, že se náboj na povrchu tukových částic rozpadne - tukové částice se tedy oddělí od mléčného séra a začnou se shlukovat navzájem, takže vytvoří jakési rozkládající se mléčné tukové želé.

Podle Williamse-Jonese, McLeishe a jejich kolegů funguje podobný proces také při vzniku bohatých zlatých ložisek. Vědci ho objevili díky studování ložisek zlata v dolu Brucejack v Britské Kolumbii pomocí transmisní elektronové mikroskopie. Právě důl Brucejack je totiž jedním z mála míst na světě, v němž lze nalézt "bonanzy-grande", tedy ložiska s objemem až 41 582 gramů zlata na tunu hlušiny.

Již dlouho se připouští, že zlato přenáší zemskou kůrou kapalina. Jak ale mohlo dojít k tomu, že v některých oblastech obohatilo horninu tak vysoce? Předchozí studie naznačovaly, že mohlo být rozpuštěno ve vysokých koncentracích v tekutinách obsahujících chloridy nebo bisulfidy, které ho transportovaly.

Druhou možností byl koloidní roztok s pevnými nanočásticemi zlata rozptýlenými v hydrotermální a geotermální tekutině. Vzhledem k tomu, že zlaté nanočástice mají (stejně jako kuličky mléčného tuku) elektrický náboj, vzájemně se odpuzují. Když se tento náboj rozpadne, začnou se shlukovat v procesu podobném koagulaci (tu můžeme sledovat například u srážení krve nebo při shlukování buničitých vláken v papírovinu působením chemických látek).

U zlata se tento proces nazývá flokulace, což je opět vytváření větších agregátů vysrážením. McLeish a jeho kolegové nyní pozorovali, jak se to vlastně děje, a za pomoci snímků z elektronového mikroskopu to i zdokumentovali.

"Vytvořili jsme první důkazy o tvorbě a flokulaci zlatých koloidů a pořídili první snímky drobných žilek z koloidního zlata a jejich flokulovaných agregátů. Tyto fotografie dokumentují proces, jímž se praskliny v zemské kůře vyplňují zlatem, a odhalují, jak se tyto bohaté žíly či bonanzy zlata tvoří," tvrdí vědci.

Koncentrace zlata v geotermálních tekutinách dosahuje u tohoto procesu pouze několik částic na miliardu, ale tyto částice se po rozpadu povrchového náboje shlukují, až vytvoří látku podobné konzistence jako želé, jež se pak zachytí v trhlinách zemské kůry a vytvoří bohatou zlatou žílu.

Zlatých bonanz může být více, než se čekalo

Podle vědců toto zjištění naznačuje, že bohatá ložiska zlata ve vysoké kvalitě mohou být častější, než jsme si dříve mysleli, a mohou se vyskytovat i na místech, kde bychom to nepředpokládali. Další studie na stejné téma by tak podle nich mohly poskytnout nová vodítka k lokalizaci zlatých ložisek po celém světě.

"Domníváme se, že koloidní procesy, které působily v Brucejacku a u dalších zlatých bonanz, mohly působit také při vytváření typičtějších zlatých ložisek. Nyní jde o to, najít vhodný materiál, na němž by se dala tato hypotéza otestovat. Dalším úkolem pak bude pochopit, proč dochází k tvorbě a flokulaci koloidů v tomto měřítku, a rekonstruovat geologické prostředí těchto procesů," uzavírají vědci.

Výzkum byl publikován v PNAS.