Во вселенной источниками золота являются сверхновые и столкновения нейтронных звезд. В результате оно рассеивается по космическому пространству и попадает в пылевые протопланетные диски. При формировании планет металл осаждается в их недрах. Сейсмическая активность и удары астероидов могут привести к его подъему к поверхности.

Золото рассредоточено в недрах в виде небольших хлопьев, однако в некоторых случаях оно может сливаться в крупные самородки. Месторождения самородного золота приурочены к горным районам по всему миру. Из них добывают 75% сырья.

В основном залежи самородного золота связаны с кварцевыми жилами и имеют гидротермальное происхождение. Механизм их образования состоит в подъеме флюидов температурой 200-650°C и давлением 1-5 КБАР при землетрясениях по образующимся трещинам. Формирование кварцевых жил происходят за сотни-тысячи таких событий.

Процессы инфильтрации растворов и осаждения золота из флюидов изучены, однако по сей день оставался неизвестным механизм образования крупных золотых самородков в кварцевых жилах.

Известно, что растворимость золота во флюидах составляет 1 ppm. Следовательно, для осаждения 10 кг металла требуется 10 млн кг воды. Это противоречит тому, что жилы слагаются десятками - сотнями кг кварцево-золотых конгломератов, содержащих более половины золота.

Данное противоречие можно объяснить концепцией золотых наночастиц, исключающей ограничение растворимости. Однако неизвестно, почему они концентрируются в крупные агрегаты.

Новое исследование, проведенное под координацией Университета Монаша, было посвящено выяснению данного вопроса.

Ученые обратили внимание на пьезоэлектрические свойства кварца. Они состоят в электризации противоположных сторон кристаллов при деформации ввиду отсутствия центра симметрии. В результате между ними возникает напряжение, пропорциональное приложенному усилию. В кристаллических массах, включая жилы, также проявляются пьезоэлектрические свойства, усиливающиеся в направлении ориентации кристаллов.

Исследователи изучили 12 пластин кварца из рудника Fosterville в штате Виктория методом нейтронографии. Суть методики состоит в помещении проб в камеры с различными растворами, содержащими золото в виде наночастиц и комплексов с гидросульфидами и хлоридами, и имитации сейсмических волн различной частоты линейным приводом.

По результатам ученые пришли к выводу, что во время сейсмических деформаций наибольший потенциал в жиле проявляется у идеально ориентированных кристаллов на стыке с золотом, выполняющим роль проводящего материала. Потенциал возникает при малейших деформациях кристаллов, вызываемых тысячами афтершоков от каждого землетрясения. Это ведет к осаждению наночастиц золота на поверхности кристаллов кварца, действующих как электрод. Таким образом растут крупные золотые самородки, проявляя склонность металла к осаждению на существующих частицах вместо образования новых.