تشكل تكوين حبيبات الذهب في عروق الكوارتز، على الرغم من أن ذلك لا يبدو كذلك، موضوعًا للنقاش منذ عقود، لا سيما لأن هذه الرواسب لا تتبع دائمًا أنماطًا موحدة. في العديد من الرواسب المعدنية، يبدو أن الذهب يتركز في أماكن محددة، وهي خاصية لا يمكن تفسيرها بسهولة من خلال النماذج الحرارية المائية الأكثر شيوعًا.
عندما تصنع الزلازل الذهب: الدور المفاجئ للكوارتز الكهروضغطي في تكوين القطع
بحثت المجتمع العلمي عن بدائل لفهم كيفية قيام السوائل الغنية بالمعادن في النهاية بإنشاء تراكمات منفصلة في المناطق المعرضة للضغوط الزلزالية. في هذا السياق، لجأت فرقة دولية في عام 2024 إلى تجارب معملية لتحليل استجابة الكوارتز للضغوط التكتونية.
قام مؤلفو الدراسة المذكورة، التي نُشرت في مجلة Nature Geoscience، بوضع نموذج يربط بين التوتر الكهروضغطي الذي يولده الكوارتز أثناء الزلزال وتكوين قطع الذهب.
تجدر الإشارة إلى أن الكوارتز معدن قادر على توليد مجال كهربائي عندما يتعرض لضغوط جيولوجية مفاجئة. تحدث هذه الظروف عادةً في المناطق التي تسمح فيها الصدوع النشطة بتدفق السوائل التي تحمل الذهب المذاب من المناطق العميقة من قشرة الأرض.
تؤكد الدراسة أنه عندما تمر حزمة من الموجات الزلزالية عبر عرق غني بالكوارتز، يمكن أن يولد المعدن جهدًا كافيًا لتغيير توزيع الذهب الموجود في السوائل.
يميل الذهب إلى الترسب في الأماكن التي يلتقي فيها بأسطح تسهل التبلور، وهنا قد يلعب المجال الكهربائي البيزوإلكتريكي دورًا حاسمًا. يفسر هذا الآلية سبب عدم توزيع التراكمات بشكل متجانس، بل تظهر مركزة.
تتوافق هذه الفرضية أيضًا مع الملاحظة الجيولوجية التي تفيد بأن العديد من أكبر الرواسب الجبلية تشهد حوادث متكررة من التصدع والتدفق الحراري المائي. لا يؤدي كل زلزال إلى تصدع الصخور فحسب، بل يعيد أيضًا تنشيط عملية النقل والترسيب، مما يسمح بزيادة حجم قطع الذهب.
كيف تعمل الكهروضغطية للكوارتز وترسب حبيبات الذهب؟
أجرى فريق من جامعة موناش (أستراليا) تجربة غمر فيها بلورات الكوارتز في سائل يحتوي على ذهب مذاب.
ثم قاموا بتوليد موجات زلزالية لإحداث توترات سريعة في البلورات. أدى هذا التوتر إلى توليد توتر كهرضغطية قادر على تحفيز ترسب الذهب على سطح الكوارتز، مشكلاً جزيئات نانوية.
وفقًا للباحثين، قد تكون هذه الجزيئات النانوية نقطة انطلاق لتكوين قطع ذهب أكبر. إن وجود الذهب الملتصق يعمل كقطب كهربائي يترسب عليه المزيد من المعدن في الأحداث اللاحقة.
أوضح أحد المؤلفين: ”يميل الذهب المذاب في المحلول إلى الترسب بشكل مفضل على حبيبات الذهب الموجودة مسبقًا“. تشير هذه الديناميكية إلى أن حبيبات الذهب تنمو من خلال عملية تراكمية مرتبطة بسلسلة من الزلازل المتتالية.
تكرار الزلازل يسهل حدوث مراحل جديدة من الترسب. في كل دورة، يولد الكوارتز الخاضع لضغط شحنة إضافية تعيد تنظيم الذهب المذاب، مما يسمح بترسيخ الهياكل المعدنية المترابطة. بمرور الوقت، تؤدي هذه التراكمات إلى ظهور الشظايا الكبيرة التي توجد عادة في عروق الكوارتزيت المكسور.
تكرار تكوين الذهب ونموه في العروق الزلزالية
حدد الباحثون عنصرين أساسيين لفهم تركيز الذهب في العروق النشطة: الطبيعة الكهروضغطية للكوارتز والطبيعة الجبلية للرواسب التي تظهر فيها أكبر قطع الذهب. لا تفتح الزلازل طرقًا جديدة للسوائل فحسب، بل تؤدي أيضًا إلى توترات قادرة على تنشيط المعدن.
يخلق هذا السيناريو دورة جيولوجية يمكن أن تمتد لآلاف السنين. ترتفع السوائل الحرارية المائية عبر الشقوق، حاملةً كميات صغيرة من الذهب التي تنتهي بالالتصاق بالبلورات أو الأسطح المعدنية بالفعل.
يولد كل زلزال ظروفًا كهربائية جديدة تساعد على التراكم. بمرور الوقت، يمكن أن تصل حبيبات الذهب إلى أحجام كبيرة، كما لوحظ في الرواسب الجبلية في مناطق مختلفة من الكوكب.
أكدت التجارب المعملية أن التوتر الكهروضغطي للكوارتز كافٍ لترسيب الذهب من المحاليل المائية. كما أثبتت أن تصلب المعدن يتركز حول الذهب الموجود مسبقًا، مما يعزز آلية التراكم.
الآثار العلمية لهذا الاكتشاف
أحد الجوانب الأكثر تعليقًا على الدراسة التي أجريت في عام 2024 هو إمكانية إعادة إنتاج قطع الذهب في ظروف خاضعة للرقابة. وأوضح المؤلفون: ”هذه ليست كيمياء؛ بل يتطلب الأمر ذهبًا مذابًا وظروفًا لتحويله من حالة سائلة إلى حالة تلتصق بالسطح“.
على الرغم من أن العملية لا تنطوي على توليد الذهب من الصفر، إلا أنها تساعد على فهم تحولاته في الدورة الجيولوجية بشكل أفضل.
لسوء الحظ (بالنسبة للمتحمسين)، لا توفر الدراسة أداة مباشرة لتحديد مواقع رواسب الذهب. يتيح الكشف عن الإشارات الكهروإجهادية تحديد عروق الكوارتز، ولكنه لا يؤكد وجود المعدن بداخلها.
