Manh mối không ngờ

Những mạch quặng vàng phong phú hình thành như thế nào trong thời gian ngắn từ các hệ thống thủy nhiệt vốn chứa một lượng rất nhỏ kim loại này vốn là một bí ẩn địa chất.

Và câu trả lời hiện đã có, từ những manh mối không thể ngờ tới nhất: Sự phân tách và kết khối của các hạt chất béo trong sữa chua.

“Các nhà khoa học từ lâu biết rằng các mỏ vàng hình thành khi nước nóng chảy qua đá, hòa tan một lượng vàng nhỏ và tập trung trong các vết nứt trên vỏ Trái đất ở mức độ không thể nhìn thấy bằng mắt thường" - nhà địa chất học Anthony Williams-Jones và Duncan McLeish, Đại học McGill, Canada, chia sẻ.

"Trong một số trường hợp hiếm hoi, các vết nứt được biến đổi thành các mạch quặng vàng rắn dày hàng cm. Nhưng làm thế nào mà chất lỏng có nồng độ vàng thấp như vậy lại tạo ra các mỏ lắng vàng cấp siêu cao hiếm gặp? Phát hiện của chúng tôi giải quyết nghịch lý hình thành vàng "cấp siêu cao" hoặc "phong phú", điều đã khiến các nhà khoa học bối rối hơn một thế kỷ qua" - nhóm nhà địa chất học nói thêm.

Sữa là dung dịch nước được tạo thành từ một số thành phần, trong đó có các hạt chất béo siêu nhỏ. Ở độ pH của sữa tươi - rất gần với mức trung tính - các hạt chất béo này mang điện tích âm, khiến chúng đẩy nhau.

Quá trình làm chua có sự tham gia của vi khuẩn trong sữa chuyển hóa đường lactose thành axit lactic, làm giảm độ pH tương ứng. Điều này làm cho điện tích bề mặt trên các hạt chất béo bị phá vỡ, và các hạt chất béo tách khỏi huyết thanh sữa và kết tụ với nhau thông qua quá trình đông tụ, tạo thành một loại thạch chất béo sữa phân hủy hoàn toàn.

Williams-Jones, McLeish cùng đồng nghiệp đã phát hiện quá trình tương tự khi sử dụng kính hiển vi điện tử truyền qua để nghiên cứu lượng vàng từ mỏ Brucejack ở British Columbia. Đây là một trong những điểm trên thế giới có mức độ vàng phong phú được phát hiện, lên tới 41.582 gram/tấn.

Công cụ mới xác định vị trí các mỏ vàng

Quan niệm được chấp nhận từ lâu rằng vàng được vận chuyển bằng đường chất lỏng qua vỏ Trái đất. Tuy nhiên, để đạt được mức độ phong phú như ở các khu vực "siêu giàu", các nghiên cứu trước đây cho rằng vàng có thể đã được hòa tan ở nồng độ cao trong chất lỏng có chứa clorua hoặc bisulfite và được vận chuyển, lắng đọng theo cách đó.

Khả năng khác là một dung dịch keo, với các hạt nano rắn của vàng phân tán khắp các chất lỏng thủy nhiệt và địa nhiệt. Khi các hạt nano vàng giữ một điện tích (giống như chất béo sữa), chúng đẩy nhau. Khi điện tích bị phá vỡ, các hạt vàng kết tụ lại với nhau trong một quá trình tương tự như đông tụ, được gọi là keo tụ.

Điều này từng được chứng minh gián tiếp và hiện tại các nhà khoa học Canada đang quan sát cách thức xảy ra thực sự.

“Chúng tôi đã tạo ra bằng chứng đầu tiên về sự hình thành và keo tụ vàng trong tự nhiên cũng như những hình ảnh đầu tiên về các mạch nhỏ của các hạt keo vàng và các tập hợp keo tụ ở quy mô nano” - Williams-Jones và McLeish cho biết.

"Những hình ảnh này ghi lại quá trình mà các vết nứt được vàng lấp đầy và mở rộng quy mô thông qua sự tích hợp của hàng triệu mạch quặng vàng nhỏ này, tiết lộ cách hình thành các mạch quặng vàng phong phú" - các nhà khoa học Canada chia sẻ thêm.

Với quá trình này, nồng độ vàng trong chất lỏng địa nhiệt chỉ phải là một vài phần tỉ. Nó kết tụ để tạo thành một chất giống như thạch bị mắc kẹt trong các vết nứt trên vỏ Trái đất để tạo thành các mạch quặng vàng phong phú.

Phát hiện này cho thấy các mỏ vàng dồi dào có thể phổ biến hơn và hình thành trong các bối cảnh khác hơn so với ước tính trước đây. Cùng với các nghiên cứu khác và xem xét chuyên sâu hơn, các nhà khoa học có thể tìm ra bộ công cụ mới để hiểu và xác định vị trí các mỏ vàng trên thế giới. Nghiên cứu được công bố trong kỷ yếu Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Mỹ (PNAS).