Goud is in de geschiedenis van de mensheid altijd aanwezig geweest als symbool van rijkdom en motor van vele beschavingen. In dit kader was de vraag hoe goud aan het aardoppervlak komt het startpunt van talrijke studies zonder eenduidig antwoord. De sleutel ligt in de geologische processen die zich op grote diepte, in de mantel van de aarde, afspelen.
Begrijpen hoe goud in de aardkorst terechtkomt, betekent niet alleen het oplossen van een wetenschappelijk raadsel, maar ook het verbeteren van de manier waarop goudvoorraden worden gelokaliseerd. Onderzoekers hebben fenomenen geanalyseerd die zich tussen 50 en 80 kilometer onder de grond voordoen, in regio’s waar de dynamiek tussen oceanische en continentale platen de chemie van de ondergrond verandert.
Hoe komt goud vanuit het centrum van de aarde aan de oppervlakte?
Om dit onderwerp beter in context te plaatsen, moet worden opgemerkt dat het grootste deel van het goud niet onmiddellijk aan de oppervlakte beschikbaar is. Het blijft vastzitten in gesteenten in de mantel, de laag tussen de aardkorst en de kern. Daar blijft het geïsoleerd omdat het metaal op zichzelf niet de neiging heeft om zich te verplaatsen of gemakkelijk op te lossen.
De zogenaamde subductiezones zijn de plek waar het vrijkomt. Op deze plaatsen zakt de oceaanbodem onder de continentale massa’s, waarbij water en chemische verbindingen die zich gedurende miljoenen jaren hebben opgehoopt, worden meegesleurd.
Wanneer deze platen een diepte van 30 tot 50 mijl bereiken, genereren de druk en de hitte hete, zoute vloeistoffen die de samenstelling van de omgeving kunnen veranderen.
Deze vloeistoffen voeden de vulkanen rond de Stille Oceaan en, onder de juiste omstandigheden, transporteren ze ook aanzienlijke concentraties goud. Een team van de Universiteit van Michigan is erin geslaagd dit proces te modelleren, met resultaten die zijn gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences.
De rol van zwavel bij het transport van goud
Goud migreert niet uit zichzelf. Het moet zich binden aan een ander element dat het oplosbaar en transporteerbaar maakt. Recent onderzoek wijst zwavel aan als de doorslaggevende bondgenoot. Door de interactie met de vloeistoffen die vrijkomen bij het zinken van de plaat, krijgt de mantel een meer oxiderende karakter.
In deze oxiderende omgeving neemt zwavel ongebruikelijke vormen aan en maakt het de vorming van een ongekend chemisch complex mogelijk: goudtrisulfide. In deze structuur (reeds bestudeerd) bindt een atoom van het metaal zich aan drie atomen van zwavel, waardoor het goud in de vloeistoffen kan oplossen en met deze vloeistoffen naar hogere lagen kan stijgen.
De thermodynamische modellen die door het onderzoeksteam zijn ontwikkeld, tonen aan dat dit de meest coherente verklaring is voor het bestaan van extreem rijke goudvoorraden in subductiezones. Zonder dit complex zou het metaal onbeweeglijk blijven, gevangen in de mineralen van de mantel.
Het belang van water bij het transport van goud
Het onderzoek benadrukt een essentiële factor: water. Dit is geen bijkomstig element, maar een onmisbare component om goud naar de oppervlakte te transporteren. Waterige oplossingen zorgen ervoor dat het goud-zwavelcomplex zich efficiënter kan verplaatsen.
Wetenschappers leggen uit dat wanneer het systeem voldoende water bevat, er veel grotere hoeveelheden goud worden getransporteerd. Ter vergelijking: er worden niveaus van gram goud per kubieke meter vloeistof bereikt, een concentratie die duizenden keren hoger is dan die in de gesteenten van de mantel.
Zo wordt duidelijk waarom niet alle subductiezones goudvoorraden genereren. De aanwezigheid van water, in combinatie met de specifieke druk- en temperatuuromstandigheden, maakt het verschil tussen een proces dat goud vasthoudt en een proces dat goud vrijgeeft aan de aardkorst.
Hoe komt goud in exploiteerbare afzettingen terecht?
Wanneer alle ingrediënten (water, zwavel en de juiste oxiderende omgeving) samenkomen, kan het goud samen met het magma naar boven stijgen. Dit magma koelt af terwijl het naar het oppervlak stijgt en zet het metaal af in scheuren en rotsaders.
Het resultaat zijn concentraties die in de loop van miljoenen jaren afzettingen vormen die rijk genoeg zijn om te worden geëxploiteerd.
Dit verklaart de verspreiding van afzettingen rond de zogenaamde Ring van Vuur in de Stille Oceaan, van Nieuw-Zeeland tot Chili, via Japan, de Filippijnen, Alaska en de westkust van de Verenigde Staten en Canada.
Zoals Adam Simon, hoofdonderzoeker van de studie, opmerkte: “Dezelfde processen die vulkaanuitbarstingen veroorzaken, zorgen ook voor goudafzettingen in deze omgevingen”.
Deze doorbraak blijft niet beperkt tot de theoretische sfeer. Het is een praktisch hulpmiddel om de zoektocht naar nieuwe afzettingen te sturen. De studie biedt zo een breder inzicht in de geologische processen en legt een verband tussen de dynamiek van platen, vulkanisme en de vorming van strategische minerale hulpbronnen.
