Zo ontstaat goud op ‘gekkengoud’ pyriet

Hoe goud neerslaat op pyriet, was nog nooit waargenomen en alleen theoretisch bekend. Onderzoekers aan de Chinese Academy of Sciences hebben nu in het labo gezien hoe ultrakleine gouddeeltjes zich hechten op een pyrietoppervlak, en zo mogelijk hoogwaardig gouderts vormen.

Maar hoe ontstaat goud in de natuur? ‘Zowel goud als pyriet zetten zich voornamelijk af uit hydrothermale vloeistoffen tijdens of na gebergtevorming,’ zegt Anouk Borst, geoloog aan het Koninklijk Museum voor Midden-Afrika en assistent-professor aan de KU Leuven. Hydrothermale vloeistoffen ontstaan als oppervlaktewater de aardkorst binnendringt. Het water wordt extreem heet, de druk stijgt en mineralen gaan in oplossing. Door chemische veranderingen slaan sommige mineralen opnieuw neer. Dan krijg je zeldzame en vaak grote mineralen en edelmetalen zoals goud.

Tot nu toe dacht men dat goudafzettingen ontstonden uit zeer diepe goudverzadigde hydrothermale vloeistoffen. Maar het Chinese team heeft aangetoond dat goud ook meer oppervlakkig kan neerslaan, uit vloeistoffen waarin de goudconcentratie niet hoger is dan gemiddeld in de aardkorst, namelijk enkele deeltjes per miljard. In dat geval moeten ijzer en zwavel aanwezig zijn om pyriet te vormen.

Buffer

‘Als zwavelrijke vloeistoffen ijzerrijke gesteentes tegenkomen,’ gaat Anouk Borst verder, ‘dan slaat pyriet neer. Ook goud is aanwezig in de hydrothermale vloeistof. Vaak worden deze goud-ionen omringd door een paar zwavelatomen en vormen ze een goud-bisulfide-complex.’ Maar pas als die in de buurt van pyriet komen, zal het goud neerslaan.

De Chinese onderzoekers weten nu hoe dat in z’n werk gaat. Onder elektronenmicroscopen zagen ze voor het eerst hoe zich op pyriet een microscopisch dun vloeibaar laagje vormt. Dat laagje is geconcentreerder en heeft een andere chemie dan de omringende bulkvloeistof. Het fungeert als een reactor.

‘Pyriet lost een heel klein beetje op in dat vloeistoflaagje. Daardoor ontstaat lokaal een zogenaamd ‘reducerend’ milieu dat vrij stabiel is: een buffer. Van zodra het goud-bisulfide-complex in dat laagje terecht komt, wordt het onstabiel en slaat goud neer.’ Op die manier hecht goud zich aan pyriet, zelfs als de bulkvloeistof weinig goud bevat. De wetenschappers besluiten dat dat dunne oppervlaktelaagje inderdaad een veel grotere rol speelt dan de concentratie van goud in de bulkvloeistof. Diepere inzichten in zulke laagjes op mineralen, die overal voorkomen, leiden tot een beter begrip van vele cruciale aardprocessen.