Гіпотезу флокуляції колоїдної системи з наночастинок золота в багаті дорогоцінним металом мінерали перевірили на практиці канадські вчені. Вони знайшли зразки порід з рудника brucejack, повністю відповідні моделі. Статтю з описом дослідження фахівці з університету макгілла і компанії pretium resources опублікували в журналі proceedings of the national academy of sciences (pnas).

З точки зору фізики та хімії молоко-це суспензія мікроскопічних крапель жиру у водному розчині, тобто емульгований колоїд. При нормальних умовах кислотність (рівень ph, водневий показник) цього біологічного продукту близька до нейтральної. Структура молока зберігається за рахунок того, що негативно заряджені кульки жиру постійно відштовхуються один від одного. Це в міру стійка взаємодія дозволяє колоїдної системі зберігати смак, вигляд і запах, при цьому не розшаровуючись.

Однак, якщо в молоко додати бактерії, що перетворюють в процесі свого метаболізму лактозу в молочну кислоту, рівень ph почне різко падати. Колоїдна система втратить стабільність: поверхневий заряд з мікрокрапель жиру буде стікати, а самі вони стануть злипатися разом. Так відбувається сквашування молока і перетворення його, в залежності від підготовки і виду бактерій, в кисле молоко, сир, ряжанку або інші корисні продукти. Цей процес називається коагуляція, а точніше — флокуляція, її підвид з утворенням пухких проміжних структур.

порівняння золотої жили електруму в калциті з кварцом (ліворуч, макрофотографія) з мікроскопічною “веною«, в якій частинки благородного металу сформували» тромб” (праворуч, зображення отримано просвічуючим електронним мікроскопом) / © mcleish et al., pnas, 2021, https://doi.org/10.1073/pnas.2100689118

Досить давно геологи, фізики і хіміки припустили, що золоті родовища можуть формуватися схожим чином. Грунтові води вимивають із земної кори містяться там мікрочастинки золота. У міру розчинення в рідині все більшої кількості попутних речовин її кислотність зростає. Коли вона досягає певної межі, з’єднання благородного металу перестають вести себе згідно з «правилами» колоїдів — з поверхні їх мікрочастинок стікає заряд, і вони злипаються.

Проблема була тільки в тому, що такий механізм на практиці жодного разу не спостерігався. Згідно з розрахунками, вода з вмістом золота всього в кілька частин на мільйон повинна встигнути сформувати жили масою в кілограми за лічені дні. Піднімаючи таким чином концентрацію дорогоцінного металу в породі з середніх по земній корі чотирьох міліграмів на тонну (консервативна оцінка) до 41,6 грама на тонну (в десять з половиною тисяч разів). Альтернативні гіпотези пропонували варіант осідання золота з розчинів хлоридів або бісульфідів, але у цій версії свої недоліки.

Досягнення канадських вчених-виявлення довгоочікуваних “проміжних” етапів формування жили. Вони знайшли фрагменти кальциту, поцятковані мікроскопічними каналами, в яких осів електрум (мінерал, що представляє собою природний сплав золота і срібла). Характер “тромбів «в цих» венах” діаметром близько 50 нанометрів практично однозначно говорив про те, що вони злиплися з більш дрібних частинок в процесі флокуляції.

Ну а повнорозмірні золотоносні жили, відповідно, формуються, коли потік багатої благородним металом води проходить через таку породу. Вона заповнює мікротріщини і розчиняє навколишні мінерали. Коли кислотність зростає, колоїдна система руйнується і частинки золота швидко закупорюють всі вінки. Через нетривалий проміжок часу невеликі канали поруч майже об’єднуються і стають багатим самородком або житлової. Аналогічний механізм може відбуватися і в порівняно великих каналах в породах.