Les tremblements de terre pourraient faire naître de grosses pépites d’or

Les tremblements de terre pourraient faire naître de grosses pépites d’or

Par Kate Graham-Shaw

Des lingots d’or massifs empilés dans les coffres des banques, des couches de placage sur les médailles olympiques de cet été ou même vos propres bijoux en or pourraient devoir leur existence aux tremblements de terre. Le stress et la tension produits par le déplacement plaques tectoniques pendant ces tremblements de terre déclencher une réaction chimique qui provoque la fusion de minuscules particules d’or en pépites plus grosses, propose une nouvelle étude.

« La découverte la plus importante est celle d’un nouveau processus de formation de l’or et d’une explication de la façon dont de très grosses pépites d’or peuvent se former », explique Chris Voisey, co-auteur de l’étude et géologue à l’université Monash en Australie. « Cela a toujours été un peu une énigme, surtout lorsqu’il n’existe aucune preuve sur le terrain soutenant les autres processus de formation de l’or. »

On estime qu’environ 75 pour cent de tout l’or extrait provient de gisements nichés dans des fissures à l’intérieur de morceaux de quartzl’un des minéraux les plus abondants croûte terrestreLes géochimistes savent que l’or dissous existe dans les fluides des couches moyennes et inférieures de la croûte terrestre et que ces fluides peuvent s’infiltrer dans les fissures du quartz. Mais la quantité de fluide impliquée semble limiter la quantité d’or qui peut se dissoudre et donc la taille des morceaux d’or qui se forment. Les pépites plus grosses sont difficiles à expliquer : les experts ont émis l’hypothèse que les nanoparticules d’or présentes dans le fluide pourraient s’agréger en ces gros morceaux dans le quartz, mais on ne sait pas comment. Contrairement à l’or dissous, les nanoparticules n’ont généralement pas assez d’énergie chimique pour démarrer la réaction nécessaire pour s’accumuler à la surface des fissures et former une pépite.

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La nouvelle étude, publiée lundi dans Géosciences de la nature, suggère que le stress géologique causé par les tremblements de terre pourrait activer une propriété géochimique particulière des quartz appelée « piézoélectricité » – et que cette propriété rend possible la formation de pépites d’or plus grosses.

L’effet piézoélectrique est connu depuis les années 1880. Il s’agit essentiellement de la capacité d’un matériau à générer une charge électrique lorsqu’il est soumis à une contrainte mécanique. De nombreux objets du quotidien, notamment les microphones, les cartes de vœux musicales et les imprimantes à jet d’encre, bénéficient de cet effet, qui se produit naturellement dans des substances allant du sucre de canne aux os.

Le quartz peut subir cet effet en raison de sa structure : il est constitué d’un motif répétitif d’atomes de silicium chargés positivement et d’atomes d’oxygène chargés négativement. Lorsqu’il est étiré ou comprimé, la disposition de ces atomes change et les charges sont dispersées de manière asymétrique. Les charges négatives et positives s’accumulent dans différentes zones du quartz, créant un champ électrique et modifiant l’état électrique du matériau.

Voisey et ses collègues de l’Université Monash, située dans la région historiquement riche en or de Melbourne, pensaient que ce changement d’état électrique pourrait réduire l’énergie nécessaire aux nanoparticules d’or dans le fluide pour interagir avec la surface du quartz, provoquant une réaction chimique auparavant non viable et permettant aux nanoparticules de coller et de s’accumuler.

Pour tester leur idée, les chercheurs ont modélisé le champ électrique que le quartz pouvait produire lorsqu’il était soumis à des forces sismiques. Ils ont ensuite placé des cristaux minéraux de quartz dans un fluide contenant des nanoparticules d’or dissoutes et d’autres composés d’or et ont découvert que, sous l’effet de forces sismiques, le quartz était capable de produire suffisamment de tension pour déclencher une accumulation de nanoparticules.

Les résultats de l’étude mettent en évidence un mécanisme intrigant qui pourrait être responsable de la formation d’au moins certaines des plus grosses pépites d’or de la croûte terrestre, en particulier les gisements « orogéniques », c’est-à-dire ceux trouvés là où deux plaques tectoniques sont entrées en collision et se sont peut-être repliées l’une sur l’autre pour créer une chaîne de montagnes.

« Il semble certain que les tremblements de terre épisodiques jouent un rôle important dans la formation de ces importants gisements de pépites d’or « orogéniques », déclare James Saunders, un géologue consultant qui n’a pas participé à l’étude. Il aimerait que de futures recherches se penchent davantage sur les détails de ce processus, notamment sur la durée nécessaire aux forces sismiques à l’origine de la piézoélectricité pour provoquer de tels gisements et sur les raisons pour lesquelles de grands gisements de pépites d’or pourraient se produire dans seulement quelques fissures de quartz minéral dans une zone, malgré le fait qu’un tremblement de terre donné induise théoriquement la même contrainte et la même tension sur toutes les fissures. « Je pense que c’est une excellente idée/hypothèse », déclare-t-il. « Je serai intéressé de voir si elle se confirme après une évaluation plus approfondie. »

L’étude de la piézoélectricité à très grande échelle peut s’avérer difficile, explique Aubreya Adams, géologue à l’université Colgate, qui n’a pas non plus participé à l’étude. « Les géoscientifiques travaillent actuellement d’arrache-pied pour quantifier la façon dont la tension (ou la pression) varie en 3D avec le temps et l’emplacement dans la croûte terrestre », explique-t-elle, « quelque chose qui est facilement mesurable en laboratoire mais beaucoup plus difficile à quantifier dans la croûte terrestre. »

Voisey et son équipe ont l’intention d’étendre les paramètres expérimentaux, par exemple en testant différentes pressions ou températures, pour explorer davantage leur théorie. « Il s’agit en quelque sorte d’une « étude pilote » pour cette technique », dit-il, « donc je suis impatient de voir où cela peut mener. »