Descrita la fusió de nanopartícules d’or en els fluids que transporten aquest metall a l’escorça terrestre
L’or és un metall preciós que sempre ha fascinat la humanitat. Des del tresor de Príam fins a la llegenda d’El Dorado, l’or —considerat el més noble dels metalls— ha estat símbol d’esplendor i riquesa en moltes civilitzacions. Tradicionalment, se sabia que els dipòsits d’or es formaven quan el metall, dissolt, era transportat per fluxos de solucions aquoses calentes —fluids hidrotermals— fins que s’acumulava en algunes zones de l’escorça terrestre. El descobriment recent de l’existència de nanopartícules d’or en aquest tipus de dipòsits minerals ha posat en dubte la validesa del model clàssic.
L’or és un metall preciós que sempre ha fascinat la humanitat. Des del tresor de Príam fins a la llegenda d’El Dorado, l’or —considerat el més noble dels metalls— ha estat símbol d’esplendor i riquesa en moltes civilitzacions. Tradicionalment, se sabia que els dipòsits d’or es formaven quan el metall, dissolt, era transportat per fluxos de solucions aquoses calentes —fluids hidrotermals— fins que s’acumulava en algunes zones de l’escorça terrestre. El descobriment recent de l’existència de nanopartícules d’or en aquest tipus de dipòsits minerals ha posat en dubte la validesa del model clàssic.
Ara, un article publicat a la revista Scientific Reports, del grup Nature, obre de nou el debat científic sobre la validesa dels models tradicionals de transport d’aquest metall preciós en la natura. L’estudi revela per primera vegada que les nanopartícules d’or exposades a fluids hidrotermals tenen la capacitat de fondre’s i produir nanofusions d’or a temperatures inferiors (<500 °C) a la temperatura de fusió de l’or macroscòpic (1064 °C). D’acord amb aquest descobriment, l’or podria ser mobilitzat mitjançant nanofusions d’or en els fluids aquosos, la qual cosa permet transportar més quantitat d’or i d’una manera més eficient per formar acumulacions amb interès econòmic.
El treball l’han dirigit experts de la Facultat de Ciències de la Terra i de l’Institut de Nanociència i Nanotecnologia (IN2UB) de la Universitat de Barcelona, de l’Institut Andalús de Ciències de la Terra (IACT-CSIC) i del Departament de Mineralogia i Petrologia de la Universitat de Granada. A més, hi han col·laborat els Centres Científics i Tecnològics de la UB (CCiTUB) i el Centre d’Instrumentació Científica (CIC) de la Universitat de Granada.
Or, el metall noble més preuat
Jabir ibn Hayyān, el gran alquimista del món islàmic, va descriure al segle VIII la purificació de l’or i l’obtenció de mercuri pur a partir del cinabri. Al segle XVI, l’obra Georgii Agricolae De ortu & causis subterraneorum ja establia que l’or es transporta en l’escorça terrestre com una espècie dissolta en fluids hidrotermals, una solució aquosa calenta —entre 50 i 500 °C— amb unes característiques que depenen del context geològic i de la profunditat a què es troba aquesta solució aquosa (generalment, de l’ordre de quilòmetres sota la superfície de la Terra).
La majoria de dipòsits d’or del planeta s’han format seguint aquest mode de transport. Ara bé, l’or també es pot acumular quan els dipòsits primaris d’aquest metall s’erosionen una vegada queden exposats a la superfície per processos tectònics terrestres, la qual cosa dona lloc a les famoses palletes d’or que els buscadors trobaven als marges dels rius en plena febre de l’or.
Malgrat que als anys cinquanta del segle XX John Turkevich va aconseguir sintetitzar les nanopartícules d’or, no va ser fins quaranta anys més tard, a principis dels anys noranta, que es van documentar en dipòsits aurífers naturals. En concret, aquestes nanopartícules es van trobar a Nevada (Estats Units), en un tipus de dipòsit amb grans concentracions d’or conegut com bonanza. El descobriment d’aquestes nanopartícules va avalar la hipòtesi que l’or podria ser transportat com nanopartícules suspeses en el fluid i no com una espècie dissolta.
«Hi ha una gran varietat de dipòsits hidrotermals d’or en funció de diversos factors. A escala mundial, els més importants són els dipòsits d’or orogènic, els de tipus Carlin i els epitermals. Tanmateix, la caracterització d’aquests fluids mineralitzants ha deixat entreveure que la seva capacitat per dissoldre or és molt baixa. Siguin de la naturalesa que siguin, aquests fluids són incapaços de transportar la quantitat d’or necessària per explicar mineralitzacions auríferes, especialment les molt riques en or de tipus bonanza», detalla el professor Joaquín A. Proenza, del Departament de Mineralogia, Petrologia i Geologia Aplicada de la UB.
«Per tant, la formació dels dipòsits d’or no pot ser únicament causada per fluids hidrotermals que transportin l’or dissolt», explica Proenza, membre del Grup de Recerca de Recursos Minerals per a la Transició Energètica (MinResET).
Quan les nanopartícules d’or es fonen
Aquest estudi descriu per primera vegada el procés de fusió de les nanopartícules d’or. «Aquest procés s’ha descobert en mostres riques en or procedents dels dipòsits de coure, cobalt, níquel i or de la regió entre l’Havana i Matanzas (Cuba), que presenten una gran quantitat de nanopartícules d’or. En la recerca, es revela com les nanopartícules d’or exposades a fluids hidrotermals tenen la capacitat de fondre’s i produir nanofusions d’or», detalla Diego Domínguez‑Carretero (UB), que és el primer autor de l’article i fa la tesi doctoral sota la direcció de Joaquín A. Proenza i Antonio García Casco (Universitat de Granada).
«El nostre estudi descriu per primera vegada tot el procés de formació de les nanopartícules d’or; en concret, l’alliberació de les nanopartícules del mineral en què estaven incloses, l’exposició al fluid hidrotermal i la fusió posterior, i finalment la mobilització mitjançant nanofusions auríferes immiscibles amb el fluid hidrotermal», expliquen els investigadors.
Per obtenir aquests resultats, l’equip ha aplicat una combinació de tècniques clàssiques (microscòpia òptica i electrònica de rastreig amb emissió de camp), juntament amb tècniques més innovadores (hidroseparació, feix d’ions focalitzats, microscòpia electrònica de transmissió d’alta resolució). Aquestes tècniques analítiques estan disponibles als CCiTUB, al Laboratori de Microscòpies Avançades de la Universitat de Saragossa i al CIC.
«Fins ara —continuen—, l’únic exemple de formació de nanofusions auríferes requeria altres elements, com ara el bismut (Bi), el tel·luri (Te) o l’antimoni (Sb), que no sempre es concentren juntament amb l’or en molts dels dipòsits minerals. El treball detalla per primera vegada la seqüència de transformació de nanopartícules d’or a nanofusions d’aquest metall noble sense requerir altres elements, com el bismut, el tel·luri o l’antimoni».
Segons els autors, «aquest canvi de paradigma permet conèixer millor l’origen de l’or i, en conseqüència, ajuda a establir models genètics més d’acord amb la realitat». «L’establiment de la gènesi, és a dir, comprendre els complexos processos geològics involucrats en la formació d’un dipòsit mineral i els factors que la condicionen, és un objectiu irrenunciable per a un geòleg de dipòsits minerals».
«La mineria d’or, igual que qualsevol altre tipus de mineria, es nodreix d’aquests models genètics per establir campanyes d’exploració per trobar dipòsits nous», conclou l’equip investigador. Aquesta és una línia innovadora a escala nacional i europea, dedicada a la recerca de la influència de les nanopartícules metàl·liques en la formació de dipòsits de minerals crítics, desenvolupada en col·laboració amb l’investigador José María González Jiménez, de l’Institut Andalús de Ciències de la Terra.
Article de referència:
Domínguez-Carretero, D.; González-Jiménez, J. M.; Proenza, J. A.; Villanova-de-Benavent, C.; Llovet, X.; Garcia-Casco, A. «A track record of Au–Ag nanomelt generation during fluid-mineral interactions». Scientific Reports, maig de 2023. DOI: 10.1038/s41598-023-35066-y
Galeria multimèdia
