Хотя золото встречается в земной коре нечасто, оно часто образует богатые залежи — жилы. Природа этого процесса долгое время оставалась загадкой для геологов. Но разгадка пришла с неожиданного места: образцом послужили кисломолочные продукты, получающиеся при флокуляции коллоидной системы (молока) во время сквашивания.
Канадские ученые проверили гипотезу о флокуляции коллоидной системы наночастиц золота в богатых драгоценным металлом минералах. В поисках подтверждения исследователи обнаружили образцы пород из рудника. BrucejackСпециалисты из Университета Макгилла и компании опубликовали статью, в которой описаны результаты своего исследования. Pretium Resourcesопубликовали в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
С позиции физики и химии молоко представляет собой смесь микроскопических капель жира в водной среде, то есть эмульгированную коллоидную систему. pHВодородный показатель этого биологического продукта близок к нейтральной. Структура молока сохраняется потому, что отрицательно заряженные шарики жира постоянно отталкиваются друг от друга.
Если добавить в молоко бактерии, преобразующие лактозу в молочную кислоту во время метаболизма, то меняется . pHНачнется резкое падение. Коллоидная система потеряет стабильность: поверхностный заряд на микрокапель жира стечет, а сами капли слипнутся вместе. Так происходит сквашивание молока и его превращение в зависимости от подготовки и вида бактерий в простоквашу, творог, ряженку или другие полезные продукты. Этот процесс называется коагуляцией, а точнее — флокуляцией, ее подвид с образованием рыхлых промежуточных структур.
Давным-давно геологи, физики и химики предположили, что золотые месторождения могут образовываться сходным образом. В подземных водах растворяются частицы золота из земной коры. При разбавлении всё большим количеством примесей кислотность воды увеличивается. Когда она достигает определённого уровня, соединения благородного металла перестают вести себя как коллоиды: с поверхности их микрочастиц стекает заряд, и они слипаются.
Механизм такого образования не был наблюдаем на практике. Расчёты показывали, что вода с содержанием золота в несколько частей на миллион могла бы сформировать жилы массой в килограммы за короткий срок, увеличивая концентрацию драгоценного металла в породе с 4 миллиграмма на тонну до 41,6 грамма на тонну. Альтернативные гипотезы предполагали оседание золота из растворов хлоридов или бисульфидов, однако у этой версии тоже есть недостатки.
Канадские ученые обнаружили долгожданные «промежуточные» этапы формирования жилы. В фрагментах кальцита, испещренных микроскопическими каналами, осел электрум (природный сплав золота и серебра). Характер «тромбов» в этих «венах» диаметром порядка 50 нанометров свидетельствует о том, что они слиплись из более мелких частиц в процессе флокуляции.
Полноразмерные золотоносные жилы образуются, когда поток воды, насыщенный благородным металлом, проходит через породу. Вода заполняет микротрещины и растворяет минералы. При повышении кислотности коллоидная система разрушается, частицы золота быстро закупоривают все каналы. Через непродолжительный промежуток времени небольшие каналы рядом соединяются и становятся богатым самородком или жилой. Такой же механизм может происходить и в сравнительно больших каналах в породах.