זהב נוצר באופן טבעי בקוורץ - המינרל השני בשכיחותו בקרום כדור הארץ אחרי פצלת השדה (פלדספר). אבל בניגוד לסוגים אחרים של מרבצי זהב, אלה שנמצאים בקוורץ מתקבצים לעיתים קרובות לגושים ענקיים. הגושים הללו מתגבשים במה שגאולוגים מכנים עורקי קוורץ, שהם סדקים בסלעים עשירים במינרל הסילקטי שנוצר בעורקים הידרותרמיים בעומק קרום כדור הארץ. מחקר חדש, שאותו הובילו גאולוגים מאוניברסיטת מונש באוסטרליה, ופורסם בכתב העת Nature Geoscience, מצביע על כך שמדובר בתהליך מחשמל, תרתי משמע.
המינרל קוורץ המתגבש בסדקים שבקרום כדור הארץ שוקע מתוך מי תהום, שזרמו לסדקים לאחר היווצרותם. המים שבעומק קרום כדור הארץ נמצאים לרוב בטמפרטורות ובלחץ גבוהים במיוחד. הודות ללחץ ולטמפרטורה הגבוהים, מים אלה עשירים בתרכובות וביסודות המומסים בהם.
היסוד צורן (סיליקון) הוא אחד היסודות הנפוצים בכדור הארץ, כאשר יחד עם חמצן, הוא יוצר את המינרל קוורץ. צורן מתמוסס בקלות יחסית במים הללו, ומתגבש מתוכם במהירות כאשר הלחץ והטמפרטורה שלהם יורדים. גם מתכות יקרות מתמוססות בקלות רבה יותר ככל שלחץ המים עולה, אך גם מתגבשות ושוקעות כאשר הלחץ יורד.
"כאשר הנוזלים הללו מתקררים או עוברים שינויים כימיים, הזהב נפרד ונלכד בעורקי הקוורץ", הסביר ד"ר כריס ווייסי, גאולוג מאוניברסיטת מונש האוסטרלית, שהוביל את צוות המחקר. "למרות שתיאוריה זו מקובלת באופן נרחב, היא אינה מסבירה באופן מלא את היווצרותם של גושי זהב גדולים במיוחד, בהתחשב בכך שריכוז הזהב בנוזלים הללו נמוך ביותר".
הגושים הללו הינם בעלי ערך יוצא דופן, שכן הם מייצגים את מרבית הזהב שנכרה. במחקר החדש בחן הצוות את המושג פיאזואלקטריות (Piezoelectricity). הקוורץ שמארח את מרבצי הזהב הללו, ניחן בתכונה הייחודית אותה גילה הפיזיקאי הצרפתי פייר קירי (שגם נתן לה את שמה), ויוצר מטען חשמלי כאשר הוא נתון ללחץ.
התופעה הזו כבר מוכרת מחפצים יומיומיים כמו שעוני קוורץ ומצתים, שבהם כוח מכני קטן יוצר מתח משמעותי. על כן, תהו החוקרים האם הלחץ מרעידות אדמה יכול לעשות משהו דומה בעומק כדור הארץ? כדי לבחון זאת, ערכו החוקרים ניסוי שנועד לשחזר את התנאים שקוורץ עשוי לחוות במהלך רעידת אדמה. הם שיקעו גבישי קוורץ בנוזל עשיר בזהב והפעילו לחץ באמצעות מנוע כדי לדמות רעד של רעידת אדמה.
לאחר הניסוי, דגימות הקוורץ נבדקו במיקרוסקופ, כשלתדהמתם של החוקרים, התגלה כי גושי הזהב הגדולים ביותר נוצרים במהלך רעידות אדמה, שכן הסיבה לכך היא שבעוד שקוורץ הוא מבודד חשמלי, זהב הוא מוליך. כלומר, קוורץ הוא מינרל פיאזואלקטרי, שיוצר מטען חשמלי משלו בתגובה ללחץ גאולוגי, כמו המתח שנוצר מרעידות אדמה.
"התגלית שלנו מספקת הסבר להיווצרותם של גושי זהב גדולים בעורקי קוורץ", אומר ד"ר ווייסי. "רעידות אדמה גורמות לסלעים להישבר, מה שמוביל בתורו לזרימת נוזלים הידרותרמיים אל תוך עורקי הקוורץ, שמתמלאים בזהב מומס. בנוסף, תדרי הגלים הסיסמיים של רעידת אדמה משתנים מאוד בהתבסס על העוצמה והרכב הסלע, אך נעים בין 1 הרץ ליותר מ-20 הרץ. בתגובה ללחץ של רעידת האדמה, עורקי קוורץ יוצרים בו זמנית מטען חשמלי, שיוצר תגובה עם הזהב וגורם לו בסופו של דבר להתמצק".
במשך הזמן, תהליך זה עשוי להוביל להיווצרות של הצטברויות זהב משמעותיות, ובסופו של דבר לייצר את הגושים הגדולים שצדו את עיניהם של הכורים והגאולוגים כאחד (גוש הזהב הגדול ביותר שנוצר כתוצאה מתהליך זה שוקל בסביבות 60 ק"ג). הבנה חדשה זו של היווצרות גושי זהב לא רק שופכת אור על תעלומה גאולוגית ארוכת שנים, אלא גם מדגישה את יחסי הגומלין בין התהליכים הפיזיקליים והכימיים של כדור הארץ.
