Curiosidades
Durante más de un siglo, cuando los geólogos abrían un bloque de cuarzo blanco extraído de una mina y observaban las pepitas de oro en su interior, la explicación parecía clara: fluidos hidrotermales extremadamente calientes habían transportado el oro hasta allí. Según el modelo clásico, esas aguas profundas, cargadas con pequeñas cantidades de oro disuelto, circulaban por grietas en la roca y, al cambiar las condiciones de temperatura o presión, dejaban atrás el metal, que quedaba atrapado en las vetas de cuarzo.
La teoría explica buena parte de los grandes yacimientos auríferos del planeta. Sin embargo, la comunidad científica internacional siempre se ha planteado la misma pregunta respecto a esta teoría: si los fluidos contienen cantidades tan pequeñas de oro en comparación con el enorme volumen de agua que los transporta, ¿cómo es posible que se formen grandes pepitas compactas dentro de un mineral como el cuarzo? Ahora, un equipo de investigadores plantea que la respuesta podría estar relacionada con los terremotos y, más concretamente, con la electricidad que se genera en el cuarzo cuando la roca es sometida a presión extrema.
¿De dónde salen las pepitas de oro?
El estudio, liderado por el geólogo Christopher Voisey, de la Universidad Monash, en colaboración con científicos de la CSIRO y del Australian Centre for Neutron Scattering, propone que las descargas eléctricas producidas durante los movimientos sísmicos pueden desempeñar un papel decisivo en la acumulación de oro dentro de las vetas de cuarzo.
La clave está en una propiedad física bien conocida del cuarzo: la piezoelectricidad. Ésta es una propiedad fascinante de ciertos materiales que les permite generar electricidad cuando se les aplica una fuerza mecánica, como presión, vibración o deformación. Al someter estos materiales a un esfuerzo, su estructura interna se altera ligeramente y se produce una separación de cargas positivas y negativas. Esa diferencia genera una tensión eléctrica capaz de convertirse en corriente si el material está conectado a un circuito. Lo más interesante es que el proceso también funciona a la inversa: cuando se aplica un campo eléctrico, el material puede deformarse, lo que demuestra que se trata de un fenómeno completamente reversible.
El funcionamiento se basa en la estructura atómica de los materiales piezoeléctricos. En condiciones normales, las cargas internas están equilibradas. Sin embargo, cuando se ejerce presión, los átomos se desplazan y crean un desequilibrio eléctrico que produce una diferencia de potencial. Mientras la fuerza continúe, se sigue generandoelectricidad; cuando cesa, el material vuelve a su estado original y la corriente desaparece.
Trabajo de investigación
Para comprobar cómo es posible que se formen grandes pepitas de oro dentro de un mineral como el cuarzo, que además apenas reacciona químicamente, el equipo diseñó una serie de experimentos en laboratorio. Colocaron fragmentos de cuarzo en soluciones que contenían oro disuelto, similares a los fluidos hidrotermales que circulan a kilómetros de profundidad en la corteza terrestre.
A continuación, sometieron el cuarzo a esfuerzos mecánicos que imitaban el empuje y la liberación de tensión propios de un terremoto. Tras aplicar el estrés, los científicos observaron cómo aparecían pepitas de oro sobre la superficie del cuarzo.
En una segunda fase, los investigadores repitieron el experimento utilizando cuarzo que ya contenía pequeñas cantidades de oro, algo más similar a lo que ocurre en una veta natural. En este escenario, las pepitas de oro actuaron como conductores dentro del sistema.
«Las pepitas de oro se encuentran predominantemente en vetas de cuarzo y el paradigma actual sostiene que el oro precipita a partir de fluidos calientes que contienen concentraciones muy diluidas de metal, debido a cambios en la temperatura, la presión y/o la química del fluido. Sin embargo, la presencia generalizada de grandes pepitas resulta difícil de conciliar tanto con la naturaleza diluida de estos fluidos como con la inercia química del cuarzo.
El cuarzo es el único mineral abundante en la Tierra que posee propiedades piezoeléctricas, y dado que la actividad sísmica cíclica impulsa la formación de los yacimientos de oro orogénico, los cristales de cuarzo presentes en las vetas experimentan miles de episodios de esfuerzo desviador a lo largo del tiempo geológico. En este estudio utilizamos experimentos de deformación del cuarzo y modelos de piezoelectricidad para investigar si las descargas piezoeléctricas generadas por el cuarzo pueden explicar la estrecha y frecuente asociación entre el oro y el cuarzo, así como la formación de pepitas.
Nuestros resultados muestran que el estrés aplicado a los cristales de cuarzo puede generar un voltaje suficiente para depositar oro disuelto mediante procesos electroquímicos, además de favorecer la acumulación de nanopartículas de oro. La nucleación inicial del metal mediante reacciones impulsadas por la piezoelectricidad constituye el paso limitante, ya que el cuarzo es un aislante eléctrico; no obstante, dado que el oro es un buen conductor, observamos que los granos ya existentes se convierten en el foco del crecimiento continuo», concluyen los investigadores.
