Минерал пирит известен по прозвищу «золото дураков» из-за обманчивой схожести с благородным металлом. Этот термин вошёл в обиход во время калифорнийской золотой лихорадки в 1840-50-х гг.: неопытные старатели нередко натыкались на богатые серноколчеданные залежи и принимали их за настоящее золото. Спустя годы учёные обнаружили, что кристаллы минерала действительно содержат небольшое количество золота.
В золоторудных месторождениях нередко можно встретить различные колчеданы – минералы, содержащие железо, олово, никель и медь, в том числе и пириты. Случается, что связь минерала с золотом оказывается не только пространственной: иногда частички благородного металла становятся микроскопическими включениями в кристаллах пиритов. В конце 1980-х годов учёные впервые обнаружили, что золото в пиритах может принимать различные формы и существовать как в виде обособленных вкраплений, так и в качестве сплава. Новое исследование, опубликованное в журнале Geology в июне 2021 года, показало, что существует ещё и третий вид исключительно тесной связи между настоящим золотом и золотом дураков.
Когда кристаллы пирита формируются в условиях экстремальной температуры и давления, в их структуре случаются крошечные дефекты, которые могут «закрываться» атомами золота. Для кристаллов характерна строгая атомная структура, сложенная в виде кристаллической решётки. Поднимаясь к поверхности Земли пириты становятся твёрдыми и плотными, однако в недрах планеты на них действуют невообразимые силы, способные заставить «тянуться» даже слаженные конструкции из атомов. Когда кристалл растягивается и скручивается, связи между соседними атомами обрываются и восстанавливаются, однако в структуре минерала всё равно образуются дефекты, именуемые дислокациями.
Подобные искажения встречаются относительно редко, а их размеры в 100 тысяч раз меньше толщины человеческого волоса или в 100 раз меньше вирусной частицы, что заметно усложняет их изучение. Чтобы отыскать и рассмотреть эти дефекты, учёные используют специальный инструмент – атомный зонд, способный анализировать объекты с пространственным разрешением порядка размера атома. Ещё одним достоинством такого оборудования является возможность построения 3D-карты, отображающей точное расположение дефектов в структуре кристалла. В рамках нового исследования специалисты из Университета имени Дж. Кэртина обнаружили, что некоторые дислокации могут замещаться атомами золота. Подобные замещения особенно распространены в участках кристаллов пирита, подверженных винтовым дислокациям.
Данное открытие не только расширяет представления учёных о путях образования минеральных отложений, но также может принести пользу золотодобывающей отрасли. Прежде минералоги и геологи предполагали, что попадание золотых включений в пирит является следствием редкого многоступенчатого процесса, в ходе которого минерал и золото формируются независимо друг от друга, а затем объединяются. Однако тот факт, что атомы золота могут «украшать» собой дислокации в структуре минера, говорит о едином слаженном процессе. Австралийские учёные считают, что их исследование поможет сделать механизм извлечения золота из пирита более экологичным. Сегодня для экстракции золотых включений пирит подвергают окислению в массивных реакторах, эксплуатация которых сопряжена с высоким энергопотреблением. Исследователи предлагают использовать в индустрии более естественные процессы. Дефекты внутри минералов являются лазейкой для бактерий, способных разрушать породу – такое явление называется биовыщелачиванием. Использование бактерий для разрушения минерала и высвобождения частичек золота поможет снизить потребление энергии, необходимой для добычи благородного металла.
Учёным только предстоит оценить эффективность и целесообразность подобного метода извлечения золота из недр пиритов. Впрочем, исследователи не исключают, что пирит может дать ход развитию более рациональным способам золотодобычи, и прозвище «золото дураков» окончательно канет в Лету.