Des scientifiques découvrent que 40 % de l’or du mondes a 3 milliards d’années

Des scientifiques ont pour la première fois daté directement l’or des gisements d’or du Witwatersrand en Afrique du Sud, source de plus de 40 % de tout l’or extrait jusqu’à présent sur Terre.
Une équipe internationale de géologues dirigée par l’Université de l’Arizona a découvert que l’or a environ 3 milliards d’années de plus que la roche conglomérée qui l’entoure, soit un quart de milliard d’années de plus.
En outre, leur technique de datation de pointe montre que les gisements d’or se sont formés en même temps que la roche crustale directement à partir du manteau sous l’Afrique du Sud. L’événement de cette ampleur semble être unique dans l’histoire géologique de la Terre.
Jason Kirk, Joaquin Ruiz et John Chesley de l’UA, John Walshe de l’Organisation de recherche scientifique et industrielle du Commonwealth d’Australie et Gavin England de l’Université d’Édimbourg en font état dans le numéro du 13 septembre de Science.
L’or du Witwatersrand se trouve dans un bassin sédimentaire. Mais l’âge et l’origine de l’or ont fait l’objet de vifs débats. Une théorie soutient que l’or a été transporté dans le bassin par des processus sédimentaires. Une théorie contradictoire soutient que l’or a été mis en place par des fluides hydrothermaux l’équivalent de sources chaudes provenant de la croûte continentale supérieure.

Les nouveaux résultats confirment que les gisements d’or du Witwatersrand sont des gisements « placériens » qu’il y a des millions d’années, d’anciennes rivières ont transporté des particules d’or, ainsi que du sable et du limon, dans le bassin du Witerwatersrand puis dans un grand lac provenant peut-être de montagnes granitiques au nord et au sud-ouest. Au fil du temps et sous la pression, les sédiments aurifères se sont solidifiés en roche, formant les riches récifs aurifères de  » l’arc d’or  » sud-africain, qui ont été exploités depuis leur découverte en 1886.
Les nouvelles découvertes des scientifiques de l’UA confirment que l’or s’est d’abord formé dans des roches plus anciennes, des roches qui se sont formées lorsque le manteau ascendant a formé un morceau majeur de la croûte continentale sud-africaine appelé le craton de Kaapvaal. Les cratons sont des zones de la croûte terrestre qui sont restées tectoniquement stables au fil du temps. Le craton du Kaapvaal est l’un des plus anciens connus.
Plus tard, l’or a été altéré et reconcentré dans les sédiments du paléolac Witwatersrand.

Kirk étudie l’âge et l’étendue des gisements d’or dans le monde pour un doctorat en géosciences de l’UA. Il utilise une technique de datation de l’or par les isotopes de rhénium et d’osmium mise au point par Ruiz au laboratoire NTIMS de l’université.
Ruiz, doyen de l’UA College of Science et professeur de géosciences, a joué un rôle déterminant dans le développement du spectromètre de masse à ionisation thermique négative (NTIMS) grâce à une subvention de la Fondation W. M. Keck. Le laboratoire est l’un des rares de ce type dans le monde.
« C’est précisément le type de recherche que j’envisageais lorsque j’ai construit le laboratoire », a déclaré Ruiz. « Les capacités analytiques du laboratoire W.M. Keck sont telles que nous continuerons à découvrir des aspects du fonctionnement de la Terre, des questions dont nous ne pouvions auparavant que rêver. »
L’or et d’autres minéraux contiennent un élément chimique métallique rare appelé rhénium. Le rhénium-187 est la forme radioactive de cet élément. Le NTIMS date directement les minéraux en comptant le nombre de leurs atomes de rhénium-187 et d’osmium-187. Le rhénium-187 a une demi-vie de 45 milliards d’années, soit environ 10 fois l’âge de notre système solaire. Il se désintègre en osmium-187. Ainsi, en déterminant le rapport entre les atomes radioactifs de rhénium-187 et les atomes filles d’osmium-187, les scientifiques peuvent directement calculer quand les minéraux se sont formés.

« Une des raisons pour lesquelles je pense que nos résultats sont si significatifs est que le système rhénium-osmium peut être utilisé directement sur l’or, et peut également nous dire si l’or provient du manteau ou de la croûte », a déclaré Kirk.
Il y a relativement plus de rhénium que d’osmium dans la croûte terrestre, mais relativement plus d’osmium que de rhénium dans le manteau terrestre.
« Witwatersrand a une signature claire du manteau », a déclaré Kirk. « Il est possible que cette signature mantellique soit si grande parce qu’il y a 3 milliards d’années, le manteau terrestre aurait pu être plus chaud, et plus riche en or à cet endroit particulier, par rapport à des gisements plus récents. »
Les gens, de manière compréhensible, sont vivement intéressés par la raison pour laquelle l’Afrique du Sud a été si bénie avec l’or. Les champs aurifères du Witwatersrand ont donné un demi-milliard de dollars d’or depuis 1886.

« Selon les estimations, il y a encore un autre demi-trillion de dollars d’or à extraire, et c’est beaucoup d’argent », a déclaré Kirk.

Les champs aurifères du Witwatersrand se trouvent dans le cercle rouge, à la pointe de la flèche rouge, et le craton du Kaapvaal se trouve dans le cercle vert, à la pointe de la flèche verte, sur cette carte.
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Des couches d’or transversales traversent la roche conglomérée métamorphosée verte montrée avec un nickel pour l’échelle dans la photo ci-dessus, ainsi qu’un échantillon d’or.
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Kirk au laboratoire du NTIMS
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Jason Kirk
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Le doctorant de l’UA Jason Kirk utilisant le NTIMS, un instrument que lui et d’autres ont utilisé pour dater directement l’or.
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Science et technologie

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