Wetenschappers ontdekken dat 40 procent van het goud in de wereld 3 miljard jaar oud is
Wetenschappers hebben voor het eerst het goud uit de Zuid-Afrikaanse Witwatersrand goudlagen, de bron van meer dan 40 procent van al het goud dat tot nu toe op aarde is gedolven, rechtstreeks gedateerd.
Een internationaal team van geologen onder leiding van de Universiteit van Arizona heeft ontdekt dat het goud ongeveer 3 miljard jaar oud is en een kwart miljard jaar ouder is dan het omringende conglomeraatgesteente.
Meer nog, hun geavanceerde dateringstechniek toont aan dat de goudafzettingen zijn gevormd samen met korstgesteente dat rechtstreeks uit de mantel onder Zuid-Afrika komt. De gebeurtenis van deze omvang lijkt uniek te zijn in de geologische geschiedenis van de aarde.
Jason Kirk, Joaquin Ruiz en John Chesley van de UA, John Walshe van de Australische Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation, en Gavin England van de Universiteit van Edinburgh doen hierover verslag in het nummer van 13 sept. van Science.
Het Witwatersrand goud is gevonden in een sedimentair bekken. Maar over de ouderdom en de oorsprong van het goud is heftig gediscussieerd. Eén theorie stelt dat het goud door sedimentaire processen in het bekken is terechtgekomen. Een tegenstrijdige theorie stelt dat het goud door hydrothermale vloeistoffen, het equivalent van hete bronnen uit de bovenste continentale korst, naar boven is gekomen.
De nieuwe resultaten bevestigen dat de Witwatersrand-goudafzettingen “placer” afzettingen zijn die miljoenen jaren geleden door oude rivieren samen met zand en slib naar het Witerwatersrand-bekken werden gevoerd, toen een groot meer dat mogelijk afkomstig was van granietbergen in het noorden en zuidwesten. Na verloop van tijd en onder druk stolden de goudhoudende sedimenten tot gesteente en vormden de rijke goudhoudende riffen van Zuid-Afrika’s ‘gouden boog’, die sinds hun ontdekking in 1886 zijn gedolven.
De nieuwe bevindingen van de UA-wetenschappers bevestigen dat het goud zich eerst in oudere gesteenten heeft gevormd, gesteenten die zijn ontstaan toen opstuwende mantel een groot stuk Zuid-Afrikaanse continentale korst vormde, het Kaapvaalkraton genaamd. Kratons zijn gebieden van de aardkorst die in de loop van de tijd tektonisch stabiel zijn gebleven. Het Kaapvaalkraton is een van de oudste die bekend zijn.
Later is het goud verweerd en opnieuw geconcentreerd in de Witwatersrand paleolake sedimenten.
Kirk bestudeert de ouderdom en de omvang van goudafzettingen over de hele wereld voor een promotie aan de UA in de geowetenschappen. Hij gebruikt een rhenium-osmium isotoop goud-dateringstechniek die is ontwikkeld door Ruiz in het NTIMS laboratorium van de universiteit.
Ruiz, decaan van het UA College of Science en hoogleraar geowetenschappen, speelde een belangrijke rol bij de ontwikkeling van de Negative Thermal Ionization Mass Spectrometer (NTIMS) met een subsidie van de W. M. Keck Foundation. Het laboratorium is een van de weinige in zijn soort ter wereld.
“Dit is precies het soort onderzoek dat ik voor ogen had toen ik het laboratorium aan het bouwen was,” zei Ruiz. “De analytische mogelijkheden van het W.M. Keck Laboratorium zijn van dien aard dat we door zullen gaan met het ontdekken van aspecten van hoe de Aarde werkte, vragen waar we voorheen alleen maar van konden dromen.”
Goud en andere mineralen bevatten een zeldzaam chemisch metaalelement dat rhenium wordt genoemd. Rhenium-187 is de radioactieve vorm van het element. NTIMS dateert mineralen direct door het aantal rhenium-187 en osmium-187 atomen te tellen. Rhenium-187 heeft een halveringstijd van 45 miljard jaar, oftewel ongeveer 10 maal de leeftijd van ons zonnestelsel. Het vervalt in osmium-187. Door de verhouding tussen het aantal radioactieve rhenium-187-atomen en het aantal osmium-187-dochteratomen te bepalen, kunnen wetenschappers dus direct berekenen wanneer de mineralen zijn gevormd.
“Een van de redenen waarom ik denk dat onze resultaten zo belangrijk zijn, is dat het rhenium-osmium systeem direct op goud kan worden gebruikt, en ons ook kan vertellen of het goud uit de mantel of de korst kwam,” zei Kirk.
Er is relatief meer rhenium dan osmium in de aardkorst, maar relatief meer osmium dan rhenium in de aardmantel.
“Witwatersrand heeft een duidelijke signatuur van de aardmantel,” zei Kirk. “Het is mogelijk dat deze signatuur zo groot is omdat de aardmantel 3 miljard jaar geleden op deze plek heter was, en rijker aan goud, vergeleken met recentere afzettingen.”
Mensen zijn, begrijpelijk, zeer geïnteresseerd in waarom Zuid-Afrika zo gezegend is met goud. De Witwatersrand goudvelden hebben sinds 1886 voor een half triljoen dollar aan goud opgeleverd.
“Naar schatting moet er nog een half miljard dollar aan goud worden gedolven, en dat is veel geld,” zei Kirk.
De Witwatersrand goudvelden liggen binnen de rode cirkel, aan het uiteinde van de rode pijl, en het Kaapvaal kraton ligt binnen de groene cirkel, aan het uiteinde van de groene pijl, op deze kaart.
UA-promovendus Jason Kirk met behulp van NTIMS, een instrument dat hij en anderen gebruiken om goud direct te dateren.
1 van 5
Door het groene gemetamorfoseerde conglomeraatgesteente dat met een nikkel voor de schaal is afgebeeld op de foto hierboven, lopen kruiselings goudlagen, samen met een goudmonster. Dwarse goudlagen lopen door het groene gemetamorfoseerde conglomeraatgesteente dat op de bovenstaande foto met een nikkel voor de schaal is afgebeeld, samen met een goudmonster.
2 van 5
Kirk in het NTIMS lab3 van 5
Jason Kirk4 van 5
UA-promovendus Jason Kirk met behulp van NTIMS, een instrument dat hij en anderen gebruiken om goud direct te dateren.5 van 5
Vorige Volgende
Delen
Topics
Wetenschap en Technologie