วิจัยพบ “แผ่นดินไหว” กระตุ้นให้เกิด “ก้อนทองคำ” ในสายแร่ควอตซ์ได้

“ทองคำ” หนึ่งในแร่ที่มีมูลค่ามากที่สุดในโลก สามารถก่อตัวขึ้นได้ในสายแร่ต่าง ๆ แต่มักพบในสายแร่ควอตซ์ (Quartz) มากที่สุด

ตามการประมาณการของสภาทองคำโลกระบุว่า ทั่วโลกมีการการขุดทองคำระหว่าง 2,500 ถึง 3,000 ตันต่อปี แต่ประมาณ 3 ใน 4 ของทองคำทั้งหมดที่ขุดได้มาจากสายแร่ควอตซ์

อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ตั้งข้อสังเกตมาหลายสิบปีแล้วว่า ทองคำจากสายแร่ควอตซ์มักเกิดขึ้นในลักษณะของ “ก้อนทองคำ” (Gold Nugget) มากกว่าสายแร่แบบอื่น แต่ไม่เคยทราบสาเหตุว่าทำไมจึงเป็นเช่นนั้น

AFP/ROBYN BECK

ล่าสุดงานวิจัยใหม่ที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Geoscience เมื่อวันที่ 2 ก.ย. ได้รายงานการค้นพบว่า “แผ่นดินไหว” คือสิ่งที่กระตุ้นให้มีการก่อตัวของก้อนทองคำขนาดใหญ่ในสายแร่ควอตซ์

ศาลอุทธรณ์ สั่งจำคุก 8 ปี “ครูไพบูลย์”ไม่รอการลงโทษ พรากผู้เยาว์ “เอ๋ มิรา”

คริส วอยซีย์ นักธรณีวิทยาจากมหาวิทยาลัยมอนแอชในออสเตรเลีย หัวหน้าทีมวิจัย กล่าวว่า “ทองคำก่อตัวในควอตซ์ตลอดเวลา สิ่งที่แปลกประหลาดคือ การก่อตัวของก้อนทองคำขนาดใหญ่ เราไม่รู้ว่ามันเกิดขึ้นได้อย่างไร ทองคำปริมาณมากก่อตัวขึ้นในที่เล็ก ๆ แห่งหนึ่งได้อย่างไร”

เขาเสริมว่า ของเหลวจากความร้อนใต้พิภพจะพาอะตอมของทองคำขึ้นมาจากใต้ทะเลลึกและชะล้างผ่านสายแร่ควอตซ์ ซึ่งหมายความว่า ในทางทฤษฎีแล้ว ทองคำควรจะกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอในรอยแยกของสายแร่ แทนที่จะกระจุกตัวกันเป็นก้อน

วอยซีย์และทีมวิจัยไขปริศนาการเกิดก้อนทองคำได้สำเร็จด้วยเบาะแส 2 ประการ ประการแรกคือ ก้อนทองคำก้อนใหญ่ที่สุดพบในแหล่งทองคำบนภูเขา ซึ่งเป็นแหล่งที่ก่อตัวขึ้นระหว่างแผ่นดินไหว

ประการที่สองคือ ควอตซ์เป็นแร่ที่มีคุณสมบัติเป็นเพียโซอิเล็กทริก (Piezoelectric) คือสามารถเปลี่ยนพลังงานเชิงกลที่มากระทำกับตัวแร่ ไม่ว่าจะเป็นแรงดัน ความเร่ง การสั่น ความเครียด หรือแรงกระทำอื่น ๆ ให้กลายเป็น “ประจุไฟฟ้า” ได้

นั่นทำให้ควอตซ์สามารถสร้างประจุไฟฟ้าของตัวเองเพื่อตอบสนองต่อความเครียดทางธรณีวิทยา เช่น ความเครียดที่เกิดจากแผ่นดินไหว ได้

นักวิจัยพบว่า แผ่นดินไหวทำให้หินแตกและดันของเหลวจากความร้อนใต้พิภพขึ้นไปในสายแร่ควอตซ์ ทำให้เต็มไปด้วยทองคำที่ละลายอยู่ในนั้น และในการตอบสนองต่อความเครียดจากแผ่นดินไหว แร่ควอตซ์จะสร้างประจุไฟฟ้าที่ทำปฏิกิริยากับทองคำพร้อมกัน ทำให้เกิดการตกตะกอนและแข็งตัว

ทองคำจะกระจุกตัวในจุดเฉพาะเนื่องจาก “ทองคำที่ละลายในสารละลายจะเกาะตัวบนเม็ดทองคำที่มีอยู่ก่อนแล้ว โดยพื้นฐานแล้ว ทองคำทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรดสำหรับปฏิกิริยาต่อไปโดยรับแรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากผลึกควอตซ์ที่อยู่ใกล้เคียง”

ซึ่งหมายความว่า ในแร่ควอตซ์ ทองคำจะแข็งตัวเป็นกลุ่มก้อนที่ขยายใหญ่ขึ้นตามแผ่นดินไหวแต่ละครั้ง ก้อนทองคำจากภูเขาขนาดใหญ่ที่สุดที่พบจนถึงปัจจุบันมีน้ำหนักประมาณ 60 กิโลกรัม

เพื่อทดสอบแนวคิดนี้ นักวิจัยได้จำลองผลกระทบของแผ่นดินไหวต่อผลึกควอตซ์ในห้องปฏิบัติการ พวกเขาจุ่มควอตซ์ลงในของเหลวที่มีทองคำ และจำลองคลื่นไหวสะเทือนเพื่อสร้างประจุไฟฟ้า

การทดลองยืนยันว่า “ภายใต้ความเครียดทางธรณีวิทยา ควอตซ์สามารถผลิตแรงดันไฟฟ้าที่มากพอที่จะตกตะกอนทองคำออกจากสารละลายได้”

การจำลองยังยืนยันด้วยว่า ทองคำจะแข็งตัวบนแหล่งทองคำที่มีอยู่ในสายแร่ควอตซ์ ซึ่งช่วยอธิบายการก่อตัวของก้อนทองคำขนาดใหญ่ได้

“ทองคำที่มีอยู่ก่อนในสายแร่กลายเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาหรือสายล่อฟ้า ที่ล่อทองคำชนิดอื่นมาเกาะติด นี่เป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้นมาก” วอยซีกล่าว

ผลที่ตามมาอย่างหนึ่งของการศึกษานี้คือตอนนี้ นักวิทยาศาสตร์สามารถสร้างก้อนทองคำขนาดใหญ่ในห้องแล็บได้แล้ว แต่วอยซีย้ำว่า “มันไม่ใช่การเล่นแร่แปรธาตุ คุณจะต้องมีทองคำในสารละลายยู่แล้ว จากนั้นคุณก็แค่ย้ายมันจากการอยู่ในของเหลวไปเกาะติดกับอย่างอื่น”

อย่างไรก็ตาม ผลการวิจัยนี้ไม่ได้ให้เบาะแสใหม่แก่บรรดานักธรณีวิทยาและบริษัทสำรวจว่าควรขุดหาก้อนทองคำที่ใด สิ่งที่ดีที่สุดที่สามารถทำได้ในตอนนี้คือ อุปกรณ์ที่ตรวจจับสัญญาณเพียโซอิเล็กทริกจากควอตซ์ แต่ “อุปกรณ์นี้สามารถบอกคุณได้ว่าสายแร่ควอตซ์อยู่ที่ไหน แต่ไม่สามารถบอกได้ว่ามีทองคำอยู่ในสายแร่ควอตซ์เหล่านั้นหรือไม่”

 

อ่านงานวิจัยฉบับเต็ม ที่นี่

เรียบเรียงจาก Live Science