L’oro è un metallo prezioso che ha sempre affascinato l’uomo. Dal Tesoro di Priamo alla leggenda di El Dorado, l’oro, considerato il più nobile dei metalli, è stato simbolo di splendore e ricchezza in molte civiltà. Storicamente, si sapeva che i depositi d’oro si formavano quando il metallo veniva trasportato disciolto da flussi di soluzioni acquose calde – fluidi idrotermali – fino a quando non si accumulava in alcune aree della crosta terrestre superiore. La recente scoperta di nanoparticelle d’oro in tali depositi minerali ha portato alcuni dubbi sulla validità del modello classico.
Ora, un articolo pubblicato sulla rivista del gruppo Nature Rapporti scientifici riapre il dibattito scientifico sulla validità dei modelli tradizionali per il trasporto di questo prezioso metallo in natura. Il nuovo studio rivela per la prima volta che le nanoparticelle d’oro esposte a fluidi idrotermali hanno la capacità di sciogliersi e produrre nanofusi d’oro a temperature inferiori (<500°C) rispetto alla temperatura di fusione dell'oro macroscopico (1064°C). Secondo questa scoperta, l'oro potrebbe essere rimobilizzato dai nanofusi d'oro nei fluidi acquosi, consentendo a più oro di essere trasportato in modo più efficiente per formare accumuli economicamente interessanti.
Lo studio è condotto da esperti della Facoltà di Scienze della Terra e dell’Istituto di Nanoscienze e Nanotecnologie (IN2UB) dell’Università di Barcellona, dell’Istituto Andaluso di Scienze della Terra (IACT-CSIC) e del Dipartimento di Mineralogia e Petrologia dell’Università di Granada. Ha anche la collaborazione dei Centri Scientifici e Tecnologici dell’UB (CCiTUB) e del Centro di Strumentazione Scientifica dell’Università di Granada (CIC).
Oro, il metallo nobile più prezioso
Nell’8th secolo, Jabir ibn Hayyan, il grande alchimista del mondo islamico, descrisse la purificazione dell’oro e l’ottenimento del mercurio puro dal cinabro. Nel 16th secolo, Georgii Agricolae De ortu & causis subterraneorum già stabilito come l’oro veniva trasportato nella crosta terrestre superiore come specie disciolta in fluidi idrotermali, soluzioni acquose calde — tra 50 e 500ºC — con caratteristiche che dipendono dal contesto geologico e dalla profondità a cui si trovano queste soluzioni acquose (generalmente di dell’ordine di chilometri sotto la superficie terrestre).
La maggior parte dei depositi d’oro del mondo sono stati formati da questo modo di trasporto. Tuttavia, l’oro può anche accumularsi quando i depositi auriferi primari vengono erosi una volta esposti alla superficie dai processi tettonici sulla terraferma, dando vita alle famose pepite d’oro che i cercatori trovavano lungo le rive dei fiumi al culmine della corsa all’oro.
Sebbene John Turkevich sia riuscito a sintetizzare nanoparticelle d’oro negli anni ’50, è stato solo quarant’anni dopo, all’inizio degli anni ’90, che sono state documentate nei depositi di oro naturale. Nello specifico, queste nanoparticelle sono state trovate in un tipo di deposito con alte concentrazioni di oro noto come bonanza type in Nevada (Stati Uniti). La scoperta di queste nanoparticelle ha supportato l’ipotesi che afferma che l’oro potrebbe essere trasportato come nanoparticelle sospese nel fluido piuttosto che come specie disciolta.
“Esiste un’ampia varietà di depositi d’oro idrotermali che dipendono da una serie di fattori. A livello globale, i più importanti sono i depositi d’oro orogenico, Carlin ed epitermale. Tuttavia, la caratterizzazione di questi fluidi mineralizzanti ha dimostrato che la loro capacità di dissolvere l’oro è molto bassa Indipendentemente dalla loro natura, questi fluidi non sono in grado di trasportare la quantità di oro necessaria per spiegare le mineralizzazioni aurifere, in particolare quelle molto ricche di oro del tipo bonanza”, osserva il professor Joaquín A. Proenza, del Dipartimento di Mineralogia, Petrologia e Geologia applicata.
“Pertanto, la formazione di depositi d’oro non può essere causata solo da fluidi idrotermali che trasportano oro disciolto”, afferma Proenza, membro del gruppo di ricerca sulle risorse minerarie per la transizione energetica (MinResET).
Quando le nanoparticelle d’oro si sciolgono
Questo studio descrive per la prima volta il processo di fusione delle nanoparticelle d’oro. “Questo processo è stato scoperto in campioni ricchi di oro provenienti dai depositi di Cu-Co-Ni-Au della regione Habana-Matanzas (Cuba), che mostrano una grande quantità di nanoparticelle d’oro. La nostra ricerca rivela come le nanoparticelle d’oro esposte ai fluidi idrotermali hanno la capacità di fondere e produrre nanofusi d’oro”, afferma Diego Domínguez-Carretero (UB), che è il primo autore dell’articolo e sta lavorando alla sua tesi di dottorato sotto la supervisione di Joaquín A. Proenza e Antonio García Casco (Università di Granada).
“Il nostro studio descrive per la prima volta l’intero processo di formazione delle nanoparticelle d’oro: in particolare, il rilascio delle nanoparticelle dal minerale in cui erano incluse, l’esposizione al fluido idrotermale e la successiva fusione, e infine la rimobilizzazione da parte delle nanofusioni immiscibili con il fluido idrotermale”, affermano i ricercatori.
Per ottenere questi risultati, il team ha applicato una combinazione di tecniche classiche (microscopia ottica e microscopia elettronica a scansione di emissione di campo) insieme ad altre tecniche più innovative (idro-separazione, fascio ionico focalizzato, microscopia elettronica a trasmissione ad alta risoluzione). Queste tecniche analitiche sono disponibili presso il CCiTUB, presso il Laboratorio di Microscopia Avanzata dell’Università di Saragozza e presso il CIC.
“Ad oggi – continuano – l’unico esempio di formazione di nanofusi d’oro ha richiesto altri elementi, come il bismuto (Bi), il tellurio (Te) o l’antimonio (Sb), che non sempre sono concentrati insieme all’oro in molti depositi minerali. Lo studio dettaglia per la prima volta la sequenza di trasformazione delle nanoparticelle d’oro in nanocristalli d’oro senza richiedere altri elementi, come Bi, Te o Sb.”
Secondo gli autori, “questo cambio di paradigma fornisce una migliore comprensione dell’origine dell’oro e, di conseguenza, aiuta a stabilire modelli genetici più realistici”. “Stabilire la genesi, cioè comprendere i complessi processi geologici coinvolti e i fattori che condizionano la formazione di un giacimento minerario, è un obiettivo essenziale per un geologo di giacimento minerario.”
“L’estrazione dell’oro, come qualsiasi altro tipo di estrazione, si nutre di questi modelli genetici per stabilire campagne di esplorazione per trovare nuovi depositi”, conclude il gruppo di ricerca. Si tratta di una linea innovativa a livello nazionale ed europeo, dedicata allo studio dell’influenza delle nanoparticelle metalliche nella formazione di depositi minerali critici, sviluppata in collaborazione con il ricercatore José María González Jiménez, dell’Istituto Andaluso di Scienze della Terra.
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