Zəlzələlər saniyələrə nəhəng qızıl külçələri yaradır

Qızıl mədənindən çıxarılmış ağ kvars parçasını sındırdığınız zaman içində parlaq metal izləri görə bilərsiniz. Bir əsrdən artıqdır ki, geoloqlar belə səhnələrə baxaraq "qızıl bura isti su ilə gəlib" deyirdilər. Onlar hesab edirdilər ki, super isti mayelər qaya çatlarından keçərək həll olunmuş qızılı daşıyıb və şərait dəyişəndə onu geridə qoyub. Bu fikir bir çox şeyi izah etsə də, çətin bir sual doğurur: bu mayelər adətən suyun həcmi ilə müqayisədə yalnız cüzi miqdarda qızıl daşıyır, bəs bu cür məhlul əksərən reaksiyaya girməyən bir mineral olan kvarsın içində necə böyük külçələr qoya bilər? Bu tapmaca hələ də geoloqları düşündürür.

Elektrikli Kvars və Qızılın Yaranması

Monash Universitetindən geoloq Kristofer Voysi, CSIRO və Avstraliya Neytron Səpələnmə Mərkəzi (ANSTO) ilə birlikdə, zəlzələlər zamanı yaranan elektrik enerjisinin kvars damarlarında qızılın əmələ gəlməsinə kömək edə biləcəyi barədə yeni bir fərziyyə irəli sürdülər. Onlar bu mineralın piezoelektriklik adlanan xüsusiyyətinə diqqət yetirdilər. Kvars kristalı sıxıldıqda, əyildikdə və ya büküldükdə, onun atom quruluşu müsbət və mənfi yükləri ayıracaq qədər dəyişir. Nəticədə kristalın üzərində gərginlik yaranır. Eyni effekt kvars saatlarını işlətsə də, orada kiçik elektrik dövrələri ilə dəqiq şəkildə idarə olunur.

Qızıl yataqlarının yerləşdiyi çat zonalarında çox sayda kvars damarı mövcuddur. Zəlzələlər zamanı bu mineralda yığılan gərginlik boşalır, nəticədə piezoelektrik yüklər yaranır və yox olur. Komanda sadə, lakin yoxlanıla bilən bir sual qoydu: bu gərginliklər elektronları hərəkətə gətirmək, qızılı məhluldan ayırmaq və onu birbaşa kvars səthlərinə bağlamaq üçün kifayət qədər güclüdürmü?

Laboratoriyada Zəlzələlər, Kvars və Qızıl

Bu fərziyyəni araşdırmaq üçün alimlər bir sıra nəzarətli laboratoriya təcrübələri apardılar. Onlar kvars parçalarını, yerin dərinliklərindəki hidrotermal mayelərə bənzər, həll olunmuş qızıl ehtiva edən məhlullara yerləşdirdilər. Daha sonra zəlzələnin qəfil itələmə və çəkmə hərəkətini təqlid etmək üçün bu mineralı mexaniki olaraq gərginləşdirdilər və kristal səthlərini yüksək ayırdetmə qabiliyyətli mikroskoplarla tədqiq etdilər. Nəticədə metal qızıl əmələ gəldi: kvars dənələrinin üzərində parlaq ləkələr, nanozərrəcik yığınları və kiçik psevdo-altıbucaqlı kristallar müşahidə olundu. Bu formalar, həll olunmuş qızıl ionlarının elektron qəbul edərək səthdə bərk metala çevrildiyi elektrokimyəvi çöküntüdən gözlənilən nəticələrlə üst-üstə düşür.

Alimlər həmişə metaldan təmiz kvars istifadə etmək əvəzinə, artıq bir qədər qızıl ehtiva edən kvarsla da işə başladılar. Bu şəraitdə, kiçik qızıl dənələri sistemdə keçirici rolunu oynadı. Gərginlik bu mineralda elektrik sahəsi yaratdıqda, metal dənələri sahəni öz ətraflarında cəmləşdirdi, beləliklə yeni qızıl nanozərrəcikləri köhnələrinin üzərində və ətrafında böyüyərək halələr və sıx yığınlar əmələ gətirdi. Elektrik yükləri qızılı məhluldan "ələyərək" ayırır, beləliklə təzə metal kvars səthini örtür və yataqları qalınlaşdırır.

Toxumdan Külçəyə

Hətta kiçik bir qızıl "toxumu" yarandığı halda belə, həmin dənə hər gərginlik hadisəsi zamanı daha çox qızılın çökməsi üçün üstünlük verilən yerə çevrilir. Kvars elektrik izolyatoru kimi çıxış edərək elektronların daxilində asanlıqla hərəkət etməsinə mane olur, bu da külçə böyüməsinə sıfırdan başlamağı çətinləşdirir. Qızıl isə elektriyi yaxşı keçirir. Kiçik bir keçirici dənə yarandığı anda, o, elektrik sahəsini öz səthində cəmləşdirir və elektronların lazım olan yerdə səmərəli şəkildə hərəkət etməsinə imkan verir. Reaksiyalar davam etdikcə, sistem "varlı daha varlı olur" modelini inkişaf etdirir: bir çox kiçik parçalar əvəzinə daha az, daha böyük qızıl hissələri əmələ gəlir.

Digər təcrübə seriyasında, komanda kvarsı qızıl nanozərrəcikləri ilə dolu bir mayeyə batırdı. Onlar bu mineralı gərginləşdirdikdə, hissəciklər artıq mayedə bərabər şəkildə yayılmadı. Onlar sürükləndi, toplandı və birbaşa kvars səthində daha böyük yığınlar halında birləşdi. Tədqiqatın həmmüəllifi, Monash Universiteti Yer, Atmosfer və Ətraf Mühit Məktəbinin professoru Endi Tomkins: "Nəticələr heyrətamiz idi", - dedi. Tomkins izah etdi ki, "gərginləşmiş kvars yalnız səthində elektrokimyəvi qızıl çökdürmədi, həm də qızıl nanozərrəcikləri əmələ gətirdi və topladı." "Qeyri-adi olaraq, qızıl yeni dənələr əmələ gətirmək əvəzinə mövcud qızıl dənələrində çökməyə meylli idi." Bu davranış göstərir ki, gərginləşmiş kvars ətrafındakı elektrik sahələri, mobil qızıl hissəciklərini hətta davamlı bir dənə halına gəlmədən əvvəl belə toplayıb cəmləşdirə bilir.

Real Kvars Damarlarında Gərginliklər

Belə damarlarla dolu və qızıl ehtiva edən mayelərlə əhatə olunmuş bir çat zonasında, hər zəlzələ sistemi qısa müddətə elektrokimyəvi hüceyrəyə çevirir. Bəzi kvars səthlərində elektronlar toplanır və həll olunmuş qızıl növləri bu elektronları qəbul edərək metal qızıla çevrilir. Digər səthlərdə isə tamamlayıcı reaksiyalar baş verir və mayedəki yüklü ionlar yükləri tarazlaşdırmaq üçün hərəkət edir. Hər "sıxılma" – yəni hər zəlzələ – kvarsı bir qədər yükləyir və mövcud dənələrin üzərinə və ya yeni nüvə yaranma nöqtələrinə kiçik miqdarda qızıl çökdürməsini təmin edir.

Kvars və Zəlzələlərdən Qızıl

Bu elektrik mexanizmi qızılın əmələ gəlməsinin klassik modellərini əvəz etmir. İsti, qızıl ehtiva edən mayelər hələ də uyğun temperatur və təzyiqlərdə çatlaqlardan keçməlidir. Yeni tədqiqat əlavə bir mərhələni qeyd edir: zəlzələlər zamanı yaranan piezoelektrik gərginliklər qızılın böyüməsini kvarsın müəyyən nöqtələrinə, xüsusilə də artıq metal mövcud olduğu yerlərə fokuslayır.

Dünyanın ən böyük qızıl külçələrinin əksəriyyəti, insan tarixində hasil edilmiş qızılın təxminən dörddə üçünü təmin edən orogen qızıl sistemlərindəki kvars damarlarından gəlir. Bu yataqların bir çoxunda mədənçilər hər yerə səpələnmiş nazik bir qızıl qatı əvəzinə qalın damarlarda böyük metal parçalarına rast gəlirlər. Doktor Voysi belə nəticəyə gəldi: "Əslində, kvars təbii bir batareya kimi çıxış edir, qızıl isə elektrod rolunu oynayır və hər seysmik hadisə ilə daha çox qızıl yavaş-yavaş toplanır." Bu tədqiqat göstərir ki, seysmik fəaliyyət, geoloji zaman ərzində kvarsı yükləyib boşaltmaqla, qızıl və kvars arasındakı sıx əməkdaşlığı və təbiətin xüsusilə ağır külçələr yaratdığı nadir halları izah etməyə kömək edir.

24 saat