Connu depuis bien longtemps, l’or demeure toutefois un minéral mystérieux, notamment en ce qui concerne la formation des pépites tant convoitées. Si l’on sait qu’il est question de fluides circulant dans des veines de quartz, aucune hypothèse ne permettait jusqu’à présent d’expliquer leur formation. Une nouvelle étude propose cependant une approche totalement nouvelle !
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Si l'or a rendu fous les orpailleurs de l'ouest américain, ce précieux métal jaune fait également tourner en bourrique les scientifiques depuis de nombreuses années. Et pour cause : les processus de formation des pépites d’or restent encore très mal compris.
L'explication la plus courante est que l'or précipite lorsque des fluides chauds riches en eau circulent à travers les fractures de la croûte terrestre. Les particules d'or seraient ainsi capturées sous forme de minuscules paillettes au passage au sein des veines de quartz. Mais cette théorie ne permet toutefois pas d'expliquer la formation de pépites de plus grandes tailles. La concentration en or des fluides est en effet trop faible pour expliquer la formation de ces amas plus gros.
Le phénomène de piézoélectricité du quartz
Une équipe de chercheurs pourrait cependant avoir trouvé la solution. Celle-ci implique deux éléments nouveaux qui n'étaient jusqu'à présent pas considérés pour la formation des pépites d'or : les tremblements de terretremblements de terre et l'électricité !
Dans la revue Nature Geoscience, les auteurs expliquent que tout repose sur un phénomène physiquephysique : la piézoélectricité.
Certains matériaux possèdent en effet la capacité à se polariser électriquement lorsqu'ils sont soumis à une contrainte mécanique. C'est notamment le cas du quartz qui va ainsi générer une charge électrique lorsqu'il est comprimé ou étiré. Un phénomène découvert en 1880 par les frères Pierre et Jacques Curie et qui est toujours utilisé très couramment... dans toutes les montres à quartzmontres à quartz !
Aujourd'hui, on comprend le mécanisme qui est derrière la piézoélectricité du quartz. Ce minéral est en effet composé d'un schéma répétitif d'atomesatomes de siliciumsilicium (chargés positivement) et d'oxygène (chargés négativement). La déformation induite par une pressionpression ou un étirement mécanique va ainsi modifier cet arrangement atomique, créant une dispersion asymétriqueasymétrique au niveau des charges. Un champ électriquechamp électrique est ainsi généré qui va modifier l'état électrique du minéral.
Une pression d’origine tectonique
Mais quel rapport avec l'or ? Pour comprendre, il faut se souvenir que le quartz est un minéral très présent dans la croûte terrestre, notamment au niveau des fractures où s'appliquent d'importantes contraintes tectoniques. La question était donc de savoir comment le quartz réagissait-il dans ce contexte particulier, où de formidables forces sont libérées lors des tremblements de terre. Pour le savoir, les chercheurs de l'Université de Monash en Australie ont réalisé des expériences en laboratoire, en faisant notamment intervenir un fluide contenant de l'or dissout sous forme de nanoparticulesnanoparticules.
Les scientifiques ont ainsi observé que, sous l'effet de la contrainte appliquée par des ondes sismiques, le quartz était capable de produire un voltage suffisant permettant d'abaisser l'énergieénergie nécessaire aux nanoparticules d'or pour interagir avec sa surface. Les nanoparticules ont ainsi commencé à se coller et à s'accumuler sur le minéral. Un phénomène qui n'était pas observé sans l'apport de contrainte mécanique.
L'idée est donc qu'au fil du temps, et de la répétition des tremblements de terre, entre autres dans les chaînes de collision, ce processus puisse permettre la formation de pépites d'or. Une approche totalement nouvelle qui demande maintenant à être testée à grande échelle. Une chose qui ne sera pas aisée. Il est en effet assez compliqué de définir avec précision comment la contrainte varie dans un environnement en 3D au sein de la croûte, comme le soulignent des géologuesgéologues dans un article du Scientific American. Et donc encore plus compliqué d'estimer l'impact de l'effet piézoélectriqueeffet piézoélectrique du quartz au cœur d'une chaîne de montagne.
