Les tremblements de terre seraient à l'origine de la formation des pépites d’or

L'or a toujours été une denrée rare. Mais, ces jours-ci, trouver des pépites d'or n'est pas si compliqué. Une très grande partie de l'or existant dans le monde est miné à partir de veines de quartz, un minéral vitreux qui traverse de grandes parties de la croûte terrestre. Le processus géologique à l'origine de ces pépites d'or restait jusqu'à il y a peu un mystère.

Une nouvelle étude publiée dans la revue Nature Geoscience a apporté une réponse surprenante, mais convaincante : à l'origine de leur formation, il y aurait de l'électricité et des tremblements de terre.

Ces pépites doivent leur existence aux étranges propriétés électriques du quartz. Lorsqu'il est écrasé ou secoué, le minéral génère de l'électricité. Les particules d'or sont ainsi entraînées hors des fluides de la croûte terrestre. Les particules se cristallisent sous forme de grains d'or et, avec le temps, sous l'effet d'une stimulation électrique suffisante, ces grains se transforment en pépites.

« Si vous secouez du quartz, il génère de l'électricité. Lorsqu'il génère de l'électricité, il produit de l'or », explique Christopher Voisey, géologue à l'université Monash, en Australie, et auteur principal de l'étude. Les tremblements de terre sont la source de secousses la plus naturelle. Les expérimentations de l'équipe démontrent que les tremblements de terre peuvent produire des pépites d'or.

L'idée que les pépites d'or apparaissent grâce à l'électricité plutôt qu'à un processus géologique plus conventionnel est, à première vue, singulière. Mais « c'est complètement logique », estime Thomas Gernon, géoscientifique à l'université de Southampton en Angleterre, qui n'a pas pris part à cette étude. Les veines de quartz abritent un nombre disproportionné de pépites d'or et leur environnement subit de nombreux tremblements de terre.

TOILES D'OR

L'or est extrait d'une variété de dépôts géologiques, mais est fréquemment trouvé à l'intérieur des veines de quartz. De loin, les plaques de quartz d'albâtre peuvent ressembler à des toiles d'araignée brillantes qui s'entrelacent dans la roche. Les veines de quartz contenant de l'or se trouvent dans les parties de la croûte terrestre qui ont subi de fortes tensions et déformations dues à des événements tels que la formation de montagnes.

Ces zones tendues, déformées et fragmentées sont parsemées de failles. Lorsque les failles se rompent lors de tremblements de terre, des fluides géologiques chauds, contenant parfois des particules d'or, s'engouffrent dans les fissures, se refroidissent et forment des veines de quartz riches en or. « Ce sont normalement des milliers ou des dizaines de milliers d'impulsions de ce fluide qui arrivent lors des tremblements de terre et qui, au fil du temps, forment un gisement d'or orogénique », explique Voisey.

Il n'est pas surprenant que des particules d'or se retrouvent dans les veines de quartz. Mais à l'intérieur de ces veines, les mineurs ont tendance à trouver de grosses pépites d'or, plutôt que de minuscules grains disséminés un peu partout. « Comment peut-on obtenir des concentrations d'or aussi massives dans des veines de quartz ? », interroge Iain Pitcairn, géologue minier à l'université de Stockholm, en Suède, qui n'a pas participé à ces nouveaux travaux. « C'est étrange et difficile à expliquer ». Quelque chose doit forcer toutes les particules d'or à se placer à des endroits précis, mais quoi ?

Le quartz lui-même est assez étrange. C'est un minéral simple, composé uniquement de silicium et d'oxygène. Mais c'est aussi le seul minéral commun dont les cristaux n'ont pas de centre de symétrie, ce qui veut dire que sa structure est bancale. Cela signifie que, dans certaines conditions, la configuration électrique interne du quartz est également déséquilibrée, ce qui lui permet de faire quelque chose d'étrange : créer de l'électricité.

Le quartz ne produit pas d'étincelles par lui-même. Mais si vous appliquez une pression à un cristal de quartz, par exemple en le piétinant, il génère un champ électrique. Ce phénomène est connu sous le nom de piézoélectricité, piezo signifiant « pousser » en grec. « Plus la force exercée est importante, plus la réponse piézoélectrique est élevée », explique Voisey. « Si vous frappez un cristal de quartz assez fort pour qu'il se brise, vous obtiendrez la tension la plus élevée possible. »

La présence de pépites d'or dans les veines de minéraux piézoélectriques semblait suspecte pour Voisey, qui  ne pouvait pas croire à cette « incroyable coïncidence. »

DE L'ALCHIMIE MODERNE

Pour déterminer si les tremblements de terre étaient la force mystérieuse en jeu, Voisey et son équipe ont placé des plaques de quartz naturel pur dans des chambres scellées dans lesquelles se trouvaient des solutions liquides contenant de l'or. Certaines dalles ont été bousculées par une machine reproduisant les ondes sismiques d'un tremblement de terre. D'autres ont été laissées intactes pour servir de témoins. 

Une fois les fausses secousses calmées, Voisey a pris le quartz et l'a examiné à l'aide d'un puissant microscope. Elles étaient là : une multitude de particules d'or, scintillant à la surface.

Christopher Voisey avait depuis plusieurs années l'intuition que les tremblements de terre et les champs électriques pouvaient forger de l'or. Le fait de voir cette intuition confirmée empiriquement a été un moment exaltant. « Je suis devenu fou quand ça a marché », raconte-t-il. « J'en ai renversé ma chaise et je me suis mis à crier. J'ai vraiment explosé de joie. »

Comme il s'y attendait, le quartz tremblant a créé un champ électrique. Les particules d'or dissoutes dans la solution ont été entraînées hors de celle-ci et déposées sous forme de grains solides sur la surface du quartz. Mais ce n'est pas la fin de l'histoire. « La grande énigme est de savoir comme fabriquer de très grosses pépites d'or », explique Christopher Voisey.

Pour résoudre cette énigme, Christopher Voisey a soumis un autre morceau de quartz à sa machine reproduisant les tremblements de terre, mais cette fois, le quartz contenait déjà une petite pépite d'or. Lorsque cette plaque étincelante a été secouée, la pépite d'or a commencé à croître.

Puisque l'or est conducteur d'électricité, si des grains d'or sont déjà présents, ils agissent comme des électrodes vers lesquelles les particules d'or migrant hors de la solution sont préférentiellement attirées. Les grains et les pépites préexistants « deviennent un paratonnerre » pour le reste de l'or, explique Christopher Voisey.

Dans la nature, les veines de quartz contenant des pépites d'or ne sont probablement pas formées par un seul tremblement de terre, mais par une abondance de tremblements de terre. Après que les premiers tremblements de terre ont fait germer des grains d'or, d'autres tremblements de terre provoquent la cristallisation de particules d'or de plus en plus nombreuses sur ces grains, qui finissent par former des pépites.

« C'est élégant et c'est aussi très novateur », estime Pitcairn.

Il y a des siècles, l'idée que l'on puisse secouer du quartz ordinaire et produire de l'or relevait de l'alchimie. Cette étude montre que, bien que la nature soit capable d'actes magiques, il suffit d'avoir la bonne équipe et la bonne expérience pour révéler les ficelles du tour de magie en question. Et parfois, le secret semble être d'une simplicité désarmante.

« C'est presque trop propre, trop soigné », dit Christopher Voisey. « Mais j'en suis heureux. »