地震で巨大な金塊が生まれるかもしれない。

米国の科学誌「サイエンティフィック・アメリカン(Scientific American)」のケイト・グラハム・ショー(Kate Graham-Shaw)は2024年09月02日に、科学者は地震の圧力によって大きな金塊が形成される可能性があると提唱している。

また、日本では九州の火山地帯で金の含有量が高いことを提唱していた。

銀行の金庫室に積み上げられた純金の延べ棒、今夏のオリンピックのメダルに施されたメッキの層、あるいはあなたの金のジュエリーでさえ、地震によってその存在が明らかになった可能性がある。地震中に地殻プレートが動くことで生じる応力と歪みが化学反応を引き起こし、極小の金粒子が凝集して大きな塊になる可能性があると、新たな研究が示唆している。

「最大の発見は、新たな金形成プロセスを示し、非常に大きな金塊がどのように形成されるのかを説明することです」と、オーストラリアのモナッシュ大学の地質学者で、この研究の共著者であるクリス・ヴォイジー(Chris Voisey, a co-author of the study and a geologist at Monash University in Australia.)は語る。「これは常にちょっとした難問でした。特に、代替の金形成プロセスを裏付ける現場の証拠がないときはなおさらです。」

採掘される金の約75%は、地球の地殻で最も豊富な鉱物の1つである石英の塊の内部の亀裂に埋もれた鉱床から採掘されていると推定されています。地球化学者は、溶解した金が地球の地殻の中部から下部の層の流体に存在し、その流体が石英の亀裂に染み込む可能性があることを認識していました。しかし、含まれる流体の量によって溶解できる金が制限され、形成される金の塊のサイズが制限されるようでした。より大きな塊は説明が困難でした。専門家は、流体内の金のナノ粒子が石英内で凝集して大きな塊になる可能性があると理論づけていましたが、その仕組みは不明でした。溶解した金とは異なり、ナノ粒子は通常、亀裂の表面に蓄積して塊を形成するために必要な反応を開始するのに十分な化学エネルギーを持っていません。

2024年09月02日月曜日にネイチャー・ジオサイエンス(Nature Geoscience)誌に掲載されたこの新しい研究は、地震によって引き起こされる地質学的ストレスが「圧電性」と呼ばれる石英の特異な地球化学的特性を活性化し、その特性によってより大きな金塊の形成が可能になる可能性があることを示唆している。

圧電効果は1880年代から知られていた。これは基本的に、機械的ストレスを受けたときに材料が電荷を生成する能力である。マイク、音楽付きグリーティングカード、インクジェットプリンターなど、多くの日用品がこの効果を利用しており、サトウキビから骨まで、物質に自然に発生する。

石英がこの効果を経験できるのは、その構造による。
石英は、正に帯電したシリコン原子と負に帯電した酸素原子の繰り返しパターンで構成されている。

石英が引き伸ばされたり圧縮されたりすると、これらの原子の配置が変わり、電荷が非対称に分散される。負電荷と正電荷が石英のさまざまな領域に蓄積し、電界を作り出して材料の電気状態を変える。

クリス・ボイジーと、歴史的に金が豊富なメルボルンの地域にあるモナシュ大学(Monash University)の同僚たちは、この変化した電気状態によって、液体中の金ナノ粒子が石英表面と相互作用するのに必要なエネルギーが低下し、以前は不可能だった化学反応が起こり、ナノ粒子がくっついて蓄積できるようになると考えた。

この考えを検証するため、研究者らは地震のような力を受けたときに石英が生成できる電界をモデル化した。次に、溶解した金ナノ粒子とその他の金化合物を含む液体に石英鉱物結晶を入れ、地震波のような力を受けると、石英がナノ粒子の蓄積を活性化させるのに十分な電圧を生成できることを発見した。

この研究結果は、地球の地殻にある少なくとも一部の大きな金塊、特に「造山性」鉱床、つまり2つの地殻プレートが衝突して互いに折り重なって山脈を形成した可能性のある場所で見られる金塊の形成に関与しているかもしれないという興味深いメカニズムを示唆しています。

「断続的な地震がこれらの重要な「造山性」金塊鉱床の形成に重要な役割を果たすことは間違いないようです」と、この研究には関与していないコンサルタント地質学者のジェームズ・サンダース(James Saunders)は言う。サンダースは、将来の研究でこのプロセスの詳細、たとえば、このような鉱床を引き起こすには圧電性を引き起こす地震力がどのくらい長く続く必要があるか、また、理論的には特定の地震がすべての亀裂に同じストレスと歪みを引き起こすにもかかわらず、なぜ1つの地域の石英鉱物の亀裂の一部にのみ大きな金塊鉱床が発生する可能性があるのか​​などについてさらに調べてほしいと述べている。サンダースは、「これは素晴らしいアイデア/仮説だと思います。」「さらに評価してもそれが成り立つかどうか興味があります。」と述べています。

非常に大規模な圧電性の研究は難しいかもしれないと、コルゲート大学の地質学者オーブリーヤ・アダムス(Colgate University geologist Aubreya Adams)は言う。アダムスもこの研究には関わっていない。「地質学者たちは現在、地殻内の時間と場所によって応力(または圧力)が3Dでどのように変化するかを定量化しようと懸命に取り組んでいます」とアダムスは言う。「これは実験室では簡単に測定できますが、地殻内で定量化するのははるかに困難です。」

クリス・ヴォイジーと彼のチームは、異なる圧力や温度をテストするなど、実験パラメータを拡張して理論をさらに探究するつもりだ。「これはまさにこの技術の『パイロットスタディ』です。」「ですから、どこまで進むのか楽しみです。」と彼は言う。

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https://www.nationalgeographic.com/science/article/gold-nugget-earthquake-electricity
https://www.natureasia.com/ja-jp/earth-env/research/15009
https://www.scientificamerican.com/article/earthquakes-may-forge-large-gold-nuggets/
https://www.science.org/content/article/shake-rattle-and-gold-earthquakes-may-spark-gold-formation