רעידות אדמה שוות זהב

מרבצי הזהב העיקריים בכדור הארץ, שמהם הגיע כמעט כל הזהב שבידי האדם, נמצאים בתוך "עורקים" של המינרל קווארץ. העורקים האלה התגבשו בתוך מערכות נרחבות של סדקים, שהתפתחו בעומק קרום כדור הארץ בעקבות נדידת היבשות. מחקר שהובילו חוקרים מאוסטרליה והתפרסם בכתב העת Nature, הראה שבניגוד לתהליכים גיאולוגיים "רגילים", הנמשכים אלפי או מיליוני שנים, עורקי הקווארץ האלה מסוגלים להיווצר בן רגע, בתוך עשיריות השנייה.

המינרל קווארץ המתגבש בסדקים שבקרום כדור הארץ שוקע מתוך מי תהום, שזרמו לסדקים לאחר היווצרותם. המים שבעומק קרום כדור הארץ נמצאים לרוב בטמפרטורות ובלחץ גבוהים במיוחד, ומכונים מים הידרותרמאליים. הודות ללחץ ולטמפרטורה הגבוהים, מים אלה עשירים בתרכובות וביסודות המומסים בהם. היסוד צורן (סיליקון) הוא אחד היסודות הנפוצים בכדור הארץ; יחד עם חמצן, הוא יוצר את המינרל קווארץ. צורן מתמוסס בקלות יחסית במים הידרותרמאליים, ומתגבש מתוכם במהירות כאשר הלחץ והטמפרטורה שלהם יורדים. מחקרים הראו שגם מתכות יקרות מתמוססות בקלות רבה יותר ככל שלחץ המים עולה, ולהפך: מתגבשות ושוקעות מתוך המים כאשר הלחץ שלהם קטן.

כל זה ידוע כבר שנים רבות, אך המחקר החדש מציע מנגנון חדש לאופן שבו גבישי המינרלים והמתכות נוצרים ושוקעים מתוך המים ההידרותרמאליים שבתוכם הם מומסים. מנגנון זה קשור לתופעה היוצרת את הסדקים בקרום כדור הארץ מלכתחילה – רעידות אדמה.

התאדות מיידית

רעידות אדמה מתרחשות בדרך כלל בעקבות תנועה פתאומית של לוחות סלע לאורך העתקים גיאולוגיים. העתק הוא "סדק" ארוך וישר בקרום כדור הארץ, שלאורכו מתרחשת תנועה של גוש סלע אחד ביחס לגוש סלע שני, הצמוד אליו. העתקים אינם ישרים באופן מושלם, וקיימות בהם סטיות שאינן מקבילות לכיוון הכללי של תנועת ההעתק. במהלך התנועה הנגדית של שני גושי הסלע, הסטיות האלה גורמות לפתיחה של חללים. עמקי הכנרת וים המלח, למשל, הם דוגמאות קיצוניות ל"חללים" כאלה, שנפתחו לאורך העתק ים המלח במהלך התנועה צפונה של עבר הירדן ביחס לישראל.

תנועת הסלעים משני עברי ההעתק עשויה להיות פתאומית, ולגרום לרעידת אדמה ולהיווצרות מיידית של סדקים (חללים) תת-קרקעיים. החוקרים פיתחו מודל ממוחשב המתאר את השינויים בקרום במהלך רעידת אדמה, ובדקו כיצד ההיווצרות המיידית של חללים בעקבות רעידת אדמה משפיעה על הלחץ המופעל על סלעים בעומק האדמה. התוצאות שהתקבלו היו מפתיעות.

החוקרים חישבו, למשל, שאם בעומק 11 קילומטרים תתרחש רעידת אדמה בעוצמה של 4 בסולם מגניטודה לפי מומנט, החללים שייווצרו יגרמו לירידת לחץ מקומית מ-290 מגה-פסקל ל-0.2 מגה-פסקל . בתוך חלקיק של שנייה, הלחץ מופחת לאלפית מעוצמתו המקורית (לשם השוואה, הלחץ האטמוספרי בגובה פני הים הוא 0.1 מגה-פסקל).

ירידה קיצונית כל-כך בלחץ גורמת למים המצויים בתוך הסלע לתופעה הנקראת בהנדסה כימית "אידוי בזק" (flash evaporation), שבמהלכה חלק מהמים מתאדים באופן מיידי והופכים לגז, והנוזל שנותר מתקרר באופן ניכר. לדברי החוקרים, התופעה מספיקה כדי לגרום לחומרים המומסים בתוך המים "ליפול" מהתמיסה ולהתגבש על דפנות הסדקים. לפי המודל, גם רעידות אדמה מזעריות בעוצמה 2, שמאות מהן מתרחשות ברחבי העולם מדי יום, מסוגלות לחולל ירידת לחץ מספיקה כדי לגרום לאידוי בזק של מי תהום.

עובי הגבישים המתפתחים על דפנות הסדקים בעקבות אירוע יחיד של אידוי הבזק הוא קטן ביותר. החזרתיות של התהליך, שמתרחש שוב ושוב לאורך הסדק הנפתח על פני עשרות ומאות אלפי שנים, היא מה שגורם לעורקי הקווארץ, ובתוכם הזהב, להגיע לעובי מרשים ובעל כדאיות כלכלית. מלבד החידוש המדעי שמציע המחקר, הוא גם בעל חשיבות יישומית, והוא עשוי לסייע בפיתוח של שיטות יעילות יותר לאיתור של מרבצי מתכות חדשים.