Alkali-Element geochemistry and SWIR spectroscopy and vectors to orogenic gold mineralization in the Pataz Batholith, Peru

Diep onder de grond, waar het zonlicht nooit reikt, laat goud zich niet altijd aankondigen met een glinsterende ader. In veel van de meest significante goudvoorraden ter wereld is het metaal verborgen in smalle, gebroken scheuren in het gesteente, zo ongelijkmatig verspreid dat een enkele boorproef een fortuin kan tonen, terwijl de proef direct daarnaast niets laat zien. Het vinden van deze verborgen schatten vereist meer dan alleen zoeken naar het goud zelf; ontdekkingsreizigers moeten leren de subtiele littekens te lezen die zijn achtergelaten door de hete, mineraalrijke vloeistoffen die het goud naar zijn rustplaats hebben gedragen. Deze vloeistoffen veranderen het omringende gesteente, veranderen de chemische samenstelling en de mineralen die het bevat, lang voordat het goud zelfs wordt aangetroffen. Decennialang hebben geologen geprobeerd deze chemische en minerale veranderingen in kaart te brengen om te voorspellen waar het goud ligt, maar de signalen zijn vaak zwak, inconsistent of misleidend. De uitdaging is om het ware pad van de goudvormende vloeistoffen te onderscheiden van de achtergrondruis van de natuurlijke geologie van de Aarde.

In de ruige hooglanden van Noord-Peru, binnen een massief lichaam van oud gesteente dat bekend staat als de Pataz-batholiet, heeft een team van onderzoekers een nieuwe manier ontwikkeld om deze geologische aanwijzingen te lezen. Ze richtten zich op twee specifieke boorgaten die diep in de aarde sneden, waarbij ze een enorme hoeveelheid gegevens verzamelden uit de gesteentecores die zij extraheerden. In plaats van te vertrouwen op één enkele indicator, combineerden ze drie verschillende soorten bewijs: de chemische vingerafdrukken van specifieke elementen, de minerale samenstelling onthuld door licht, en de werkelijke goudinhoud. Door deze draden samen te weven, ontdekten ze een consistent patroon dat rechtstreeks naar het goud wijst, wat een duidelijker kaart biedt voor toekomstige exploratie dan enige enkele methode alleen zou kunnen bieden.

De onderzoekers begonnen met het onderzoeken van de gesteentecores uit twee diepe boorgaten, waarvan de ene meer dan 680 meter diep was en de andere bijna 1.000 meter. Ze wisten dat de hete vloeistoffen die het goud afzetten, ook andere elementen transporteerden, zoals rubidium en cesium, die de neiging hebben zich aan bepaalde mineralen zoals witte mica te hechten terwijl de vloeistoffen afkoelen. Ze wisten ook dat deze vloeistoffen vaak andere elementen wegwassen, waardoor een chemische onbalans achterblijft. Om dit te volgen, maten ze de concentraties van deze elementen en berekenden ze ratio's die zouden benadrukken waar de vloeistoffen het meest actief waren geweest. Ze vergeleken deze chemische signalen met de achtergrondniveaus die werden gevonden in het onveranderde gesteente ver van het goud.

Gelijktijdigig gebruikte het team een gespecialiseerd handbediend apparaat dat licht op het gesteenteoppervlak schijnt en meet hoe dit terugkaatst. Deze techniek, bekend als kortgolvige infraroodspectroscopie, werkt als een vingerafdrukscanner voor mineralen. Verschillende mineralen absorberen licht bij specifieke golflengten, waardoor het apparaat ze kan identificeren, zelfs wanneer ze met het blote oog identiek lijken. De onderzoekers gebruikten dit instrument om te tellen hoeveel witte mica en chloriet aanwezig was in elk deel van de boorkern. Witte mica is een veelvoorkomend mineraal dat vaak ontstaat wanneer hete vloeistoffen het gesteente veranderen, terwijl chloriet een groen mineraal is dat meestal verschijnt in gebieden die verder verwijderd zijn van de hoofdgoudafzetting.

Wanneer het team hun chemische gegevens over hun minerale kaarten legde, kwam er een duidelijk verhaal naar voren. In het eerste boorgat was er een specifieke corridor van gesteente, die zich uitstrekte van ongeveer 515 meter tot 587 meter diepte, waar alles perfect op één lijn lag. In deze zone waren de ratio's van rubidium en cesium aanzienlijk hoger dan de achtergrond, wat duidt op een sterke chemische signatuur van de goudvormende vloeistoffen. Tegelijkertijd nam de hoeveelheid witte mica scherp toe, terwijl de hoeveelheid chlorite daalde. Dit gebied was ook waar het goud werd gevonden, met concentraties die opliepen tot 31 delen per miljoen in een klein interval, en arsenic-niveaus die in tandem stegen. De chemische verrijking en de minerale veranderingen vonden niet alleen plaats nabij het goud; ze vonden plaats op exact dezelfde plek, wat een robuust signaal creëerde dat niet genegeerd kon worden.

Het tweede boorgat vertelde een iets ander verhaal, maar een dat hetzelfde principe bevestigde. Hier werd het goud in een meer verspreid patroon gevonden, maar de meest significante concentratie, met een mediaan goudniveau van 1,70 delen per miljoen, bevond zich in een zone waar een specifiek type witte mica, genaamd fengiet, overweldigend dominant was. In dit gat waren de chemische gegevens niet voor elk deel beschikbaar, maar het minerale patroon hield nog steeds stand: waar het goud het rijkst was, werd het gesteente gedomineerd door deze specifieke witte mica, en de groene chloriet was schaars. De onderzoekers ontdekten dat het kijken naar witte mica alleen niet voldoende was om een vondst te garanderen, aangezien dit mineraal ook in andere contexten kan voorkomen, maar wanneer het optrad samen met de juiste chemische ratio's en een daling in chloriet, werd het een krachtige voorspeller.

De studie betoogt expliciet tegen het idee dat enige enkele meting voldoende is om goud te vinden. De onderzoekers toonden aan dat het vertrouwen op enkel de chemische ratio's misleidend kon zijn, aangezien sommige gesteenten van nature hoge niveaus van bepaalde elementen bevatten zonder dat er goud aanwezig is. Evenzo bewijst het vinden van witte mica alleen niet de aanwezigheid van goud, omdat het ook door andere geologische processen gevormd kan worden. De doorbraak van dit werk is de demonstratie dat de convergentie van deze signalen juist is wat ertoe doet. Het goud wordt gevonden waar de chemische verrijking, de toename van witte mica en de afname van chloriet allemaal tegelijkertijd plaatsvinden. Deze gecombineerde aanpak filtert de valse alarmen eruit en benadrukt het ware pad van de mineraliserende vloeistoffen.

De bevindingen zijn specifiek voor de geologie van het Pataz-district en de onderzochte boorgaten, wat betekent dat de exacte cijfers niet blindelings naar andere delen van de wereld gekopieerd kunnen worden zonder aanpassingen. Echter, de methode zelf biedt een betrouwbaar kader voor diepe exploratie. Door chemische analyse te integreren met snelle minerale identificatie, kunnen geologen nu onderscheid maken tussen de verre, zwakke echo's van een goudsysteem en de sterke, nabije signalen die aangeven dat het ertslichaam nabij is. Deze geïntegreerde aanpak biedt een preciezere manier om booractiviteiten te sturen, waardoor de onzekerheid die de zoektocht naar diepe, verborgen goudvoorraden al lang teistert, wordt verminderd. De onderzoekers concluderen dat de toekomst van exploratie niet ligt in het zoeken naar een enkele 'magic bullet', maar in het luisteren naar het koor van geologische aanwijzingen die, wanneer ze samen worden gehoord, de locatie van de schat onthullen.