Varför hittas guldfyndigheter överhuvudtaget? Guld är berömt oreaktivt, och det verkar finnas få anledningar till att guld skulle koncentreras, snarare än jämnt utspridda över hela jordskorpan. Nu, en internationell grupp geokemister har upptäckt varför guld är koncentrerat tillsammans med arsenik, förklarar bildandet av de flesta guldfyndigheter. Detta kan också förklara varför många guldgruvarbetare och andra har varit i riskzonen för arsenikförgiftning. Detta arbete presenteras på Goldschmidt-konferensen, efter den senaste publiceringen.

Guld är uppskattat för sin renhet och stabilitet. Det är också sällsynt nog att behålla sitt värde – World Gold Council uppskattar att allt guld som någonsin utvunnits i världen skulle passa in i en kub på 20 x 20 x 20 meter. Dessutom, eftersom det är en av de mest inerta metallerna i hela det periodiska systemet, det reagerar inte lätt med andra ämnen. Så varför skulle guld samlas i tillräcklig mängd för att kunna utvinnas – med andra ord, varför finns guldfyndigheter?

En del guld finns som guldkorn, men en avsevärd mängd är bunden med mineraler. Guld är känt för att vara relaterat till järn- och arsenikhaltiga mineraler, såsom pyrit och arsenopyrit. Dessa mineraler fungerar ungefär som en svamp, och kan koncentrera guld upp till 1 miljon gånger mer än vad som finns någon annanstans i naturen, som i de varma källvattnen som transporterar guld. Detta guld blir kemiskt bundet i dessa mineraler, så det är osynligt för blotta ögat.

Det vetenskapliga teamet studerade verkan av de guldkoncentrerade mineralerna med hjälp av den intensiva röntgenstrålen som produceras av European Synchrotron (ESRF) i Grenoble i Frankrike, som kan undersöka de kemiska bindningarna mellan mineralet och guldet.

De fann att när mineralet berikas med arsenik, guld kan komma in i mineralstrukturer genom att direkt binda till arsenik (bildar, kemiskt sett, Au(2+) och As(1-) obligationer), vilket gör att guld kan stabiliseras i mineralet. Dock, när arsenikkoncentrationen är låg, guld kommer inte in i mineralstrukturen utan bildar bara svaga guld-svavelbindningar med mineralytan.

Ledande forskare, Dr Gleb Pokrovski, direktör de recherche på CNRS, GET-CNRS-University of Toulouse Paul Sabatier, sa, "Våra resultat visar att arsenik driver koncentrationen av guld. Denna arsenikdrivna guldpump förklarar hur dessa järnsulfider massivt kan fånga upp och sedan frigöra guld, så kontrollerar malmfyndigheten bildning och distribution. Rent praktiskt, det betyder att det kommer att göra det lättare att hitta nya källor till guld och andra ädla metaller, som binder till arsenikhaltiga järnsulfider. Det kan också öppna dörren för att kontrollera de kemiska reaktionerna, och om vi kan förbättra guldbearbetningen, vi kan återvinna mer guld."

Den nya modellen identifierar precis varför guld tenderar att hittas med arsenik. Dr. Pokrovski sa, "Det har varit känt i århundraden att guld hittas med arsenik, och detta har orsakat allvarliga hälsoproblem för guldgruvarbetare. Nu vet vi vad som händer på atomnivå, vi kan börja se om det finns något vi kan göra för att förhindra detta."

Den skadliga kopplingen mellan arsenik och guld är välkänd i Frankrike och på andra håll i världen, bland annat vid Salsignegruvan nära Carcassonne. Detta var en av Västeuropas största guldgruvor, och världens största arsenikproducent på en gång. Det stängde 2004, men miljökonsekvenserna av arsenikföroreningarna kvarstår fortfarande i regionen.

Dr Jeffrey Hedenquist, University of Ottawa, sa, "Geologer såväl som prospektörer har länge vetat att guld kan förknippas med arsenikrika mineraler, och under de senaste decennierna, andra har kvantifierat denna förening. Resultaten av Dr. Pokrovski och hans team hjälper nu till att förklara varför vi ser denna förening, orsakad av en atomär attraktion mellan guld och arsenik, med detta äktenskap ordnat efter strukturen av vissa mineraler."