Descrita la fusión de nanopartículas de oro en los fluidos que transportan este metal en la corteza terrestre

El oro es un metal precioso que siempre ha fascinado a la humanidad. Desde el tesoro de Príamo hasta la leyenda de El Dorado, el oro —considerado el más noble de los metales— ha sido símbolo de esplendor y riqueza en muchas civilizaciones. Tradicionalmente, se sabía que los depósitos de oro se formaban cuando el metal era transportado disuelto por flujos de soluciones acuosas calientes —fluidos hidrotermales— hasta que se acumulaba en algunas zonas de la corteza terrestre. El descubrimiento reciente de la existencia de nanopartículas de oro en este tipo de depósitos minerales ha puesto en duda la validez del modelo clásico.

Ahora, un artículo publicado en la revista Scientific Reports del grupo Nature abre de nuevo el debate científico sobre la validez de los modelos tradicionales de transporte de este metal precioso en la naturaleza. El nuevo estudio revela por primera vez que las nanopartículas de oro expuestas a fluidos hidrotermales tienen la capacidad de fundirse y producir nanofusiones de oro a temperaturas inferiores (<500 ºC) a la temperatura de fusión del oro macroscópico (1064 ºC). Según este descubrimiento, el oro podría ser movilizado mediante nanofusiones de oro en los fluidos acuosos, lo que permite transportar más cantidad de oro y de una manera más eficiente para formar acumulaciones con interés económico.

El trabajo está dirigido por expertos de la Facultad de Ciencias de la Tierra y del Instituto de Nanociencia y Nanotecnología (IN2UB) de la Universidad de Barcelona, del Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (IACT-CSIC) y del Departamento de Mineralogía y Petrología de la Universidad de Granada. Además, cuenta con la colaboración de los Centros Científicos y Tecnológicos de la UB (CCiTUB) y el Centro de Instrumentación Cientifica de la Universidad de Granada (CIC).

Oro, el metal noble más preciado

En el siglo VIII, Jabir ibn Hayyan, el gran alquimista del mundo islámico, describió la purificación del oro y la obtención de mercurio puro a partir del cinabrio. En el siglo XVI, la obra Georgii Agricolae De ortu & causis subterraneorum ya establecía cómo se transportaba el oro en la corteza terrestre como especies disueltas en fluidos hidrotermales, unas soluciones acuosas calientes —entre 50 y 500 ºC— con unas características que dependen del contexto geológico y de la profundidad en que se encuentran dichas soluciones acuosas (generalmente, del orden de kilómetros bajo la superficie de la Tierra).

La mayoría de los depósitos de oro de todo el planeta se han formado siguiendo este modo de transporte. Ahora bien, el oro también puede acumularse cuando se erosionan los depósitos primarios de este metal una vez son expuestos a la superficie por procesos tectónicos terrestres, lo que da lugar a las famosas pepitas de oro que los buscadores encontraban en los márgenes de los ríos en plena fiebre del oro.

Aunque John Turkevich logró sintetizar las nanopartículas de oro en los años cincuenta del siglo XX , no fue hasta cuarenta años después, a principios de los años noventa, cuando éstas se documentaron en depósitos auríferos naturales. En concreto, estas nanopartículas se hallaron en Nevada (Estados Unidos), en un tipo de depósito con grandes concentraciones de oro que se conoce como de tipo Bonanza. El descubrimiento de estas nanopartículas avaló la hipótesis de que el oro podría ser transportado como nanopartículas suspendidas en el fluido y no como especie disuelta.

«Existe una gran variedad de depósitos hidrotermales de oro en función de diversos factores. A escala mundial, los más importantes son los depósitos de oro orogénico, los de tipo Carlin y los epitermales. Sin embargo, la caracterización de estos fluidos mineralizantes ha dejado entrever que su capacidad para disolver oro es muy baja. Sean de la naturaleza que sean, estos fluidos son incapaces de transportar la cantidad de oro necesaria para explicar mineralizaciones auríferas, especialmente las muy ricas en oro de tipo Bonanza», detalla el profesor Joaquín A. Proenza, del Departamento de Mineralogía, Petrología y Geología Aplicada de la UB.

«Por lo tanto, la formación de los depósitos de oro no puede ser únicamente causada por fluidos hidrotermales que transportan el oro disuelto», explica Proenza, miembro del Grupo de Investigación de Recursos Minerales para la Transición Energética (MinResET).

Cuando las nanopartículas de oro se funden

Este estudio describe por primera vez el proceso de fusión de las nanopartículas de oro. «Este proceso ha sido descubierto en muestras ricas en oro procedentes de los depósitos de Cu-Co-Ni-Au de la región de Habana-Matanzas (Cuba), que presentan una gran cantidad de nanopartículas de oro. En nuestra investigación, se revela cómo las nanopartículas de oro expuestas a fluidos hidrotermales tienen la capacidad de fundirse y producir nanofundidos de oro», detalla Diego Domínguez‑Carretero (UB), que es el primer autor del artículo y realiza su tesis doctoral bajo la dirección de Joaquín A. Proenza y Antonio García Casco (Universidad de Granada).

«Nuestro estudio describe por primera vez todo el proceso de formación de las nanopartículas de oro: en concreto, la liberación de las nanopartículas del mineral en el que estaban incluidas, la exposición al fluido hidrotermal y posterior fusión, y finalmente, la removilización mediante nanofundidos auríferos inmiscibles con el fluido hidrotermal», explican los investigadores.

Para obtener estos resultados, el equipo ha aplicado una combinación de técnicas clásicas (microscopía óptica y electrónica de barrido con emisión de campo) junto otras técnicas más innovadoras (hidroseparación, haz de iones focalizados, microscopía electrónica de transmisión de alta resolución). Estas técnicas analíticas están disponibles en los CCiTUB, en el Laboratorio de Microscopías Avanzadas de la Universidad de Zaragoza y en el CIC. 

«Hasta ahora —continúan— el único ejemplo de formación de nanofundidos auríferos requería de otros elementos, como, por ejemplo, el bismuto (Bi), el telurio (Te) o el antimonio (Sb), que no siempre se concentran junto con el oro en muchos de los depósitos minerales. El trabajo detalla por primera vez la secuencia de transformación de nanopartículas de oro a nanofundidos de este metal noble sin requerir de otros elementos, como el Bi, el Te o el Sb».

Según los autores, «este cambio de paradigma permite conocer mejor el origen del oro y, en consecuencia, ayuda a establecer modelos genéticos más acordes a la realidad». «El establecimiento de la génesis, es decir, comprender los complejos geológicos involucrados y los factores que condicionan la formación de un depósito mineral es un objetivo irrenunciable para un geólogo de depósitos minerales».

«La minería de oro, al igual que cualquier otro tipo de minería, se nutre de estos modelos genéticos para establecer campañas de exploración para encontrar nuevos depósitos», concluye el equipo investigador. Esta es una línea innovadora a nivel nacional y europeo, dedicada a la investigación de la influencia de nanopartículas metálicas en la formación de depósitos de minerales críticos, desarrollada en colaboración con el investigador José María González Jiménez, del Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra.