"Vàng của kẻ ngốc" hóa ra không hề vô giá trị, chúng có vàng thật bên trong

Trong lịch sử, khoáng vật pyrit được đặt biệt danh là “vàng của kẻ ngốc” (fool’s gold) vì có bề ngoài rất giống với kim loại quý và chúng thường hay bị nhầm lẫn với vàng vì hay xuất hiện cùng nhau trong các mỏ.

Thuật ngữ này thường được sử dụng trong cơn sốt tìm vàng ở California vào những năm 1840 vì những người khảo sát thiếu kinh nghiệm tuyên bố khám phá ra vàng, nhưng trên thực tế, nó chỉ là pyrit, bao gồm sắt disulfide (FeS₂) vô giá trị.

Bạn có nghĩ rằng đây là vàng không?

Tên gọi pyrit bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp πυρίτης (puritēs) nghĩa là "của lửa" hay "trong lửa", từ πύρ (pur) nghĩa là "lửa". Tên gọi này có lẽ là do các tia lửa được tạo ra khi pyrit va đập vào thép hay đá lửa. Tính chất này làm cho pyrit trở thành phổ biến trong sử dụng để làm cơ chế đánh lửa bằng bánh xe trong các dạng súng cổ.

Trớ trêu thay, các tinh thể pyrit có thể chứa một lượng nhỏ vàng thật, mặc dù là cực kỳ khó chiết xuất. Vàng ẩn trong pyrit đôi khi được gọi là "vàng vô hình", bởi vì nó không thể quan sát được bằng kính hiển vi tiêu chuẩn, mà thay vào đó, nó đòi hỏi các công cụ khoa học tinh vi.

Mãi cho đến những năm 1980, khi các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng vàng trong pyrit có thể hiện diện ở các dạng khác nhau - dưới dạng các hạt nano, hoặc dưới dạng hợp kim, trong đó pyrit và vàng được trộn đều.

Nghiên cứu của Đại học Curtin đã phát hiện ra một cách mới mà lượng vàng rất nhỏ có thể bị mắc kẹt bên trong pyrit, điều này sẽ làm cho nó có giá trị hơn nhiều so với tên mà người ta đặt cho nó.

Trong nghiên cứu mới được công bố trên Tạp chí Geology, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một cách mới mà vàng có thể ẩn bên trong pyrit. Khi tinh thể pyrit hình thành dưới nhiệt độ hoặc áp suất cực cao, nó có thể phát triển những khuyết điểm nhỏ trong cấu trúc tinh thể, các điểm nhỏ này có thể chứa các nguyên tử vàng.

Các nguyên tử trong tinh thể được sắp xếp theo một kiểu đặc trưng được gọi là mạng tinh thể nguyên tử. Nhưng khi một tinh thể khoáng chất như pyrit phát triển bên trong một tảng đá, kiểu mạng tinh thể này có thể phát triển không hoàn hảo.

Các nguyên tử vàng (Au) ẩn trong một tinh thể pyrit, cùng với các nguyên tử không hoàn hảo khác bao gồm niken, đồng và bitmut.

Giống như nhiều khoáng chất, pyrit có hình khối và cứng ở bề mặt Trái đất, nhưng có thể trở nên ngoằn ngoèo và co giãn hơn khi hình thành sâu trong Trái đất, cũng là nơi hình thành các mỏ vàng.

Khi các tinh thể giãn ra hoặc xoắn lại, các liên kết giữa các nguyên tử lân cận bị phá vỡ và tái tạo lại, tạo thành hàng tỷ lỗ hổng nhỏ được gọi là "chỗ lệch", mỗi lỗ nhỏ hơn khoảng 100.000 lần chiều rộng của sợi tóc người, hoặc nhỏ hơn 100 lần so với hạt virus. Tinh thể càng biến dạng thì càng có nhiều vàng bị kẹt trong các chỗ lệch. 

Tính chất hóa học của những điểm không hoàn hảo ở quy mô nguyên tử này nổi tiếng là khó nghiên cứu vì chúng rất nhỏ, vì vậy bất kỳ tạp chất nào cũng có mặt với số lượng rất nhỏ. Việc phát hiện chúng cần một dụng cụ chuyên dụng gọi là đầu dò nguyên tử.

Một đầu dò nguyên tử có thể phân tích vật liệu ở độ phân giải cực cao, nhưng ưu điểm chính của nó so với các phương pháp khác là nó cho phép chúng ta xây dựng bản đồ 3D hiển thị vị trí chính xác của các tạp chất bên trong tinh thể - điều mà trước đây chưa từng có.

Nghiên cứu cho thấy rằng sự lệch vị trí bên trong tinh thể pyrit có thể được lấp bằng các nguyên tử vàng. Điều này đặc biệt phổ biến khi các tinh thể bị xoắn trong quá trình hình thành; ở đây, vàng có thể hiện diện ở nồng độ cao hơn vài lần so với phần còn lại của tinh thể.

Một mỏ vàng tiềm năng

Tại sao lại phải quan tâm đến một lượng vàng cực kỳ ít ỏi như vậy? Đó là vì nó cung cấp những hiểu biết thú vị về cách các mỏ khoáng sản hình thành và cũng là một lợi ích tiềm năng cho ngành khai thác vàng.

Khám phá chỉ ra vàng có thể lấp những điểm không hoàn hảo của tinh thể này cho thấy rằng ngay cả những tinh thể pyrit với hàm lượng vàng tương đối cao cũng có thể hình thành trong một quá trình duy nhất.

Khám phá này cũng có thể giúp những người khai thác vàng khai thác từ pyrit hiệu quả hơn, có khả năng làm giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính. Để chiết xuất vàng, khoáng chất này thường được oxy hóa trong các lò phản ứng lớn, sử dụng một lượng năng lượng đáng kể.

Các vị trí lệch trong tinh thể có khả năng tăng quá trình rửa trôi hoặc là mục tiêu cho vi khuẩn tấn công và phá vỡ tinh thể, giải phóng vàng trong một quá trình được gọi là "rửa trôi sinh học", do đó có khả năng giảm tiêu thụ năng lượng cần thiết cho quá trình chiết xuất. Ý tưởng này vẫn chưa được kiểm chứng, nhưng chắc chắn là đáng quan tâm.

“Chúng tôi đã xem xét một quy trình chiết xuất được gọi là rửa chọn lọc, sử dụng một chất lỏng để hòa tan có chọn lọc vàng khỏi pyrit. Những chỗ lệch không chỉ giữ vàng mà còn hoạt động như những đường dẫn chất lỏng giúp vàng bị “rửa trôi” mà không ảnh hưởng đến toàn bộ pyrit ”.

Nếu nó giúp mở đường cho các phương pháp khai thác vàng bền vững hơn, thì có lẽ “vàng của kẻ ngốc” thật sự không phải là ngu ngốc.

Vì pyrit là một trong những khoáng chất phong phú nhất trên Trái đất, một phương pháp đơn giản cho phép khai thác vàng trực tiếp từ nó có thể mang đến giá trị kinh tế lớn.

Tham khảo: ScienceAlert