Phát hiện 'mỏ vàng' bên trong khoáng vật vô giá trị: 181 năm bị hiểu lầm vừa được giải oan!

Trong lịch sử, pyrit là một khoáng chất sắt-sunfua (công thức hóa học: FeS2), nhưng vì có màu vàng lấp lánh và cấu trúc tinh thể tương tự, nó thường bị nhầm lẫn với vàng và thường được gọi là "vàng lừa" (Fool's Gold).

Thuật ngữ này thường được sử dụng trong cơn sốt tìm vàng ở California (Mỹ) vào những năm 1840 vì những người khảo sát thiếu kinh nghiệm đã tuyên bố khám phá ra vàng, nhưng trên thực tế, nó là pyrit vô giá trị [Tác dụng duy nhất của nó là làm cơ chế đánh lửa bằng bánh xe trong các dạng súng cổ].

Tuy nhiên, các nhà khoa học thế kỷ 21 đã chứng minh có 'mỏ vàng' bên trong vàng lừa pyrit, đồng thời tìm ra cách có thể tách được vàng thật ẩn bên trong vàng lừa. Các nhà khoa học đã minh oan cho pyrit sau 181 năm bị hiểu lầm và vô giá trị!

Hình dáng và màu săc của pyrit khiến nó có cái tên "Vàng lừa". Ảnh: Uoaei1/Wikimedia Commons, CC BY-SA.

Cụ thể, các tinh thể pyrit có thể chứa một lượng nhỏ vàng thật, mặc dù nổi tiếng là 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.

Trước đó, vào khoảng năm 1980, khi các nhà nghiên cứu cho rằng có vàng thật trong pyrit và có thể ở các dạng khác nhau - dưới dạng các hạt vàng, hoặc dưới dạng hợp kim - trong đó pyrit và vàng được trộn đều. Nhưng khi đó họ không thể tách chúng ra được vì không có các dụng cụ kỹ thuật hiện đại như ngày nay.

Trong nghiên cứu mới công bố trên tạp chí Geology, nhóm các nhà khoa học đã khám phá ra cách tách vàng thật ẩn trong vàng lừa pyrit: Đầu tiên, họ nhận thấy khi tinh thể pyrit hình thành dưới nhiệt độ hoặc áp suất cực cao, nó có thể phát triển những vị trí khuyết hỏng nhỏ trong cấu trúc tinh thể được "trang trí" bằng các nguyên tử vàng - Đây là bằng chứng cho thấy vàng thật ẩn trong vàng lừa.

Vậy đâu là cách để tách chúng ra khỏi nhau?

Những 'khuyết hỏng tinh thể' này là gì?

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, thì kiểu mạng tinh thể này có thể phát triển không hoàn hảo.

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

Khi các tinh thể căng 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 "lỗ khuyết hỏng", mỗi lỗ nhỏ hơn khoảng 100.000 lần chiều rộng của sợi tóc người, hoặc nhỏ hơn 100 lần so với hạt virus.

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 (atom probe).

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.

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. Nguồn: Tiến sĩ Denis Fougerouse/Theconversation.

Khi biết cách thức vàng thật hình thành trong vàng lừa - ở nhiệt độ hoặc áp suất cực cao - các nhà khoa học có thể tách chúng ra bằng việc 'đốt' chúng ở nhiệt độ hoặc áp suất cực cao.

Tác giả chính của nghiên cứu, Tiến sĩ Denis Fougerouse cho biết: "Vàng trong pyrit có thể dưới dạng hạt nano hoặc hợp kim vàng pyrit, nhưng những gì chúng tôi phát hiện ra còn cho thấy vàng cũng có thể được lưu trữ trong các khuyết hỏng tinh thể ở kích thước nano - chúng chính là đại diện cho một loại vàng vô hình mới"

Một mỏ vàng tiềm năng

Tại sao mọi người lại phải quan tâm đến một thứ quá nhỏ bé như vậy? Đơn giản 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.Ngoài ra có thể giúp đưa ra các phương pháp khai thác vàng thân thiện với môi trường hơn.

Trước đây, người ta nghi ngờ rằng vàng trong các tinh thể pyrit giàu bất thường trên thực tế được làm từ các hạt vàng được hình thành trong một quá trình nhiều bước, cho thấy pyrit và vàng kết tinh ở những thời điểm khác nhau và sau đó kết tụ lại với nhau.

Nhưng khám phá của các nhà khoa học cho thấy rằng vàng có thể lấp đầy những khuyết hỏng tinh thể này. Khám phá cũng có thể giúp những người khai thác vàng từ pyrit đạt hiệu quả hơn.

Có lẽ pyrit vẫn tồn tại với danh tiếng lịch sử là “vàng lừa” cho đến khi các kỹ thuật chế biến quặng tốt hơn, bền vững hơn với môi trường được phát triển nay mai.