Une pompe à or dans la croûte terrestre

Comment les gisements d’or se forment-ils dans la croûte terrestre ? On ne retrouve généralement pas plus d’un milligramme de ce métal noble par tonne de roche. Dans les gisements aurifères, cependant, sa concentration est mille à un million de fois plus élevée ! L’or étant peu soluble dans les fluides et les magmas, un tel niveau de concentration ne peut s’expliquer uniquement par la phase fluide hydrothermale. Par ailleurs, une grande partie de l’or retrouvé dans les gisements n’est pas exploitée car elle reste "cachée" dans les minéraux tels que la pyrite (Fe(S,As)₂) et l’arsénopyrite (FeAsS). Cet or n’est pas exploitable par les méthodes de détection et d’extraction traditionnelles qui visent l’or dans son état natif métallique. Quelle est la nature de cet or invisible, et quel phénomène est responsable de sa concentration dans les gisements aurifères ?

Une équipe de recherche internationale a récemment élucidé cette énigme qui taraude les géologues, les miniers et les métallurgistes depuis d’aube de l’ère industrielle. Pour cela, les chercheurs ont analysé, en utilisant la spectroscopie d’absorption de rayons X de haute résolution sur synchrotron, des minéraux de pyrite et d’arsénopyrite aurifères naturels ainsi que leurs analogues synthétisés en laboratoire. Les données obtenues ont été interprétées à l’aide de modèles thermodynamiques et moléculaires permettant d’identifier l’état chimique et structural de l’or incorporé.

Les résultats montrent que l’or s’incorpore dans ces minéraux uniquement lorsqu’il se lie à l’arsenic. La réaction d’oxydo-réduction provoquée par la rencontre entre le fluide et le minéral forme des clusters atomiques [AuAs_nS_6-n]. Les minéraux arsénifères fonctionnent ainsi comme de véritables pompes à or, assurant son extraction massive à partir des fluides qui n’ont qu’une faible capacité de concentration de ce métal. Le modèle conceptuel élaboré dans cette étude ouvre de nouvelles pistes pour localiser les ressources en or et autres métaux précieux, ainsi que pour améliorer le traitement des minerais.