Преобладающая теория «россыпного золота» утверждает, что золото в Витватерсранде было транспортировано и сконцентрировано механическими средствами в виде металлических частиц в речных отложениях. Такой процесс привел к появлению богатого золотом речного гравия, которое привело к калифорнийской золотой лихорадке.
Здесь самородки россыпного золота локально скопились в речном гравии в предгорьях Сьерра-Невады, где первичные жилы золотого кварца являются близлежащим источником самородков.Но в непосредственной близости от поверхности бассейна Витватерсранд не существует достаточно крупного источника. Это один из основных аргументов сторонников «гидротермальной гипотезы», согласно которой золото, химически растворенное в горячем флюиде, перешло в слои отложений через полмиллиарда лет после их отложения. Чтобы эта теория работала, потребуется слой более поздних отложений толщиной 10 км, чтобы создать необходимые давление и температуру.
Однако гидротермальной теории противоречат геологические свидетельства того, что концентрация золота должна была иметь место во время образования вмещающих отложений на поверхности Земли.Дождевая вода, богатая сероводородомГенрих считает, что концентрация золота происходила на поверхности Земли, действительно, за счет текущей речной воды, но в химически растворенной форме.
С помощью такого процесса золото можно было бы легко «собрать» на гораздо большей площади водосбора выветрелых, слегка золотосодержащих пород. Ресурсный геолог изучил возможность этого среднего пути, рассчитав химическую растворимость драгоценного металла в поверхностных водах в преобладающих атмосферных и климатических условиях.Экспериментальные данные показывают, что химический перенос золота действительно был возможен на ранних этапах эволюции Земли. Предпосылкой было то, что дождевая вода должна быть хотя бы иногда очень богата сероводородом.
Сероводород связывается в выветрившейся почве с широко распространенными следами золота с образованием водных комплексов сульфида золота, что значительно увеличивает растворимость золота. Однако сероводород в атмосфере и сернистые комплексы золота в речной воде стабильны только в отсутствие свободного кислорода. «Должно быть, преобладали довольно суровые условия окружающей среды, что было возможно всего три миллиарда лет назад в эпоху архея», — говорит Генрих. «Требовалась бескислородная атмосфера, которая временно была очень богата сероводородом — запахом тухлых яиц». В сегодняшней атмосфере кислород окисляет весь сероводород, тем самым за короткое время разрушая серный комплекс золота, поэтому золото практически нерастворимо в сегодняшней речной воде.Вулканы и бактерии как важные факторы
Для того, чтобы в достаточной степени увеличить концентрацию серы в дождевой воде в архейском эоне, в то же время требовался базальтовый вулканизм гигантских размеров. Действительно, в других регионах Южной Африки есть свидетельства гигантских извержений базальтов, совпадающих с периодом концентрации золота.Третий фактор, необходимый для образования месторождений золота в Витватерсранде, — это подходящее место для концентрированного осаждения золота.
Самые богатые залежи золотой руды в бассейне находятся в богатых углеродом слоях, часто толщиной от миллиметров до сантиметров, но простирающихся на многие километры. Эти тонкие слои содержат настолько высокую концентрацию золота, что туннели высотой не более метра на глубине трех километров от поверхности Земли все еще имеют смысл.Углерод, вероятно, является результатом роста бактерий на дне мелких озер, и именно здесь растворенное золото осаждается химически, согласно интерпретации Генриха.
Природа этих форм жизни не очень хорошо известна. «Возможно, эти примитивные организмы активно адсорбировали золото», — предполагает Генрих. «Но простого химического восстановления золота, связанного с серой, в воде до элементарного металла на органическом материале достаточно для химического« позолоты »дна мелких озер».Таким образом, месторождения золота в Витватерсранде, уникальные во всем мире, могли образоваться только в определенный период истории Земли: после появления первых континентальных форм жизни в неглубоких озерах, по крайней мере, 3 миллиарда лет назад, но до появления первых появление свободного кислорода в атмосфере Земли примерно 2,5 миллиарда лет назад.