Золото, которое ценится за свою редкость и стоимость, долгое время привлекало внимание ученых из-за одной фундаментальной загадки: как оно мигрирует из глубин земной мантии к доступным отложениям на поверхности?
В значительном прорыве международная команда исследователей под руководством Университета Мичигана разработала инновационную термодинамическую модель, которая проливает свет на этот процесс. Опубликованные в Proceedings of the National Academy of Sciences, результаты переопределяют наше понимание геологических процессов, связанных с этим драгоценным металлом.
Исследование указывает на серу как ключевого игрока в транспортировке золота из мантии в магму. На глубинах от 50 до 80 километров экстремальные условия давления и температуры позволяют сере взаимодействовать с золотом, образуя высокомобильное химическое соединение, известное как золото-трисульфид. Этот комплекс может перемещаться через магму и подниматься к земной коре.
Профессор Адам Саймон, соавтор исследования, объяснил: "Чистое золото химически инертно в мантии и не склонно к мобилизации. Однако, когда оно взаимодействует с серосодержащими жидкостями, оно соединяется в комплекс, который может путешествовать через магму, облегчая его перенос в более доступные зоны". Это открытие не только углубляет наше понимание химии золота, но и объясняет, почему определенные геологические среды более склонны к значительным отложениям этого металла.
Модель исследователей подчеркивает зоны субдукции, области, где одна тектоническая плита погружается под другую. Эти вулканически активные регионы создают серосодержащие жидкости, которые взаимодействуют с магмой, обогащая поверхностные слои золотом. Саймон отметил: "Процессы, которые питают вулканические извержения, являются теми же, которые генерируют золотоносные отложения". Регион вокруг Тихоокеанского огненного кольца, включая Индонезию, Японию, Аляску и Анды, особенно актуален.
Описанный механизм также подчеркивает, как частичное плавление субдукционной плиты высвобождает серосодержащие жидкости. Эти условия способствуют образованию золото-трисульфидного комплекса и его последующей миграции к поверхности, где он в конечном итоге затвердевает в добываемых отложениях.
Чтобы подтвердить свою гипотезу, команда провела лабораторные эксперименты, моделирующие экстремальные условия земной мантии, тщательно контролируя давление и температуру для воспроизведения химических взаимодействий в магме. На основе этих экспериментов они разработали надежную термодинамическую модель, объясняющую, как специфические условия мантии способствуют образованию и движению золото-трисульфидного комплекса.
Этот подход не только улучшает понимание химии мантии, но и имеет практические приложения в разработке стратегий исследования месторождений. Саймон добавил: "Это сочетание экспериментов и моделирования предоставляет нам мощный инструмент для выявления регионов с высоким потенциалом для золотоносных отложений". Научная статья под названием Окисление мантии серой приводит к образованию гигантских золотоносных месторождений в зонах субдукции включает вклад экспертов из Китая, Швейцарии, Австралии и Франции. За пределами разрешения давнего научного спора результаты открывают новые возможности для горнодобывающей промышленности, позволяя более эффективный и устойчивый подход к идентификации и эксплуатации золотых ресурсов.
Это исследование устанавливает четкую связь между тектоническими и вулканическими процессами и образованием минеральных месторождений, укрепляя свой статус в области экономической геологии. С этим новым пониманием горнодобывающая разведка может получить выгоду от более точных инструментов, сосредоточив внимание на зонах субдукции, где условия для образования золота наиболее благоприятны.