Останнє дослідження демонструє, що накопичення золота у глибинах під острівними дугами відбувається не внаслідок одноразового процесу, а через багаторазове високотемпературне плавлення обводненої мантії. Таким чином, глибоко під океаном функціонує “золота кухня” нашої планети.
Вулканічні острівні дуги виникають над субдукційними зонами, де одна океанічна плита занурюється під іншу, і ці ділянки зазвичай містять значні запаси золота. Дослідники тривалий час обговорювали причини цього феномену. Команда під керівництвом доктора Крістіана Тімма, морського геолога з Центру океанічних досліджень імені Гельмгольца GEOMAR у Кілі, надала нові пояснення, згідно з інформацією з SciTechDaily.
«Наше дослідження доводить, що плавлення зволоженої мантії в районах острівних дуг — це основний механізм, який призводить до збагачення золота», — роз’яснив Тімм. «При таких обставинах мантія функціонує як багатоступенева система плавлення, яка поступово накопичує золото».
Відео дня
Сліди у вулканічному склі на морському дні
Для зрозуміння поведінки золота та інших благородних металів під час плавлення мантії, науковці провели аналіз 66 зразків вулканічного скла, зібраних на дні океану вздовж острівної дуги Кермадек, а також в прилеглій зоні Гавр, що на північ від Нової Зеландії. Ці скла формуються, коли лава стрімко охолоджується під водою, зберігаючи первинний хімічний склад магми.
Особливістю виявлених зразків стали “примітивні скла”, які репрезентують стан магми до її кристалізації. «Аналізуючи ці зразки, ми побачили, що рівень золота в них часто в кілька разів вищий, ніж у порівнянних магмах серединно-океанічних хребтів», — зауважив Тімм. «Це викликало важливе питання: які процеси стоять за таким збагаченням?»
Дослідники вимірювали вміст золота поряд з іншими халькофільними (“сірко-любними”) елементами, такими як срібло, мідь, селен і платина. Оскільки ці елементи ведуть себе схожим чином під час плавлення, вони допомагають розкрити умови в глибинах мантії.
Розкриття хімічних сигналів мантії
Отримані результати свідчать про те, що мантія під дугою Кермадек плавиться у воді за відносно високих температур. У цих умовах магми демонструють співвідношення срібла і міді, яке співпадає з даними щодо мантії.
Крім того, дослідники зафіксували вихідну концентрацію золота до шести нанограмів на грам породи. Співвідношення золота до міді також значно перевищує показники, характерні для фертильної мантії й звичайних базальтів серединно-океанічних хребтів.
Ці закономірності вказують на те, що мантія зазнала виснаження, а потім знову розплавилася. Повторне плавлення обводненої та окисленої мантії представляется як основний процес, що зосереджує золото в таких магмах.
Хоча ці значення є високими з геологічної точки зору, вони все ще недостатні для економічно вигідного видобутку. Для цього знадобилися б концентрації на кілька порядків вищі.
Повторне плавлення мантії
«Спочатку ми думали, що вода, яка вивільняється з субдукційних зон, безпосередньо впливає на збагачення золотом», — відмітив Тімм. «Проте наші дані свідчать, що вода переважно сприяє плавленню мантії. Ключовим фактором для високих рівнів концентрації золота є саме високий – і частково повторний – ступінь плавлення».
Залежно від хімічної форми золота, ця характеристика також є важливою. «Золото в мантії зазвичай пов’язується в сульфідних мінералах», — пояснив Тімм. «При високих температурах ці мінерали розпадються, вивільняючи золото в розплав».
«Наші результати демонструють, що збагачення золотом – це не результат одного плавлення, а наслідок багатьох стадій», — додав він. «Тільки через повторне плавлення золото може значно зосереджуватися в магмі».
Перші кроки у подорожі золота
Це дослідження надає новий погляд на формування родовищ золота у інтраокеанічних острівних дугах, таких як дуга Кермадек. Воно показує, що багаторазове плавлення мантії за допомогою води визначає, скільки золота потрапляє в магму, що піднімається.
Дані акцентують увагу на глибших процесах під землею, підкреслюючи важливість хімічної еволюції мантії поряд з поверхневими процесами в формуванні родовищ золота.
Ці відкриття також допомагають пояснити, чому гідротермальні сульфідні родовища навколо підводних острівних дуг зазвичай містять багато золота. «Виявлений нами механізм може пояснити підвищений вміст золота, що спостерігається в гідротермальних системах у субдукційних зонах», — зазначив Тімм. «Однак цей зв’язок потребує додаткових досліджень».
«Ми фактично спостерігаємо перший етап у життєвому циклі золота», — резюмував Тімм. «Він починається з переходу золота з мантії в розплав, який зрештою формує вулкани. Алхімія починається задовго до того, як метал з’явиться на поверхні».
