Нове дослідження показує, що накопичення золота глибоко під острівними дугами відбувається в результаті багаторазового високотемпературного плавлення обводненої мантії, а не в ході одноразового процесу. Далеко під океанським дном працює "золота кухня" Землі.
Вулканічні острівні дуги формуються над зонами субдукції, де одна океанічна плита занурюється під іншу, і ці регіони часто надзвичайно багаті на золото. Вчені довго сперечалися про причини цього явища. Команда під керівництвом доктора Крістіана Тімма, морського геолога з Центру океанічних досліджень імені Гельмгольца GEOMAR у Кілі, запропонувала нові відповіді, пише SciTechDaily.
"Наше дослідження показує, що плавлення зволоженої мантії під острівними дугами є ключовим фактором збагачення золотом", – пояснив Тімм. "У цих умовах мантія поводиться як багатоступенева система плавлення, яка поступово концентрує золото".
Сліди у склі на морському дні
Щоб зрозуміти, як золото та інші благородні метали поводяться під час плавлення мантії, дослідники вивчили 66 зразків вулканічного скла, зібраних на морському дні вздовж острівної дуги Кермадек і прилеглої прогини Гавр на північ від Нової Зеландії. Ці скла утворюються, коли лава швидко охолоджується під водою, зберігаючи первинний хімічний склад магми.
Одними з найбільш показових зразків стали "примітивні скла", які відображають стан магми до того, як вона зміниться в процесі кристалізації. "Коли ми проаналізували ці зразки, ми виявили, що концентрація золота в них часто в кілька разів вища, ніж у порівнянних магмах серединно-океанічних хребтів", – зазначив Тімм. "Це породило ключове питання: які процеси відповідають за таке збагачення?"
Команда вимірювала вміст золота поряд з іншими халькофільними ("люблячими сірку") елементами, такими як срібло, мідь, селен і платина. Оскільки ці елементи поводяться однаково під час плавлення, вони допомагають розкрити умови глибоко всередині мантії.
Розшифровка хімічних сигналів мантії
Результати показують, що мантія під дугою Кермадек плавиться в присутності води при відносно високих температурах. У цих умовах магми демонструють співвідношення срібла до міді, аналогічне тому, що зустрічається в мантії.
Водночас дослідники зафіксували вихідну концентрацію золота до шести нанограмів на грам породи. Співвідношення золота до міді також значно вище, ніж у фертильній мантії та типових базальтах серединно-океанічних хребтів.
Ці закономірності вказують на те, що мантія вже була виснажена, а потім розплавилася знову. Повторне високотемпературне плавлення обводненої та окисленої мантії видається основним процесом, що концентрує золото в цих магмах.
Хоча ці рівні високі в геологічному розумінні, вони занадто низькі для видобутку. Економічно вигідні родовища вимагали б концентрацій на кілька порядків вищих.
Коли мантія плавиться знову і знову
"Спочатку ми припускали, що вода, яка вивільняється із зони субдукції, безпосередньо контролює збагачення золотом", – заявив Тімм. "Однак наші дані показують, що вода в основному сприяє плавленню мантії. Ключовим фактором для високих концентрацій золота є високий – і частково повторний – ступінь плавлення".
Хімічна форма золота також відіграє важливу роль. "Золото в мантії зазвичай пов'язане в сульфідних мінералах", – пояснив Тімм. "При високих ступенях плавлення ці мінерали руйнуються, повністю вивільняючи золото в розплав".
"Наші результати демонструють, що збагачення золотом – це не результат одного акту плавлення, а підсумок декількох стадій", – додав він. "Тільки повторне плавлення дозволяє золоту сильно сконцентруватися в магмі".
Перший крок у подорожі золота
Це дослідження проливає нове світло на те, як формуються багаті на золото родовища в інтраокеанічних острівних дугах, таких як дуга Кермадек. Воно показує, що багаторазове плавлення мантії за сприяння води контролює, скільки золота потрапляє в магму, що піднімається.
Отримані дані зміщують фокус уваги глибше під землю, підкреслюючи, що хімічна еволюція мантії відіграє важливу роль поряд із приповерхневими процесами у формуванні родовищ золота.
Вони також можуть допомогти пояснити, чому гідротермальні сульфідні родовища вздовж підводних острівних дуг часто багаті на золото. "Виявлений нами механізм може сприяти підвищеному вмісту золота, що спостерігається в гідротермальних системах у зонах субдукції", – підкреслив Тімм. "Однак цей зв'язок все ще потребує подальшого вивчення".
"Ми фактично спостерігаємо перший крок у життєвому циклі золота", – підсумував Тімм. "Він починається з переходу золота з мантії в розплав, який з часом утворює вулкани. Алхімія починається задовго до того, як метал досягає поверхні".
Раніше УНІАН повідомляв, що в глибинах Коралового моря виявили сотні невідомих науці істот.
