Вчені виявили секрет захованої “золотої кухні” Землі під океанським дном.

Поки одні вулканічні області мають обмежені ресурси, інші стають джерелом найбагатших золотих родовищ, і це не випадковість.

Нове дослідження демонструє, що накопичення золота на значній глибині під острівними дугами відбувається внаслідок багаторазового високотемпературного плавлення обводненої мантії, а не в результаті одноразового процесу. Глибоко під океанським дном функціонує “золота кухня” Землі.

Вулканічні острівні дуги формуються над зонами субдукції, де одна океанічна плита занурюється під іншу, і ці райони часто виявляються надзвичайно багатими на золото. Вчені тривалий час дискутували про причини цього явища. Команда на чолі з доктором Крістіаном Тіммом, морським геологом з Центру океанічних досліджень імені Гельмгольца GEOMAR у Кілі, запропонувала нові пояснення, повідомляє SciTechDaily.

“Наше дослідження свідчить, що плавлення зволоженої мантії під острівними дугами є вирішальним чинником збагачення золотом”, – зазначив Тімм. “У цих умовах мантія функціонує як багатоступенева система плавлення, що поступово концентрує золото”.

Сліди у склі на морському дні

Щоб зрозуміти, як золото та інші благородні метали поводяться під час плавлення мантії, дослідники проаналізували 66 зразків вулканічного скла, зібраних на морському дні вздовж острівної дуги Кермадек і сусідньої прогини Гавр на північ від Нової Зеландії. Ці скла формуються, коли лава швидко охолоджується під водою, зберігаючи первісний хімічний склад магми.

Серед найбільш показових зразків були “примітивні скла”, які відображають стан магми до її зміни в процесі кристалізації. “Коли ми проаналізували ці зразки, ми виявили, що концентрація золота в них часто в кілька разів перевищує аналогічні магми серединно-океанічних хребтів”, – підкреслив 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 подібно 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, подібне до того, що спостерігається 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 типовому базальті серединно-океанічних хребтів.

Ці закономірності вказують на те, що мантія вже була виснажена, а потім знову розплавилася. Повторне високотемпературне плавлення обводненої та окисленої мантії виявляється 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 вважали, що вода, яка вивільняється із зони субдукції, безпосередньо контролює збагачення золотом”, – зазначив Тімм. “Однак наші дані свідчать, що вода в основному сприяє плавленню мантії. Ключовим чинником для високих концентрацій золота є високий – і частково повторний – ступінь плавлення”.

Хімічна форма золота також має важливе значення. “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 кількох стадій”, – додав він. “Тільки повторне плавлення дозволяє золоту значно концентруватися в магмі”.

Перший крок у подорожі золота

Це дослідження проливає нове світло на те, як формуються родовища золота в інтраокеанічних острівних дугах, таких як дуга Кермадек. Воно показує, що багаторазове плавлення мантії за участю 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.