Model termodynamiczny identyfikuje, w jaki sposób złoto dociera do powierzchni Ziemi

Zespół badawczy, w skład którego wchodzi naukowiec z Uniwersytetu Michigan, odkrył nowy kompleks złota i siarki, który pomaga badaczom zrozumieć, w jaki sposób powstają złoża złota.

Złoto znajdujące się w złożach rud związanych z wulkanami wokół Pacyficznego Pierścienia Ognia pochodzi z płaszcza Ziemi i jest transportowane przez magmę na jego powierzchnię. Jednak sposób, w jaki złoto wydobywa się na powierzchnię, był przedmiotem debaty. Teraz zespół badawczy wykorzystał modelowanie numeryczne, aby ujawnić specyficzne warunki prowadzące do wzbogacenia złota w magmy unoszące się z płaszcza Ziemi na jej powierzchnię.

Według Adama Simona, profesora nauk o Ziemi i środowisku UM oraz współautora badania, model ujawnia w szczególności znaczenie kompleksu złota i trisiarki, którego istnienie było przedmiotem ożywionych dyskusji.

Obecność tego kompleksu złota i trisiarki w bardzo specyficznym zestawie ciśnień i temperatur w płaszczu od 50 do 50 mil pod aktywnymi wulkanami powoduje, że złoto przenosi się z płaszcza do magm, które ostatecznie przemieszczają się na powierzchnię Ziemi. Wyniki zespołu są opublikowany w Postępowanie Narodowej Akademii Nauk.

„Ten model termodynamiczny, który właśnie opublikowaliśmy, jest pierwszym, który ujawnia obecność kompleksu złota i trisiarki, o istnieniu którego wcześniej nie wiedzieliśmy w tych warunkach” – powiedział Simon. „To najbardziej wiarygodne wyjaśnienie bardzo wysokich stężeń złota w niektórych układach mineralnych w środowiskach strefy subdukcji”.

Złoża złota związane z wulkanami tworzą się w tak zwanych strefach subdukcji. Strefy subdukcji to regiony, w których płyta kontynentalna – płyta Pacyfiku, która leży pod Oceanem Spokojnym – zanurza się pod otaczającymi ją płytami kontynentalnymi. W tych szwach, gdzie spotykają się płyty kontynentalne, magma z płaszcza Ziemi ma szansę wydostać się na powierzchnię.

„Na wszystkich kontynentach wokół Pacyfiku, od Nowej Zelandii po Indonezję, Filipiny, Japonię, Rosję, Alaskę, zachodnie Stany Zjednoczone i Kanadę, aż do Chile, mamy wiele aktywnych wulkanów” – powiedział Simon . „Wszystkie aktywne wulkany powstają nad lub w strefie subdukcji. Te same rodzaje procesów, które powodują erupcje wulkanów, to procesy, które tworzą złoża złota”.

Złoto jest szczęśliwe w płaszczu Ziemi nad subdukcyjną płytą oceaniczną. Ale gdy warunki są odpowiednie, gdy płyn zawierający jon trisiarki zostanie dodany z płyty subdukcyjnej do płaszcza, złoto zdecydowanie woli wiązać się z trisiarką, tworząc kompleks złoto-trisiarka. Kompleks ten jest wysoce mobilny w magmie.

Naukowcy już wcześniej wiedzieli, że złoto tworzy kompleksy z różnymi jonami siarki, ale niniejsze badanie, w którym uczestniczyli naukowcy z Chin, Szwajcarii, Australii i Francji, jako pierwsze przedstawiło solidny termodynamiczny model istnienia i znaczenia kompleksu złota i trisiarki.

Aby zidentyfikować ten nowy kompleks, naukowcy opracowali model termodynamiczny w oparciu o eksperymenty laboratoryjne, podczas których kontrolują ciśnienie i temperaturę eksperymentu, a następnie mierzą wyniki eksperymentu. Następnie badacze opracowali model termodynamiczny, który przewiduje wyniki eksperymentu. Ten model termodynamiczny można następnie zastosować do warunków rzeczywistych.

„Wyniki te pozwalają naprawdę solidnie zrozumieć, co powoduje, że w niektórych strefach subdukcji powstają złoża rud bardzo bogate w złoto” – powiedział Simon. „Połączenie wyników tego badania z istniejącymi badaniami ostatecznie poprawia naszą wiedzę na temat powstawania złóż złota i może mieć pozytywny wpływ na poszukiwania”.