Золото в рудных месторождениях, связанных с вулканами вокруг Тихоокеанского огненного кольца, зарождается в мантии Земли и переносится магмой на поверхность. Но как именно золото попадает на поверхность, остается предметом споров.
Ученые объяснили, как формируются золотые залежи по берегам Тихого океана
Международная команда ученых показала, почему залежи золота образуются во многих регионах Тихоокеанского огненного кольца. В сейсмически активных зонах золото образует соединение с серой и поднимается по разломам из мантии на поверхность.
Золотоносные залежи часто образуются под вулканами. Unsplash
Мы все слышали о золотой лихорадке в Калифорнии и на Аляске. То, что именно там случились такие события, неслучайно — эти районы входят в Тихоокеанское огненное кольцо. И именно там золото поднимается из мантии.
Международная команда ученых с помощью численного моделирования выявила конкретные условия, которые приводят к обогащению золота в магмах, поднимающихся из мантии Земли к ее поверхности.
Тихоокеанское огненной кольцо. Синим помечены глубокие впадины в мировом океане.
Модель показывает важность соединения золота и серы — растворимого соединения Au(HS)S3. Присутствие этого соединения при специфическом диапазоне давлений и температур в мантии на глубине 50-70 км под действующими вулканами приводит к переносу золота из мантии в магму, которая в конечном итоге выходит на поверхность Земли. Конценрация золото-серного соединения в 1000 раз выше, чем чистого золота в мантии, это приводит к образованию золотоносных залежей.
Результаты работы команды опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
«Термодинамическая модель, которую мы опубликовали, впервые показывает наличие соединения золото-три-сера, о существовании которого при таких условиях мы ранее не подозревали», — говорит соавтор работы Адам Саймон. — «Это дает наиболее правдоподобное объяснение очень высоким концентрациям золота в некоторых системах в зонах субдукции».
Золото, пролившееся из вулканов
Образование золотоносных руд в зонах субдукции.
Месторождения золота, связанные с вулканами, образуются в так называемых зонах субдукции. Зоны субдукции — это регионы, где Тихоокеанская плита, лежащая под Тихим океаном погружается под окружающие ее континентальные плиты. На стыках, где плиты встречаются друг с другом, магма, образовавшаяся из мантии Земли, имеет возможность подняться на поверхность.
«На всех континентах вокруг Тихого океана, от Новой Зеландии до Индонезии, Филиппин, Японии, России, Аляски, западной части США и Канады, вплоть до Чили, есть множество активных вулканов», — говорит Саймон. — «Все эти действующие вулканы формируются над зоной субдукции или в ней. Те же самые процессы, которые приводят к извержениям вулканов, формируют месторождения золота».
Золото находится в мантии Земли. Но когда условия складываются таким образом, что из наползающей континентальной плиты в мантию поступает раствор, содержащий ион с тремя атомами серы, золото соединяется с ним, образуя соединение золото-три-сера. Этот комплекс очень подвижен в магме.
Ученым и раньше было известно, что золото образует соединения с различными ионами серы, но новое исследование, в котором приняли участие ученые из Китая, Швейцарии, Австралии и Франции, является первым, в котором представлена надежная термодинамическая модель существования и важности соединения золото-три-сера.
«Эти результаты дают действительно глубокое понимание того, что заставляет определенные зоны субдукции создавать очень богатые золотом рудные месторождения», — говорит Саймон. — «Объединение результатов этого исследования с существующими работами в конечном итоге улучшает наше понимание того, как формируются месторождения золота, и может оказать положительное влияние на геологоразведку».