Ученые объяснили, как формируются золотые залежи по берегам Тихого океана
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.
Международная команда ученых с помощью численного моделирования выявила конкретные условия, которые приводят к обогащению золота в магмах, поднимающихся из мантии Земли к ее поверхности.
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
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».