Термодинамічна модель пояснює, як золото потрапляє на поверхню Землі

Дослідницька група, до складу якої входить вчений Мічиганського університету, виявила новий золото-сірчаний комплекс, який допомагає дослідникам зрозуміти, як утворюються родовища золота. Золото в рудних родовищах, пов’язаних з вулканами навколо Тихоокеанського вогняного кільця, походить із мантії Землі та переноситься магмою на її поверхню. Але те, як це золото витягується на поверхню, є предметом дискусій. Тепер дослідницька група використала чисельне моделювання, щоб виявити конкретні умови, які призводять до збагачення золота в магмі, яка піднімається з мантії Землі на її поверхню.

Зокрема, за словами Адама Саймона, професора наук про Землю та навколишнє середовище Університету та співавтора дослідження, ця модель розкриває важливість комплексу золото-трисульфур, існування якого активно обговорюється.

Присутність цього комплексу золота й трисірки під дуже специфічним набором тисків і температур у мантії на відстані 30–50 миль під діючими вулканами спричиняє перенесення золота з мантії в магми, які згодом переміщуються на поверхню Землі. Результати команди опубліковані в Proceedings of the National Academy of Sciences.

«Ця термодинамічна модель, яку ми зараз опублікували, є першою, яка показує наявність комплексу золото-трисірка, про існування якого ми раніше не знали в цих умовах», — сказав Саймон. «Це пропонує найбільш правдоподібне пояснення дуже високих концентрацій золота в деяких мінеральних системах у середовищах зони субдукції».

Поклади золота, пов’язані з вулканами, утворюються в так званих зонах субдукції. Зони субдукції — це регіони, де континентальна плита — Тихоокеанська плита, яка лежить під Тихим океаном — занурюється під континентальні плити, які її оточують. У цих швах, де континентальні плити стикаються одна з одною, магма з мантії Землі має можливість піднятися на поверхню.

«На всіх континентах навколо Тихого океану, від Нової Зеландії до Індонезії, Філіппін, Японії, Росії, Аляски, західної частини Сполучених Штатів і Канади, аж до Чилі, у нас є багато діючих вулканів», — сказав Саймон. . «Усі ці активні вулкани утворюються над або в зоні субдукції. Ті самі типи процесів, які призводять до вивержень вулканів, є процесами, які утворюють родовища золота».

Золото щасливе в мантії Землі над океанською плитою, що занурюється. Але коли створюються відповідні умови, коли рідина, що містить іон трисірки, додається з субдукційної пластини в мантію, золото сильно віддає перевагу зв’язуванню з трисіркою, утворюючи комплекс золото-трисірка. Цей комплекс дуже рухливий в магмі.

Вчені раніше знали, що золото утворює комплекси з різними іонами сірки, але це дослідження, в якому беруть участь вчені з Китаю, Швейцарії, Австралії та Франції, є першим, у якому представлена ​​надійна термодинамічна модель існування та важливості комплексу золото-трисірка. Щоб ідентифікувати цей новий комплекс, дослідники розробили термодинамічну модель на основі лабораторних експериментів, у яких дослідники контролюють тиск і температуру експерименту, а потім вимірюють результати експерименту. Потім дослідники розробили термодинамічну модель, яка передбачає результати експерименту. Потім цю термодинамічну модель можна застосувати до реальних умов.

«Ці результати дають дійсно чітке розуміння того, що змушує певні зони субдукції створювати дуже багаті золотом рудні родовища», — сказав Саймон. «Поєднання результатів цього дослідження з існуючими дослідженнями в кінцевому підсумку покращує наше розуміння того, як утворюються родовища золота, і може мати позитивний вплив на розвідку».