Процеси, що витягують золото на поверхню з глибин мантії Землі, залежать від сірки, яка виділяється під активними вулканами.
Два нові дослідження дійшли згоди, що певні форми сірки утворюють молекулярні зв’язки із золотом, яке за інших умов залишалося б у мантії, дозволяючи цьому дорогоцінному елементу підніматися вгору.
Однак науковці поки що не дійшли одностайності щодо того, яка саме форма сірки є найважливішою.
Відповідно до числового моделювання та експериментів, проведених командою геологів на чолі з Дэн-Яном Хе з Китайського університету геонаук, ключову роль відіграє трисульфур. Але, за результатами експериментів, які провели Стефан Фарсанг і Золтан Заяч із Женевського університету, саме бісульфід є вирішальним.
Обидва висновки є цікавими й вартими подальшого вивчення, оскільки розуміння процесів формування золотоносних родовищ допоможе ефективніше використовувати цей цінний ресурс.
Золотоносні родовища часто пов’язані з вулканічною активністю в місцях зіткнення тектонічних плит. Там край однієї плити може ковзати під сусідньою плитою, створюючи так звану зону субдукції. Взаємодія між двома плитами утворює регіон, насичений землетрусами та вулканами, як, наприклад, довгий ланцюг вулканів, відомий як Тихоокеанське вогняне кільце.
Золото в цих родовищах походить із глибини земної поверхні, з мантії. Якби його не зачіпали зовнішні фактори, щільний метал залишався б там; проте воно потрапляє до магми, яка піднімається через вулканічну активність до поверхні, де відкладається.
Науковці вважають, що ключову роль у цьому процесі відіграє сірка. Сірка міцно зв’язується з важкими металами, включно із золотом. Однак питання, у якій формі сірка транспортує золото через субдукційні зони Землі, залишається відкритим.
Дэн-Ян Хе та його колеги експериментували з різними тисками та температурами, щоб розробити термодинамічну модель, яка б могла передбачити реальні умови, за яких відбувається транспортування золота. Вони з’ясували, що за дуже специфічних температур і тисків, коли вода нагрівається й окислюється при зануренні земної кори, золото та трисульфур утворюють розчинний комплекс із формулою Au(HS)S3–.
Цей комплекс, за їхніми розрахунками, може транспортувати концентрації золота, що сягають кількох грамів на кубічний метр рідини — це більш ніж у тисячу разів більше за середній вміст золота в мантії Землі. Це надзвичайно ефективний спосіб витягти золото з мантії та перенести його в земну кору.
“Ця термодинамічна модель, яку ми зараз опублікували, вперше виявила присутність комплексу золото-трисульфур, про існування якого раніше не було відомо за цих умов,” — зазначає геолог Адам Саймон із Університету Мічигану.
“Це надає найбільш вірогідне пояснення дуже високих концентрацій золота в деяких мінеральних системах у зонах субдукції.”
Проте це може бути не єдиний спосіб транспортування. У своєму експерименті, проведеному в Женевському університеті, Фарсанг і Заяч вивчали зміну стану окислення сірки, додаючи її до умов тиску та температури 875 °C (1607 °F), які відповідають температурі природних магм.
Попередні експерименти, включно з широко цитованою статтею 2011 року, показували, що трисульфур відповідає за транспортування. Нові результати продемонстрували, що бісульфід, гідросульфід і діоксид сірки також активно присутні за магматичних температур.
Це цікаво, адже бісульфід відіграє роль у транспортуванні металів у гідротермальних рідинах, які мають нижчу температуру. Вважалося, що бісульфід не може існувати за магматичних температур; однак дослідження Фарсанга та Заяча довело, що він може.
“Завдяки ретельному вибору довжин хвиль лазера,” — зазначає Фарсанг, — “ми також показали, що в попередніх дослідженнях кількість радикалів сірки в геологічних рідинах значно переоцінювалася, і результати дослідження 2011 року були засновані на помилках вимірювання, чим завершили ці дебати.”
Обидві статті були опубліковані в Proceedings of the National Academy of Sciences та Nature Geoscience, відповідно.
