Термодинамическая модель определяет, как золото достигает поверхности Земли

Фото из открытых источников

Исследовательская группа, в состав которой входит ученый из Мичиганского университета, обнаружила новый комплекс золота и серы, который помогает исследователям понять, как образуются месторождения золота.

Золото в рудных месторождениях, связанных с вулканами вокруг Тихоокеанского огненного кольца, берет начало в мантии Земли и переносится магмой на ее поверхность. Но то, как это золото выносится на поверхность, было предметом споров. Теперь исследовательская группа использовала численное моделирование, чтобы выявить особые условия, которые приводят к обогащению золота в магмах, которые поднимаются из мантии Земли на ее поверхность.

В частности, модель раскрывает важность комплекса золота и трисульфида, существование которого активно обсуждается, по словам Адама Саймона, профессора наук о Земле и окружающей среде Мичиганского университета и соавтора исследования.

Присутствие этого золото-трисульфурного комплекса при очень специфическом наборе давлений и температур в мантии на глубине от 50 до 80 километров под действующими вулканами приводит к тому, что золото перемещается из мантии в магмы, которые в конечном итоге перемещаются к поверхности Земли. Результаты работы группы опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.

«Эта термодинамическая модель, которую мы сейчас опубликовали, является первой, которая выявила присутствие комплекса золота и трисульфура, о существовании которого мы ранее не знали в этих условиях», — сказал Саймон. «Это дает наиболее правдоподобное объяснение очень высоких концентраций золота в некоторых минеральных системах в условиях зон субдукции».

Месторождения золота, связанные с вулканами, образуются в так называемых зонах субдукции . Зоны субдукции — это регионы, где континентальная плита — Тихоокеанская плита, которая лежит под Тихим океаном — ныряет под континентальные плиты, которые ее окружают. В этих швах, где встречаются континентальные плиты, магма из мантии Земли имеет возможность подняться на поверхность.

«На всех континентах вокруг Тихого океана, от Новой Зеландии до Индонезии, Филиппин, Японии, России, Аляски, западных Соединенных Штатов и Канады, вплоть до Чили, у нас есть множество действующих вулканов», — сказал Саймон. «Все эти действующие вулканы формируются над или в среде зоны субдукции. Те же типы процессов, которые приводят к вулканическим извержениям, являются процессами, которые формируют месторождения золота».

Золото прекрасно себя чувствует в мантии Земли над погружающейся океанической плитой. Но когда условия как раз подходящие, и жидкость, содержащая ион трисульфура, добавляется из погружающейся плиты в мантию, золото решительно предпочитает связываться с трисульфуром, образуя комплекс золото-трисульфур. Этот комплекс очень подвижен в магме.

Ученые и раньше знали, что золото образует комплексы с различными ионами серы, но это исследование, в котором приняли участие ученые из Китая, Швейцарии, Австралии и Франции, впервые представило надежную термодинамическую модель существования и важности комплекса золота с трисерой.

Чтобы идентифицировать этот новый комплекс, исследователи разработали термодинамическую модель, основанную на лабораторных экспериментах, в которых исследователи контролируют давление и температуру эксперимента, а затем измеряют результаты эксперимента. Затем исследователи разработали термодинамическую модель, которая предсказывает результаты эксперимента. Эту термодинамическую модель затем можно применить к реальным условиям.

«Эти результаты дают действительно надежное понимание того, что заставляет определенные зоны субдукции производить очень богатые золотом рудные месторождения», — сказал Саймон. «Объединение результатов этого исследования с существующими исследованиями в конечном итоге улучшает наше понимание того, как формируются месторождения золота, и может оказать положительное влияние на разведку».