Глибоко під дном океану можуть працювати природні процеси, які мільйони років тому закладають основу для появи найбагатших золотих родовищ планети. Нове дослідження показало, що підводні вулкани можуть бути своєрідними «кухнями золота», де мантія Землі поступово концентрує дорогоцінний метал перед тим, як він потрапляє у магму.
Науковці з’ясували це, вивчаючи вулканічне скло з району Кермадекської вулканічної дуги на північ від Нової Зеландії. Саме там, у зоні субдукції — місці, де одна океанічна плита занурюється під іншу, — відбуваються складні процеси плавлення мантії, які можуть вивільняти золото з гірських порід.
Дослідження очолив доктор Крістіан Тімм із Центру океанічних досліджень GEOMAR Helmholtz у Німеччині. За його словами, ключову роль відіграє не одне плавлення, а багатоетапний процес, під час якого мантія поступово стає дедалі багатшою на золото.
Вулканічне скло зберегло сліди давньої магми
Щоб зрозуміти, як саме золото переміщується з надр Землі у вулканічні розплави, дослідники проаналізували 66 зразків вулканічного скла, зібраних із морського дна вздовж Кермадекської дуги та сусідньої западини Хавр.
Вулканічне скло формується тоді, коли лава під водою дуже швидко охолоджується. Завдяки цьому його хімічний склад майже не встигає змінитися, що дозволяє вченим отримати своєрідний «архів» умов, у яких утворилася магма.
Особливу увагу приділили так званим первинним зразкам скла — тим, що зберегли характеристики магми ще до того, як у ній почали формуватися кристали. Аналіз показав, що в цих зразках концентрація золота часто у кілька разів вища, ніж у магмах, які утворюються в інших частинах океанічного дна.
Вода запускає процес, але не створює золото
Спочатку вчені припускали, що головним фактором збагачення магми золотом є вода, яка вивільняється з плити, що занурюється в мантію. Проте нові дані показали більш складну картину. Вода фактично працює як каталізатор: вона допомагає мантії плавитися сильніше. Чим більший масштаб плавлення, тим більше золота може перейти з твердих порід у рідку магму.
У звичайних умовах значна частина золота в мантії пов’язана із сульфідними мінералами — сполуками, які утримують метал і не дозволяють йому легко переміщатися. Але під час дуже сильного плавлення ці мінерали руйнуються. Разом із ними вивільняється і золото, яке переходить у магму, що піднімається до поверхні.
«Збагачення золотом не є результатом одного епізоду плавлення. Воно формується через багато етапів», — пояснюють дослідники.
Чому деякі вулканічні регіони багатші на золото
Острівні вулканічні дуги, такі як Кермадекська, відомі своєю здатністю формувати родовища дорогоцінних металів. Протягом мільйонів років магма, що піднімається з глибин, переносить концентровані запаси золота ближче до поверхні.
Однак самі досліджені породи не містять достатньо металу для промислового видобутку. Концентрація золота все ще залишається надзвичайно малою — лише кілька нанограмів на грам породи.
Щоб виникли економічно вигідні родовища, потрібні додаткові процеси вже ближче до поверхні. Наприклад, гарячі гідротермальні потоки можуть переносити мінерали через тріщини у вулканічних системах і поступово накопичувати їх у певних місцях.
Перший етап довгого шляху золота
Відкриття допомагає краще зрозуміти, чому деякі підводні вулканічні системи містять значні запаси золота та інших металів. Воно також показує, що історія дорогоцінного металу починається набагато глибше, ніж вважалося раніше.
До того, як людина знаходить золоту жилу в земній корі, золото проходить складний геологічний шлях: воно вивільняється з мантії, потрапляє у магму, переноситься вулканічними процесами, а згодом може накопичуватися у родовищах.
Науковці називають цей процес своєрідним «першим розділом життя золота». І хоча до повного розуміння всіх механізмів ще далеко, нове дослідження показує: справжня алхімія планети починається не на поверхні, а у темних глибинах під океаном.