Богатые месторождения руд связаны с древней атмосферой

Значительная часть минеральных богатств нашей планеты сформировалась миллиарды лет назад, когда химические циклы Земли отличались от современных. Изучая геохимические признаки в породах возрастом около 3 миллиардов лет, группа учёных, включая Андрея Беккера и Дага Рамбла из Института Карнеги, обнаружила, что формирование экономически важных месторождений никелевых руд было связано с серой в бедной кислородом древней атмосфере.

Эти древние руды — конкретно железо-никелевые сульфидные месторождения — обеспечивают 10% мировой годовой добычи никеля. Они образовались в основном от двух до трёх миллиардов лет назад при извержении горячих магм на океаническом дне. Однако происхождение богатых месторождений оставалось загадкой. Для формирования рудных минералов необходима сера, но ни морская вода, ни магмы, содержащие руды, не считались достаточно богатыми серой для этого процесса.

Ключевым доказательством стала особая форма серы — изотоп сера-33, атомы которого содержат на один нейтрон больше, чем «нормальная» сера-32. Оба изотопа ведут себя одинаково в большинстве химических реакций, но реакции в атмосфере, где молекулы диоксида серы расщепляются ультрафиолетовыми (УФ) лучами, приводят к разделению или «фракционированию» изотопов, создавая изотопные аномалии.

«Если в атмосфере слишком много кислорода, то недостаточно УФ-излучения проходит через неё, и эти реакции не могут происходить, — поясняет Рамбл. — Таким образом, обнаружив эти аномалии изотопов серы в породах определённого возраста, мы получаем информацию об уровне кислорода в атмосфере».

Связывая богатые никелевые руды с древней атмосферой, аномалии в образцах пород также дают ответ на давний вопрос об источнике серы в рудных минералах. По словам Рамбла, это знание поможет геологам в поиске новых месторождений, поскольку наличие серы и другие химические факторы определяют, сформируется ли месторождение. Исследование опубликовано в выпуске журнала Science от 20 ноября.