Термодинамическая модель определяет, как золото достигает поверхности Земли

Исследовательская группа с участием учёного из Мичиганского университета открыла новый комплекс золото-трисера, который помогает понять, как формируются месторождения золота.

Золото в рудных месторождениях, связанных с вулканами вокруг Тихоокеанского огненного кольца, происходит из мантии Земли и транспортируется магмой к поверхности. Однако механизм его выноса был предметом дискуссий. Теперь команда с помощью численного моделирования выявила конкретные условия, приводящие к обогащению золотом магм, поднимающихся из мантии.

Модель показала важность комплекса золото-трисера, существование которого активно обсуждалось. Присутствие этого комплекса под очень специфическим набором давлений и температур в мантии на глубине 30–50 миль под активными вулканами приводит к переносу золота из мантии в магмы, которые в итоге выходят на поверхность. Результаты опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.

«Эта термодинамическая модель впервые демонстрирует наличие комплекса золото-трисера, о существовании которого при таких условиях мы ранее не знали, — сказал соавтор работы Адам Саймон. — Это предлагает наиболее правдоподобное объяснение очень высоких концентраций золота в некоторых минеральных системах в зонах субдукции».

Золотые месторождения формируются в зонах субдукции — областях, где океаническая плита (например, Тихоокеанская) погружается под континентальные. В этих швах магма из мантии получает возможность подняться к поверхности. Процессы, вызывающие извержения вулканов в таких зонах вокруг всего Тихого океана, также ответственны за формирование месторождений золота.

Хотя золото стабильно в мантии над погружающейся плитой, при добавлении флюида, содержащего ион трисеры, золото активно образует с ним высокоподвижный в магме комплекс. Ранее было известно о комплексах золота с различными серными ионами, но данное исследование первым представляет надёжную термодинамическую модель существования и важности именно комплекса золото-трисера.

Для его идентификации учёные разработали термодинамическую модель на основе лабораторных экспериментов с контролем давления и температуры, а затем применили её к реальным условиям. «Результаты дают чёткое понимание причин образования особенно богатых золотом руд в определённых зонах субдукции и могут положительно повлиять на разведку», — отметил Саймон.