Tak tworzą się złoża złota. Naukowcy zrozumieli, dlaczego wędruje ono na powierzchnię Ziemi
Skąd bierze się złoto w skorupie ziemskiej i jakie procesy pozwalają mu wydostać się z głębi Ziemi na powierzchnię? Odpowiedź na to pytanie od dawna nurtowała naukowców. Teraz, dzięki nowym badaniom rąbek tajemnicy został wreszcie uchylony.
Na początek jednak musimy wyjaśnić skąd w ogóle bierze się złoto na naszej planecie. Ten cenny kruszec rodzi się wewnątrz umierających gwiazd, w wyniku nukleosyntezy supernowych i podczas wybuchu kilonowych. Jest to zjawisko polegające na zderzeniu dwóch gwiazd zdegenerowanych (np. gwiazd neutronowych) lub gwiazdy neutronowej i czarnej dziury. To właśnie w takim procesie powstają ciężki metale, które tworzą następnie planety.
Metale tworzą jądro takich planet, np. Ziemi. Ponieważ Ziemia gdy powstawała była kulą magmy, prawie całe złoto obecne na wczesnej Ziemi zatonęło w jądrze planety. Jeśli jednak złoto spłynęło w jądra, to jak to się dzieje, że możemy znaleźć je na powierzchni naszej planety?
Sposób, w jaki złoto jest transportowane na powierzchnię, był przedmiotem debaty. Wśród podejrzanych był m.in. planetoidy, które mogły dostarczyć złota na Ziemię podczas pradawnych uderzeń w Ziemię.
Teraz zespół naukowców wykorzystał modelowanie numeryczne, aby ujawnić specyficzne warunki, które prowadzą do wzbogacenia złota w magmach, które wznoszą się z płaszcza Ziemi na jej powierzchnię. Wyniki zespołu zostały opublikowane w Proceedings of the National Academy of Sciences.
Wulkany lubią złoto
Złoża złota związane z wulkanami tworzą się w tzw. strefach subdukcji. Strefy subdukcji to obszary, w których płyta oceaniczna np. płyta Pacyfiku, która leży pod Oceanem Spokojnym, zanurza się pod otaczającymi ją płytami kontynentalnymi. W tych szczelinach, w których płyty się spotykają, magma z płaszcza Ziemi ma szansę wydostać się na powierzchnię.
Na wszystkich kontynentach wokół Oceanu Spokojnego, od Nowej Zelandii po Indonezję, Filipiny, Japonię, Rosję, Alaskę, zachodnie Stany Zjednoczone i Kanadę, aż po Chile, mamy mnóstwo aktywnych wulkanów. Wszystkie te aktywne wulkany powstają w środowisku strefy subdukcji. Te same procesy, które skutkują erupcjami wulkanów, to procesy, które tworzą złoża złota
- wyjaśnia Adam Simon, profesor nauk o Ziemi i środowisku na Uniwersytecie Michigan oraz współautor badania.
Więcej o tajemnicach Ziemi przeczytasz na Spider's Web:
Kompleks, który transportuje złoto
Sam wulkan to jednak za mało. Okazało się, że kluczową rolę odgrywa tu pewien zestaw chemiczny – kompleks złota z trójsiarczkiem. Jego istnienie było dotychczas przedmiotem intensywnych debat w środowisku naukowym. Badania, oparte na zaawansowanych modelach termodynamicznych, potwierdziły jednak, że to właśnie ten kompleks jest odpowiedzialny za transport złota.
Nasze modele ujawniły, że w określonych warunkach, takich jak wysokie ciśnienie i temperatura panujące głęboko pod ziemią, złoto może tworzyć stabilne kompleksy z siarką. Te kompleksy są bardzo mobilne w magmie, co pozwala im na podróż ku powierzchni
- tłumaczy prof. Simon.
Obecność kompleksu złota w płaszczu Ziemi, na głębokości od 50 do 80 km pod aktywnymi wulkanami, powoduje, że złoto jest przenoszone z płaszcza do magm, które ostatecznie przemieszczają się na powierzchnię Ziemi.
Wyniki naszego badania pozwala ostatecznie zrozumieć, jak powstają złoża złota i może pomóc w odnajdowaniu i wydobywaniu złota
- mówi Adam Simon.
Odkrycie to ma ogromne znaczenie dla geologii i poszukiwań złóż złota. Lepsze zrozumienie procesów formowania się złóż pozwala na skuteczniejsze ich lokalizowanie i eksploatację. Co więcej, rzuca nowe światło na historię naszej planety i procesy zachodzące w jej wnętrzu.
