Aukso kilmė po vandenynais: mokslininkai atskleidė „žemės alchemijos“ paslaptis

GEOMAR Helmholtz vandenynų tyrimų centro Kylio mieste jūrų geologas daktaras Christianas Timmas su komanda pateikia naujus atsakymus. „Mūsų tyrimai rodo, kad vandeningos mantijos lydymasis po salų lankais yra pagrindinis aukso sodrinimo veiksnys“, – teigia Ch. Timmas. „Šioje aplinkoje mantija veikia kaip daugiapakopė lydymosi sistema, kuri palaipsniui koncentruoja auksą.“

Užuominos vandenyno dugno stikle

Siekdami suprasti, kaip auksas ir kiti taurieji metalai elgiasi lydantis mantijai, tyrėjai ištyrė 66 vulkaninio stiklo mėginius. Jie buvo surinkti vandenyno dugne palei Kermadeko salų lanką ir netoliese esančiame Havrės lovyje į šiaurę nuo Naujosios Zelandijos. Šie stiklai susidaro lavai staigiai atvėsus po vandeniu, taip išsaugant pirminę magmos cheminę sudėtį.

Kai kurie vertingiausi pavyzdžiai buvo „primityvūs stiklai“, kurie atspindi magmą dar prieš jai pasikeičiant dėl kristalizacijos. „Išanalizavę šiuos mėginius pastebėjome, kad aukso koncentracija juose dažnai yra kelis kartus didesnė nei panašių magmų iš vidurio vandenyno kalnagūbrių“, – sako Ch. Timmas. „Tai iškėlė esminį klausimą: kokie procesai lemia šį praturtėjimą?“

Komanda matavo auksą kartu su kitais chalkofiliniais („sierą mėgstančiais“) elementais, tokiais kaip sidabras, varis, selenas ir platina. Kadangi lydymosi metu šie elementai elgiasi panašiai, jie padeda atskleisti sąlygas giliai mantijoje.

Mantijos cheminių signalų skaitymas

Rezultatai rodo, kad mantija po Kermadeko lanku lydosi esant vandeniui ir santykinai aukštai temperatūrai, viršijančiai sulfidų likviduso ribą. Tokiomis sąlygomis magmoje sidabro ir vario santykis yra panašus į tą, kuris randamas mantijoje.

Tuo pat metu tyrėjai nustatė pirmines aukso koncentracijas, siekiančias iki 6 nanogramų gramui uolienos. Aukso ir vario santykis taip pat yra daug didesnis nei derlingoje mantijoje ar tipiškuose vidurio vandenyno kalnagūbrių bazaltuose.

Šie dėsningumai leidžia manyti, kad mantija jau anksčiau buvo išeikvota, o vėliau vėl išsilydė. Pasikartojantis, intensyvus vandeningos ir oksiduotos mantijos lydymasis yra pagrindinis procesas, sutelkiantis auksą šiose magmose.

Nors geologiniu požiūriu šie lygiai yra aukšti, kasybai jie per žemi. Ekonomiškai naudingiems telkiniams susidaryti reikėtų kelis kartus didesnių koncentracijų.

Kai mantija lydosi vėl ir vėl

„Iš pradžių manėme, kad aukso gausėjimą tiesiogiai kontroliuoja iš subdukcijos zonos išsiskiriantis vanduo“, – teigia Ch. Timmas. „Tačiau mūsų duomenys rodo, kad vanduo daugiausia palengvina mantijos lydymąsi. Svarbiausias faktorius aukštai aukso koncentracijai yra didelis – ir iš dalies pasikartojantis – lydymosi laipsnis.“

Svarbų vaidmenį atlieka ir cheminė aukso forma. „Mantijoje auksas paprastai būna susirišęs su sulfidiniais mineralais“, – aiškina mokslininkas. „Esant dideliam lydymosi laipsniui, šie mineralai suyra, visiškai išleisdami auksą į lydalą.“

„Mūsų rezultatai įrodo, kad aukso gausėjimas nėra vienkartinio lydymosi įvykio rezultatas, o susideda iš kelių etapų“, – priduria jis. „Tik pasikartojantis lydymasis leidžia auksui stipriai susikoncentruoti magmoje.“

Pirmasis žingsnis aukso kelionėje

Šis tyrimas suteikia naujų žinių apie tai, kaip formuojasi auksu turtingi telkiniai vandenynų salų lankuose. Jis rodo, kad pasikartojantis, vandens skatinamas mantijos lydymasis lemia, kiek aukso pateks į kylančias magmas.

Išvados nukreipia dėmesį giliau po žeme, pabrėždamos, kad mantijos cheminė evoliucija kartu su paviršiniais procesais atlieka pagrindinį vaidmenį formuojant aukso telkinius.

Tai taip pat gali padėti paaiškinti, kodėl hidroterminiai sulfidų telkiniai palei povandeninius salų lankus dažnai yra turtingi auksu. „Mūsų nustatytas mechanizmas galėtų prisidėti prie padidėjusio aukso kiekio hidroterminėse sistemose“, – sako Ch. Timmas. „Tačiau šį ryšį dar reikia tirti toliau.“

„Mes stebime pirmąjį aukso gyvavimo ciklo žingsnį“, – apibendrina mokslininkas. „Jis prasideda aukso perdavimu iš mantijos į lydalą, kuris galiausiai suformuoja ugnikalnius. Alchemija prasideda likus daug laiko iki tol, kol metalas pasiekia paviršių.“