Процеси витягування золота на поверхню з глибин мантії Землі залежать від сірки, яка виділяється під діючими вулканами. Дві нові статті погодилися, що деякі форми сірки утворюють молекулярні зв’язки із золотом, які в іншому випадку залишалися б секвестрованими в мантії, дозволяючи дорогоцінному елементу підніматися. Вони не зовсім згодні щодо того, яка форма сірки є найважливішою.
Згідно з чисельним моделюванням і експериментами, проведеними групою геологів під керівництвом Ден-Янга Хе з Китайського університету наук про Землю, трисірка є ключовою. Але, згідно з експериментами, проведеними Стефаном Фарсангом і Золтаном Заячем з Женевського університету, вирішальним гравцем є бісульфід. Обидва набори результатів цікаві і варті подальшої уваги, оскільки розуміння того, як утворюються родовища золота, може допомогти нам максимально використати цей прекрасний, цінний і корисний ресурс.
Поклади золота часто пов’язують з вулканічною діяльністю в місцях стикання тектонічних плит. Там край однієї тектонічної плити може прослизнути під сусідню плиту, утворюючи так звану зону субдукції. Взаємодія між двома плитами створює регіон, пронизаний землетрусами та вулканами, такий як довгий ланцюг вулканів, відомий як Тихоокеанське вогняне кільце.
Золото в цих родовищах походить глибоко під поверхнею Землі, в мантії. Залишений напризволяще, щільний метал залишиться там; але він потрапляє в магми, які піднімаються через вулканічну діяльність на поверхню, де він осідає. Вчені вважають, що ключем до його транспортування є сірка. Сірка міцно зв’язується з важкими металами, включаючи золото. Але те, яку форму приймає ця сірка для транспортування золота через зони субдукції Землі, є предметом дебатів серед учених Землі.
Ден-Ян Хе та його колеги експериментували з різними тисками та температурами, щоб розробити термодинамічну модель, яка могла б передбачити реальні умови, що призводять до транспортування золота. Вони виявили, що за дуже певних температур і тисків, коли вода нагрівається й окислюється під час опускання земної кори, золото й трисульфід зв’язуються, утворюючи розчинний комплекс із формулою Au(HS)S3–. Цей комплекс, як показали їхні розрахунки, може транспортувати концентрацію золота в кілька грамів на кубічний метр рідини – більш ніж на три порядки вище, ніж середня кількість золота в мантії Землі. Це надзвичайно ефективний засіб викачування золота з мантії та скидання його в кору.
«Ця термодинамічна модель, яку ми зараз опублікували, є першою, яка показує наявність комплексу золото-трисірка, про існування якого ми раніше не знали в цих умовах», — каже геолог Адам Саймон з Мічиганського університету. «Це пропонує найбільш правдоподібне пояснення дуже високих концентрацій золота в деяких мінеральних системах у середовищах зони субдукції».
Але це може бути не єдиний засіб пересування. У своєму експерименті, проведеному в Університеті Женеви, Фарсанг і Заяц знайшли спосіб змінити ступінь окислення сірки, додавши її до умов тиску та температури 875 градусів за Цельсієм (1607 за Фаренгейтом), що відповідає температурі природного середовища. магми. Попередні експерименти, включно з часто цитованою статтею 2011 року, показали, що за транспорт відповідає трисірка. Нові результати показали, що бісульфід, сірководень і діоксид сірки були сильно присутні при магматичних температурах.
Це цікаво, оскільки бісульфід відіграє роль у транспортуванні металу в гідротермальних рідинах, які мають нижчу температуру. Вважалося, що бісульфід не може існувати при магматичних температурах; але робота Фарсанга та Заяча показала, що це може.
«Ретельно вибираючи довжину хвилі нашого лазера, — каже Фарсанг, — ми також показали, що в попередніх дослідженнях кількість радикалів сірки в геологічних рідинах була сильно переоцінена і що результати дослідження 2011 року фактично ґрунтувалися на артефакті вимірювань, вважаючи, що кінець цій дискусії».
