Złoto było obecne w historii ludzkości jako symbol bogactwa i motor napędowy wielu cywilizacji. W tym kontekście pytanie jak złoto trafia na powierzchnię ziemi było punktem wyjścia dla wielu badań, które nie przyniosły jednoznacznej odpowiedzi. Kluczem są procesy geologiczne zachodzące na dużych głębokościach, w obszarze płaszcza ziemskiego.
Zrozumienie, w jaki sposób złoto trafia do skorupy ziemskiej, oznacza nie tylko rozwiązanie naukowej zagadki, ale także usprawnienie sposobu lokalizowania złóż złota. Naukowcy przeanalizowali zjawiska, które zachodzą na głębokości od 50 do 80 kilometrów pod ziemią, w regionach, gdzie dynamika między płytami oceanicznymi i kontynentalnymi zmienia skład chemiczny podłoża.
W jaki sposób złoto przedostaje się na powierzchnię z centrum Ziemi?
Aby lepiej zrozumieć tę kwestię, należy zauważyć, że większość złota nie jest bezpośrednio dostępna na powierzchni. Jest ono zatrzymywane w skałach znajdujących się w płaszczu, warstwie położonej między skorupą ziemską a jądrem. Pozostaje tam w izolacji, ponieważ samo w sobiemetal nie ma tendencji do przemieszczania się ani łatwego rozpuszczania.
Tak zwane strefy subdukcji są miejscem, w którym dochodzi do uwolnienia złota. W tych miejscach dno oceaniczne zapada się pod masy kontynentalne, porywając wodę i związki chemiczne gromadzone przez miliony lat.
Kiedy płyty te osiągają głębokość od 30 do 50 mil, ciśnienie i ciepło generują gorące i słone płyny, które mogą zmienić skład środowiska.
Płyny te zasilają wulkany położone wokół Pacyfiku i w odpowiednich warunkach transportują również znaczne ilości złota. Zespołowi z Uniwersytetu Michigan udało się zamodelować ten proces, a wyniki opublikowano w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences.
Rola siarki w transporcie złota
Złoto nie migruje samoistnie. Musi połączyć się z innym pierwiastkiem, który sprawi, że stanie się rozpuszczalne i możliwe do transportu. Najnowsze badania wskazują siarkę jako decydującego sprzymierzeńca. W wyniku interakcji z płynami uwalnianymi przez zanurzającą się płytę, płaszcz nabiera bardziej utleniającego charakteru.
W tym utleniającym środowisku siarka przyjmuje nietypowe formy i umożliwia powstanie niespotykanego dotąd związku chemicznego: trisiarczku złota. W tej strukturze (już zbadanej) jeden atom metalu łączy się z trzema atomami siarki, co umożliwia rozpuszczenie złota w płynach i jego przemieszczanie się wraz z nimi do wyższych warstw.
Modele termodynamiczne opracowane przez zespół badawczy pokazują, że jest to najbardziej spójne wyjaśnienie istnienia niezwykle bogatych złóż złota w obszarach subdukcji. Bez tego kompleksu metal pozostawałby nieruchomy, uwięziony w minerałach płaszcza.
Znaczenie wody w transporcie złota
Badania podkreślają istotny czynnik: wodę. Nie jest to element dodatkowy, ale niezbędny składnik umożliwiający przemieszczanie się złota w kierunku powierzchni. Roztwory wodne pozwalają kompleksowi złota i siarki przemieszczać się bardziej efektywnie.
Naukowcy wyjaśniają, że gdy system zawiera wystarczającą ilość wody, transportowane ilości złota są znacznie większe. Dla porównania, osiąga się poziomy gramów złota na metr sześcienny płynu, czyli stężenie tysiące razy większe niż obserwowane w skałach płaszcza.
W ten sposób można zrozumieć, dlaczego nie wszystkie obszary subdukcji generują złoża złota. Obecność wody, wraz z określonymi warunkami ciśnienia i temperatury, decyduje o tym, czy proces zatrzymuje złoto, czy też uwalnia je do skorupy ziemskiej.
W jaki sposób złoto trafia do złóż nadających się do eksploatacji?
Kiedy wszystkie składniki (woda, siarka i odpowiednie środowisko utleniające) zbiegają się, złoto unosi się wraz z magmą. Magma ta, przemieszczając się w kierunku powierzchni, ochładza się i osadza metal w szczelinach i żyłach skalnych.
W rezultacie powstają koncentracje, które przez miliony lat tworzą złoża wystarczająco bogate, aby można je było eksploatować.Wyjaśnia to rozmieszczenie złóż wokół tzw. Pierścienia Ognia Pacyfiku, od Nowej Zelandii po Chile, przez Japonię, Filipiny, Alaskę i zachodnie wybrzeże Stanów Zjednoczonych i Kanady.
Jak zauważył Adam Simon, główny badacz w tym projekcie: „Te same procesy, które powodują erupcje wulkaniczne, generują również złoża złota w tych środowiskach”.Postęp ten nie ogranicza się do sfery teoretycznej. Stanowi on praktyczne narzędzie do ukierunkowania poszukiwań nowych złóż. Badanie zapewnia zatem szersze zrozumienie procesów geologicznych i ustanawia związek między dynamiką płyt tektonicznych, wulkanizmem i powstawaniem strategicznych zasobów mineralnych.
