Вулканические острова и подводные горы, возникающие там, где одна тектоническая плита уходит под другую, давно известны повышенным содержанием золота. Однако ученые долго спорили о причинах такой аномалии.
Морские геологи из Центра океанических исследований имени Гельмгольца (Германия) нашли ответ, изучив 66 образцов вулканического стекла, добытых со дна в районе островной дуги Кермадек и желоба Хавр к северу от Новой Зеландии. О своих выводах они рассказали в статье для научного журнала Communications Earth & Environment.
Вулканическое стекло образуется при мгновенном застывании лавы в воде. Оно консервирует исходный химический состав магмы в ее первозданном виде. Исследования, в которых раскрыли уникальный состав так называемых примитивных стекол, показали, что концентрация золота в них в несколько раз выше привычных значений для океанической коры и доходит до шести нанограммов (миллиардных долей) на грамм породы.
Раньше считалось, что золото приносит сама вода, выделяющаяся из погружающейся тектонической плиты. Но химический анализ добытых образцов показал, что реальная механика устроена иначе.
Изначально металл заперт глубоко в мантии планеты, внутри сульфидных минералов — природных соединений серы с металлами, которые химически притягивают золото и удерживают его внутри своей структуры. При обычном нагреве эти минералы сохраняются, не выпуская золото. Но вода, проникающая в недра Земли в процессе погружения тектонических плит, снижает температуру плавления пород, разрушая под высоким давлением внутреннюю структуру минералов.
Когда такая «влажная» мантия переплавляется при высоких температурах, сульфиды разрушаются полностью. Освобожденное золото растворяется в жидкой магме и поднимается к подводным вулканам. Уже там морская вода проникает глубоко в океаническое дно, нагревается от магмы и в виде раскаленных горячих растворов (гидротерм) «вымывает» металл из пород, а миллионы лет тектонических сдвигов поднимают океаническое дно на поверхность и спрессовывают золото в привычные нам жилы на суше.
Хотя сами по себе исследованные подводные породы не представляют коммерческого интереса, поскольку концентрация металла в них слишком мала для промышленной добычи, это открытие принципиально важно для геологов. Оно объясняет, почему подводные вулканы и месторождения на стыках тектонических плит оказываются настолько богаты золотом. Результаты исследования помогут усовершенствовать методы поиска новых месторождений на суше за счет понимания, где расположены самые древние места зарождения золота на нашей планете.