Под подводными вулканами нашли природную «фабрику золота» — и она объясняет многое о месторождениях металла

Вулканические острова и подводные горы, возникающие в зонах субдукции, где одна тектоническая плита уходит под другую, давно привлекают внимание геологов повышенным содержанием золота. Однако долгое время оставалось загадкой, почему именно эти регионы так богаты драгоценным металлом. Немецкие исследователи из Центра океанических исследований имени Гельмгольца решили пролить свет на этот вопрос.

Вулканическое стекло как ключ к разгадке

В ходе работы ученые проанализировали 66 образцов вулканического стекла, поднятых со дна океана в районе островной дуги Кермадек и желоба Хавр к северу от Новой Зеландии. Вулканическое стекло образуется при мгновенном застывании лавы в воде, что позволяет сохранить исходный химический состав магмы в первозданном виде. Это делает его идеальным объектом для изучения процессов, происходящих в недрах Земли.

Результаты анализа показали, что концентрация золота в «примитивных стеклах» в несколько раз превышает обычные значения для океанической коры и достигает шести нанограммов на грамм породы. Это открытие позволило ученым сделать важные выводы о механизмах концентрации металла.

Как вода запускает «фабрику» золота

Ранее считалось, что золото приносится водой, выделяющейся из погружающейся тектонической плиты. Однако химический анализ показал, что реальная картина иная. Изначально металл заперт глубоко в мантии Земли, внутри сульфидных минералов — природных соединений серы с металлами. Эти минералы химически притягивают золото и удерживают его в своей структуре. При обычном нагреве они остаются стабильными и не выпускают золото.

Но когда вода проникает в недра Земли в процессе субдукции, она снижает температуру плавления пород и разрушает внутреннюю структуру сульфидов под высоким давлением. Когда такая «влажная» мантия переплавляется при высоких температурах, сульфиды разрушаются полностью. Освобожденное золото растворяется в жидкой магме и поднимается к подводным вулканам.

Уже на дне океана морская вода проникает глубоко в земную кору, нагревается от магмы и в виде горячих гидротермальных растворов «вымывает» металл из пород. Миллионы лет тектонических сдвигов поднимают океаническое дно на поверхность, а процессы спрессовывания формируют золотые жилы на суше.

Хотя сами по себе исследованные подводные породы не представляют коммерческого интереса — концентрация золота в них слишком мала для промышленной добычи — это открытие принципиально важно для геологии. Оно объясняет, почему подводные вулканы и месторождения на стыках тектонических плит оказываются столь богаты золотом.

Понимание этих процессов поможет геологам совершенствовать методы поиска новых месторождений на суше. Если известно, где находятся древнейшие зоны зарождения золота в мантии, можно точнее прогнозировать расположение перспективных районов.