Геологи из Центра океанических исследований имени Гельмгольца GEOMAR в Киле выяснили, почему в районах вулканических островных дуг часто встречаются богатые залежи золота. Исследование показало, что драгоценный металл концентрируется в магме благодаря многократному плавлению мантии, которое провоцирует вода, уходящая вглубь планеты вместе с океанической плитой.
Островные дуги – это цепи вулканов, которые образуются в зонах субдукции, где одна океаническая плита погружается под другую. Учёные давно заметили, что в таких регионах магма аномально богата золотом, но механизм этого процесса оставался неясным. Новая работа проливает свет на его глубинную природу.
Команда под руководством морского геолога Кристиана Тимма изучила 66 образцов вулканического стекла, собранных на морском дне вдоль островной дуги Кермадек и в соседнем жёлобе Хавр к северу от Новой Зеландии. Когда подводная лава резко остывает, она превращается в вулканическое стекло, которое сохраняет первоначальный химический состав магмы. Анализ этих «геологических консервов» показал, что концентрация золота в них в несколько раз превышает содержание металла в породах срединно-океанических хребтов.
Как выяснили исследователи, ключевую роль в процессе играет вода. Она попадает в мантию вместе с погружающейся океанической корой и действует как катализатор – снижает температуру плавления мантийного вещества. Это приводит к тому, что порода плавится интенсивнее и неоднократно. В обычной мантии золото «заперто» в сульфидных минералах. При частичном и однократном плавлении оно остаётся в них, но когда процесс становится интенсивным и повторяется, сульфиды полностью разрушаются, высвобождая весь свой запас золота в расплав.
Этот многоступенчатый механизм объясняет, как магма изначально обогащается драгоценным металлом ещё до того, как начинает подниматься к поверхности. Хотя концентрации золота в изученных образцах (до шести нанограммов на грамм породы) недостаточно для промышленной добычи, этот процесс создаёт предпосылки для формирования будущих месторождений. Понимание этого механизма также помогает объяснить, почему гидротермальные источники в зонах субдукции часто содержат повышенное количество золота.
