Μία νέα μελέτη αποκαλύπτει ότι βαθιά κάτω από τα ηφαιστειακά νησιωτικά τόξα ο εμπλουτισμός σε χρυσό προέρχεται από επαναλαμβανόμενη, υψηλού βαθμού τήξη ενός υδροφόρου μανδύα και όχι από μία μόνο διαδικασία.
Πολύ κάτω από τον πυθμένα των ωκεανών λειτουργεί αυτό που οι επιστήμονες αποκαλούν «κουζίνα χρυσού» της Γης. Τα ηφαιστειακά νησιωτικά τόξα σχηματίζονται πάνω από ζώνες καταβύθισης, όπου μια ωκεάνια πλάκα βυθίζεται κάτω από μια άλλη και οι περιοχές αυτές είναι συχνά ασυνήθιστα πλούσιες σε χρυσό. Οι επιστήμονες επί χρόνια προσπαθούσαν να εξηγήσουν το γιατί.
Μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής το Δρ. Κριστιάν Τιμ θαλάσσιο γεωλόγο στο Κέντρο Ωκεάνιας Έρευνας GEOMAR Helmholtz στη Γερμανία δίνει νέες απαντήσεις. «Η έρευνά μας δείχνει ότι η τήξη υδροφόρου μανδύα κάτω από τα νησιωτικά τόξα αποτελεί βασικό παράγοντα εμπλουτισμού σε χρυσό. Σε αυτά τα περιβάλλοντα ο μανδύας λειτουργεί σαν ένα πολυσταδιακό σύστημα τήξης που συγκεντρώνει σταδιακά τον χρυσό».
Ενδείξεις από γυαλί στον πυθμένα της θάλασσας
Για να κατανοήσουν πώς συμπεριφέρονται ο χρυσός και άλλα ευγενή μέταλλα κατά την τήξη του μανδύα οι ερευνητές εξέτασαν 66 δείγματα ηφαιστειακού γυαλιού που συλλέχθηκαν από τον πυθμένα της θάλασσας κατά μήκος του νησιωτικού τόξου Kermadec και της κοντινής λεκάνης Havre βόρεια της Νέας Ζηλανδίας. Αυτά τα «γυαλιά» σχηματίζονται όταν η λάβα ψύχεται γρήγορα στο νερό διατηρώντας την αρχική χημική σύσταση του μάγματος.
Ορισμένα από τα πιο σημαντικά δείγματα ήταν τα λεγόμενα «πρωτογενή γυαλιά» που αντικατοπτρίζουν το μάγμα πριν αλλοιωθεί από κρυστάλλωση. «Όταν τα αναλύσαμε, διαπιστώσαμε ότι οι συγκεντρώσεις χρυσού είναι συχνά πολλαπλάσιες από εκείνες αντίστοιχων μαγμάτων σε μεσοωκεάνιες ράχες. Αυτό έθεσε το βασικό ερώτημα: ποιες διεργασίες ευθύνονται για αυτόν τον εμπλουτισμό;» λέει ο Τιμ.
Η ομάδα μέτρησε το χρυσό μαζί με άλλα χαλκόφιλα στοιχεία, όπως ασήμι, χαλκό, σελήνιο και πλατίνα. Επειδή αυτά τα στοιχεία συμπεριφέρονται παρόμοια κατά την τήξη βοηθούν στην κατανόηση των συνθηκών βαθιά μέσα στον μανδύα.
Ανάγνωση των χημικών σημάτων του μανδύα
Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι ο μανδύας κάτω από το τόξο Kermadec λιώνει παρουσία νερού σε σχετικά υψηλές θερμοκρασίες, πάνω από το όριο τήξης των θειούχων. Σε αυτές τις συνθήκες, τα μάγματα εμφανίζουν αναλογίες αργύρου προς χαλκό παρόμοιες με εκείνες του μανδύα. Ταυτόχρονα οι ερευνητές εντόπισαν αρχικές συγκεντρώσεις χρυσού έως και έξι νανογραμμάρια ανά γραμμάριο πετρώματος. Οι αναλογίες χρυσού προς χαλκό ήταν επίσης πολύ υψηλότερες από αυτές που παρατηρούνται σε «γόνιμο» μανδύα και σε τυπικά βασαλτικά πετρώματα μεσοωκεάνιων ραχών.
Αυτά τα μοτίβα υποδηλώνουν ότι ο μανδύας είχε ήδη υποστεί εξάντληση και στη συνέχεια έλιωσε ξανά. Η επαναλαμβανόμενη υψηλού βαθμού τήξη ενός υδροφόρου και οξειδωμένου μανδύα φαίνεται να είναι ο κύριος μηχανισμός συγκέντρωσης του χρυσού στα μάγματα. Παρότι αυτές οι συγκεντρώσεις είναι υψηλές γεωλογικά, είναι πολύ χαμηλές για εξόρυξη. Για οικονομικά εκμεταλλεύσιμα κοιτάσματα απαιτούνται συγκεντρώσεις πολλαπλάσιες κατά τάξεις μεγέθους.
Όταν ο μανδύας λιώνει ξανά και ξανά
«Αρχικά πιστεύαμε ότι το νερό από τη ζώνη καταβύθισης ελέγχει άμεσα τον εμπλουτισμό σε χρυσό. Ωστόσο τα δεδομένα μας δείχνουν ότι το νερό απλώς διευκολύνει την τήξη του μανδύα. Ο καθοριστικός παράγοντας είναι ο υψηλός και εν μέρει επαναλαμβανόμενος βαθμός τήξης» εξηγεί ο Τιμ.
Η χημική μορφή του χρυσού παίζει επίσης σημαντικό ρόλο. «Στον μανδύα ο χρυσός βρίσκεται συνήθως δεσμευμένος σε θειούχα ορυκτά. Σε υψηλούς βαθμούς τήξης, αυτά τα ορυκτά διασπώνται, απελευθερώνοντας πλήρως τον χρυσό στο λιωμένο υλικό. Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι ο εμπλουτισμός σε χρυσό δεν είναι αποτέλεσμα ενός μόνο επεισοδίου τήξης, αλλά πολλαπλών σταδίων. Μόνο η επαναλαμβανόμενη τήξη επιτρέπει στον χρυσό να συγκεντρωθεί έντονα στο μάγμα» λέει ο Τιμ.
Το πρώτο στάδιο στο «ταξίδι» του χρυσού
Η μελέτη ρίχνει νέο φως στον τρόπο σχηματισμού κοιτασμάτων πλούσιων σε χρυσό σε ωκεάνια νησιωτικά τόξα όπως το Kermadec. Δείχνει ότι η επαναλαμβανόμενη τήξη του μανδύα με τη βοήθεια νερού καθορίζει πόσος χρυσός εισέρχεται στα ανερχόμενα μάγματα.
Τα ευρήματα στρέφουν την προσοχή βαθύτερα στο εσωτερικό της Γης, αναδεικνύοντας ότι η χημική εξέλιξη του μανδύα παίζει σημαντικό ρόλο, μαζί με τις επιφανειακές διεργασίες, στη δημιουργία κοιτασμάτων χρυσού.
Μπορεί επίσης να εξηγούν γιατί τα υδροθερμικά θειούχα κοιτάσματα κατά μήκος υποθαλάσσιων νησιωτικών τόξων είναι συχνά πλούσια σε χρυσό. «Ο μηχανισμός που εντοπίζουμε θα μπορούσε να συμβάλλει στις αυξημένες συγκεντρώσεις χρυσού που παρατηρούνται σε υδροθερμικά συστήματα σε ζώνες καταβύθισης. Ουσιαστικά εξετάζουμε το πρώτο στάδιο στον κύκλο ζωής του χρυσού», κατέληξε. «Ξεκινά με τη μεταφορά του χρυσού από τον μανδύα σε ένα λιωμένο υλικό που τελικά σχηματίζει ηφαίστεια. Η διαδικασία ξεκινά πολύ πριν το μέταλλο φτάσει στην επιφάνεια» αναφέρει ο Τιμ προσθέτοντας ότι αυτό απαιτεί περαιτέρω έρευνα.
