Результаты исследования, опубликованные в журнале Communications Earth & Environment, проливают свет на то, как в недрах планеты формируются ценные месторождения драгоценного металла.
Ученые проанализировали 66 образцов вулканического стекла со дна океана вдоль островной дуги Кермадек и прилегающего тылового бассейна Хавр (к северу от Новой Зеландии). Такое стекло образуется при быстром остывании лавы под водой, что позволяет сохранить химический состав исходной магмы.
Как объясняет ведущий автор исследования морской геолог Кристиан Тимм из Центра океанических исследований Гельмгольца в Киле (GEOMAR), концентрация золота в образцах оказалась в несколько раз выше, чем в аналогичной магме из срединно-океанических хребтов. По словам ученого, главным фактором, влияющим на содержание драгоценного металла, является не однократное, а многоступенчатое плавление мантии под островными дугами, которое происходит в водонасыщенной среде.
"Изначально мы полагали, что обогащение золотом напрямую контролируется водой, выделяющейся из зоны субдукции. Но оказалось, что вода лишь облегчает плавление мантии. А ключевой фактор высоких концентраций золота — это высокая, а отчасти и повторная, степень плавления", — пояснил Тимм.
Важную роль играет и химическая форма, в которой золото находится в мантии. Обычно оно связано в сульфидных минералах. Однако при высоких степенях плавления эти минералы разрушаются, полностью высвобождая свое золото в расплав, отмечают исследователи.
"По сути, мы смотрим на первый шаг в жизненном цикле золота. Все начинается с перехода золота из мантии в расплав, который в конечном итоге образует вулканы. Алхимия запускается задолго до того, как металл достигнет поверхности", — заключил Кристиан Тимм.
Полученные выводы помогают объяснить, почему гидротермальные сульфидные месторождения вдоль подводных островных дуг особенно богаты золотом. Как отмечается в статье, на долю таких подводных образований приходится 40% всех известных колчеданных залежей в мире, причем концентрация золота в них может достигать 43 граммов на тонну породы, что значительно выше, чем в аналогичных месторождениях срединно-океанических хребтов.