Gli scienziati identificano il meccanismo con cui l'oro raggiunge la superficie terrestre

Un gruppo di ricerca che comprende uno scienziato dell'Università del Michigan ha scoperto un nuovo complesso oro-zolfo che aiuta i ricercatori a capire come si formano i depositi d'oro.

L'oro presente nei depositi minerali associati ai vulcani che circondano l'Anello di Fuoco del Pacifico ha origine nel mantello terrestre e viene trasportato dal magma sulla sua superficie. Tuttavia, il modo in cui l’oro raggiunge la superficie è stato oggetto di dibattito. Ora, il gruppo di ricerca ha utilizzato modelli numerici per rivelare le condizioni specifiche che portano all’arricchimento dell’oro nei magmi che salgono dal mantello terrestre alla sua superficie.

Oro proveniente da profondità chilometriche

Nello specifico, il modello rivela l’importanza di un complesso di solfuro d’oro la cui esistenza è stata intensamente dibattuta, secondo Adam Simon, professore di Scienze della Terra e dell’Ambiente presso l’UM e coautore dello studio.

La presenza di questo complesso oro-trisolfuro sotto un insieme molto specifico di pressioni e temperature nel mantello, a una distanza compresa tra 48 e 80 chilometri al di sotto dei vulcani attivi, fa sì che l'oro venga trasferito dal mantello ai magmi che alla fine si spostano nel superficie della Terra. I risultati del team sono pubblicati negli Atti della National Academy of Sciences.

"Questo modello termodinamico che abbiamo pubblicato è il primo a rivelare la presenza del complesso oro-trisolfuro, di cui fino ad ora non conoscevamo l'esistenza in queste condizioni", ha detto Simon. "Ciò offre la spiegazione più plausibile per le altissime concentrazioni di oro presenti in alcuni sistemi minerali negli ambienti delle zone di subduzione."

Le zone di subduzione sono regioni in cui una placca continentale (la placca del Pacifico, che si trova sotto l'Oceano Pacifico) è sommersa dalle placche continentali circostanti. In questi filoni dove si incontrano le placche continentali, il magma del mantello terrestre ha la possibilità di risalire in superficie. "In tutti i continenti che circondano l'Oceano Pacifico, dalla Nuova Zelanda all'Indonesia, alle Filippine, al Giappone, alla Russia, all'Alaska, agli Stati Uniti occidentali e al Canada, fino al Cile, abbiamo molti vulcani attivi", ha detto Simon.

"Tutti questi vulcani attivi si formano sopra o in un ambiente di zona di subduzione. Gli stessi tipi di processi che danno origine alle eruzioni vulcaniche sono processi che formano depositi d'oro". L'oro si trova comodamente nel mantello terrestre, sopra la placca oceanica in subduzione. Ma quando le condizioni sono adatte affinché un fluido contenente lo ione trisolfuro venga aggiunto dalla piastra in subduzione al mantello, l'oro preferisce unirsi al trisolfuro per formare un complesso oro-trisolfuro.

Questo complesso è molto mobile nel magma. Gli scienziati sapevano già che l'oro forma complessi con vari ioni di zolfo, ma questo studio, che coinvolge scienziati provenienti da Cina, Svizzera, Australia e Francia, è il primo a presentare un modello termodinamico solido per l'esistenza e l'importanza del complesso oro -triasolfuro. Per identificare questo nuovo complesso, i ricercatori hanno sviluppato un modello termodinamico basato su esperimenti di laboratorio in cui i ricercatori controllano la pressione e la temperatura dell'esperimento e quindi misurano i risultati dell'esperimento.

I ricercatori hanno poi sviluppato un modello termodinamico che prevede i risultati dell’esperimento. Questo modello termodinamico può quindi essere applicato alle condizioni del mondo reale.

"Questi risultati forniscono una comprensione davvero solida di ciò che fa sì che alcune zone di subduzione producano depositi di minerali molto ricchi di oro", ha detto Simon. "La combinazione dei risultati di questo studio con studi esistenti migliora in definitiva la nostra comprensione di come si formano i depositi d'oro e può avere un impatto positivo sull'esplorazione."

Riferimenti allo studio

Deng-Yang He et al, Mantle oxidation by sulfur drives the formation of giant gold deposits in subduction zones, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2404731121