Как формируются богатые месторождения золота, объяснили геологи

Геологи из Университета Макгилла (Канада) во главе с профессором Энтони Уильямс-Джонсом (Anthony E. Williams-Jones) из департамента наук о Земле и планетах выяснили, как из первичных газово-жидких фракций гидротермального происхождения со сверхнизкими концентрациями золота возникают богатые месторождения металла. Результаты исследования опубликованы в журнале PNAS.  

Ученые выдвинули гипотезу после подробного изучения изобильных золоторудных жил месторождения Брюсджек (Brucejack mine) в Британской Колумбии, в которых содержание золота местами доходит до 41,5 кг на тонну. По их предположению, главный фактор образования богатых залежей золота — это переход на определенных этапах рудоносных растворов в коллоидное состояние с их последующем слипанием и образованием твердых наночастиц в процессе осаждения - флокуляцией. 

Читайте также: Названа неожиданная теория появления алмазов

Для проверки гипотезы они создали в лабораторных условиях золотоносные коллоидные растворы и с помощью метода просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) получили первые изображения наночастиц золота, а также задокументировали весь процесс заполнения трещин флокулированным агрегатом этих частиц. 

В ходе экспериментов выяснилось, что на начальной стадии охлаждения гидротермальные растворы проходят фазу наночастиц. В неравновесных системах, например, когда кипящий флюид сталкивается с холодной средой, жидкостью или газом, или попадает в открытую полость, резкая смена физико-химических характеристик — сброс давления (вскипание), охлаждение или смена кислотности — ведут к быстрой флокуляции металлических наночастиц из гидротермального флюида. 

Читайте также: Ученые выяснили происхождение стекла в украшениях Древнего Египта

Исследователи проследили, как ведут себя газово-жидкие включения в кварце электрумсодержащих кварц-кальцитовых жил месторождения, а также  изотопные соединения серы в золотосодержащем пирите. Оказалось, что первичный золотоносный флюид в жильных зонах гидротермальных брекчий во время разрыва пород резко вскипал и приводил к "коагуляции золота".

Авторы пришли к выводу, что такие условия могут возникать, например, в местах выхода кислых или почти нейтральных гидротермальных металлоносных растворов на морском дне, где они смешиваются с умеренно щелочной морской водой (рН 7,5–8,5). При этом осаждению породы могли способствовать присутствующие в морской воде катионные коагулянты (например, Na+). 

Геологи отмечают, что около 200 миллионов лет назад на заре Юрского периода Мезозойской эры руды месторождения Брюсджек формировались, когда район находился на континентальной окраине, в зоне долгоживущей островной дуги. Здесь поднимающиеся к поверхности и вскипающие гидротермальные рудные флюиды могли смешиваться с морской водой.  Это смешение могло стать основной причиной флокуляции и образования участков богатого золотого оруденения. 

Аналогичные процессы могли проходить и при образовании других золоторудных месторождений, для которых характерны жилы с бонанцами (крупными скоплениями золотой руды). Согласно гипотезе, так могли сформироваться месторождения Балларат в Австралии, Серра Пелада в Бразилии или Ред-Лейк в Канаде.

Ранее ученые объяснили происхождение металлов платиновой группы.

Читайте также: Ученые объяснили происхождение масконов на Луне

Фото: jrotbart.com