Дослідження на глибині 700 метрів: роботизовані субмарини виявили рекордні концентрації золота

Пірит (сульфід заліза) часто називають «золотом дурнів» через його металевий блиск та латунно-жовтий колір, який легко сплутати зі справжнім дорогоцінним металом.

Проте цього разу за 360 кілометрів на південь від Токіо вчені виявили справжнє «невидиме» золото всередині піриту глибоко під водою — у гідротермальному полі кальдери Хіґасі-Аоґасіма.

Джерело: phys.org

За допомогою підводних роботів, що занурювалися на глибину понад 700 метрів, дослідники зібрали зразки порід із вулканічних джерел та підводних пагорбів. Проаналізувавши ці породи за допомогою мас-спектрометрії вторинних іонів, вони виявили рекордну концентрацію золота — до 1,9 мас.% (19 231 ppm).

У пошуках прихованого скарбу

Замість звичних крупинок чи самородків, метал був буквально вбудований у кристалічну ґратку глибоководного піриту у вигляді твердого розчину. Це відкриття, опубліковане в журналі Scientific Reports, пропонує геологам новий спосіб пошуку перспективних родовищ по всьому світу.

Кальдера Хіґасі-Аоґасіма — це підводний вулканічний кратер на схід від японського острова Аоґасіма. На його дні діють три гідротермальні поля (Центральний конус, Південно-Східна та Східна ділянки), де з-під земної кори безперервно вириваються гарячі, багаті на мінерали потоки води.

Аномально багата на золото кальдера

Регіон усіяний гігантськими гідротермальними джерелами («чорними курцями») та сульфідними пагорбами, багатими на пірит, халькопірит, сфалерит і галеніт.

Дослідження цих структур виявило аномально високий середній вміст золота в породах — 102 ppm (в окремих випадках до 275 ppm), тоді як зазвичай у подібних родовищах цей показник коливається в межах всього 0,01–43 ppm. Більшість знахідок становили видимі золоті зерна, але вченим стало цікаво, чи ховається невидиме золото всередині самого піриту.

Як виявили невидиме золото

Вчені розділили зразки піриту на чотири морфологічні типи:

• фрамбоїдальний (схожий на грона малини);
• коломорфний (шаруватий);
• ідіоморфний та гіпідіоморфний (з чіткими або частковими кристалами).

За допомогою надчутливого методу мас-спектрометрії вторинних іонів (SIMS) вони дослідили мінерали на атомному рівні, буквально просвердлюючи мікроскопічні отвори в зразках.

Золото, вплетене в кристали

Найбільше дослідників здивувало те, в якій формі існувало золото. Воно не утворювало окремих мікросамородків всередині мінералу, а було вплетене безпосередньо в кристалічну структуру піриту, атом за атомом.

Цей процес можливий лише за наявності таких елементів, як арсен (миш'як), свинець та мідь. Вони викривляють кристалічну ґратку піриту, створюючи вільні «вакантні» місця, які й займають атоми золота. Це підтверджується тим, що концентрація золота зростала пропорційно до вмісту арсену.

Де концентрація вища?

Найбагатшим виявився коломорфний пірит на ділянці Центрального конуса. Він утворився внаслідок різкого контакту гарячих вулканічних флюїдів із холодною морською водою.

Це дослідження показує, як сучасний мікроаналіз допомагає знаходити цінні метали там, де їх раніше не помічали. Текстура й хімічні «відбитки пальців» піриту відтепер стануть надійними вказівниками на найбагатші підводні золоті зони.