Bulele de abur transportă aur și sulf din adâncurile Pământului

Amestecurile dense de sulf și metale, cum ar fi aurul și cuprul, pot ajunge la vârful rezervoarelor de magmă de pe partea inferioară a bulelor de abur în creștere, sugerează o nouă cercetare.

După încălzirea capsulelor din materiale găsite în mod obișnuit în magmă, cercetătorii au descoperit picături grele de sulf și metal lipite de fundul bulelor de vapori de apă plutitoare. Mecanismul poate explica cantitățile mari de sulf și metale expulzate în timpul erupțiilor vulcanice și îi poate ajuta pe mineri să identifice zăcămintele de minereu nedescoperite, propun cercetătorii pe 23 februarie în Geoștiința naturii.

„Acești mici plutitori sunt destul de grozavi”, spune autorul principal și geoscientist James Mungall de la Universitatea din Toronto. „Sunt ca niște baloane cu aer cald care poartă o gondolă dedesubt.”

Metalele din magmă se combină cu ușurință cu orice sulf din apropiere „într-un grad șocant”, spune Mungall. Topiturile bogate în sulf vor avea de obicei de 10.000 de ori concentrația de aur a magmei din jur, de exemplu. Această combinație densă de sulf și metal, cunoscută sub numele de mineral sulfurat, se va scufunda și se va așeza la infinit în fundul rezervorului de magmă.

Dar vulcanologii au observat că exploziile vulcanice, cum ar fi erupția Muntelui Pinatubo din 1991 din Filipine, aruncă mai mult sulf și metal decât ar putea fi transportat la suprafață în magma eruptă. Acest dezechilibru a sugerat că un mecanism necunoscut poate ridica sulf și metal din adâncul Pământului.

Mungall și colegii nu căutau să rezolve acest mister când au început un experiment care imită modul în care mineralele sulfurate se comportă în camerele de magmă. Echipa a făcut mai întâi găuri cu lățime de milimetri în cristale mari de cromit rezistent la căldură și a umplut cavitățile cu ingrediente de magmă, cum ar fi silicat și sulfură de fier. Vasele au intrat apoi într-un cuptor preîncălzit la 1.200° Celsius. După 48 de ore, echipa a răcit rapid creațiile, înghețând interioarele topite pe loc.

Când cercetătorii au tăiat felii și au inspectat magma lor simulată, au descoperit picături dense de minerale sulfurate atârnând de fundul bulelor de abur plutitoare. „A fost surprinzător prima dată când l-am observat”, spune Mungall, „dar apoi a început să aibă sens”.

O bula își va transforma forma pentru a minimiza cantitatea de energie de tensiune superficială necesară pentru a rămâne un balon, o sferă care necesită cea mai mică cantitate de energie pentru a se menține împreună. Când două bule se întâlnesc, suprafețele lor se vor îmbina pentru a forma un perete comun care reduce suprafața totală pe care trebuie să o mențină tensiunea superficială. Mungall crede că acest comportament de reducere a energiei leagă picăturile de minerale sulfurate și bulele de abur împreună, în timp ce plutesc potențial la mii de metri în susul rezervorului de magmă. De-a lungul timpului, bulele de abur, care variază în dimensiuni de la microscopic la câțiva metri, își vor absorbi sarcinile utile de autostopul și fie vor erupe la suprafață, fie se vor sedimenta în fisuri, formând depozite metalice aproape de suprafață.

Explicația este „emotionant de ordonată”, spune geologul Adam Simon de la Universitatea din Michigan din Ann Arbor. „Știm de mult timp că în aceste camere magmatice există sulfuri și bule de vapori de apă, așa că cuplarea celor două oferă o modalitate frumoasă și simplistă de a transfera sulful și metalele în mediul de deasupra.” Dacă este obișnuit, mecanismul nou descoperit ar putea ajuta companiile miniere să localizeze zăcăminte nedescoperite de cupru, aur și alte metale valoroase, spune Simon.