Kulta on ollut läsnä ihmiskunnan historiassa rikkauden symbolina ja monien sivilisaatioiden moottorina.
Sisällysluettelo
Tässä yhteydessä kysymys siitä, miten kulta päätyy maan pinnalle, oli lähtökohta lukuisille tutkimuksille, joihin ei ole saatu yksimielistä vastausta. Avain löytyy syvällä maapallon vaipan alueella tapahtuvista geologisista prosesseista.
Kullan kulkeutumisen kuoreen ymmärtäminen ei tarkoita vain tieteellisen pulman ratkaisemista, vaan myös kullan esiintymien paikantamisen parantamista. Tutkijat ovat analysoineet ilmiöitä, jotka tapahtuvat 50–80 kilometrin syvyydessä alueilla, joilla meri- ja mannerlaattojen välinen dynamiikka muuttaa maaperän kemiaa.
Miten kulta päätyy maan pinnalle maapallon ytimestä?
Jotta tämä aihe olisi helpompi ymmärtää, on syytä huomata, että suurin osa kullasta ei ole välittömästi saatavilla maan pinnalla. Se on sidottu kiviin, jotka sijaitsevat manttelissa, maankuoren ja ytimen välissä olevassa kerroksessa. Siellä se pysyy eristettynä, koska metalli ei itsessään liiku tai liukene helposti.
Kutsutaan subduktiovyöhykkeiksi ovat paikkoja, joissa vapautuminen tapahtuu. Näissä paikoissa merenpohja vajoaa mannerlaattojen alle ja vetää mukanaan miljoonien vuosien aikana kertyneitä vesi- ja kemikaalipitoisuuksia.
Kun nämä laatat saavuttavat 30–50 mailin syvyyden, paine ja lämpö tuottavat kuumia ja suolapitoisia nesteitä, jotka voivat muuttaa ympäristön koostumusta.
Nämä nesteet ravitsevat tulivuoria Tyynenmeren ympärillä ja sopivissa olosuhteissa kuljettavat myös merkittäviä määriä kultaa. Michiganin yliopiston tutkimusryhmä on onnistunut mallintamaan tämän prosessin, ja tulokset on julkaistu Proceedings of the National Academy of Sciences -lehdessä.
Rikin rooli kullan kuljettamisessa
Kulta ei kulkeudu itsestään. Se tarvitsee toisen elementin, joka tekee siitä liukoisen ja kuljetettavan. Tuore tutkimus osoittaa rikin olevan ratkaiseva tekijä. Vuorovaikutuksessa uppoavan laatan vapauttamien nesteiden kanssa vaipan hapettavuus kasvaa.
Tässä hapettavassa ympäristössä rikki ottaa epätavallisia muotoja ja mahdollistaa uuden kemiallisen yhdisteen syntymisen: kultatrisulfidin. Tässä rakenteessa (jo tutkittu) yksi metalliatomi liittyy kolmeen rikkiatomiin, mikä mahdollistaa kullan liukenemisen nesteisiin ja nousun niiden mukana ylemmille kerroksille.
Tutkimusryhmän kehittämä termodynaaminen malli osoittaa, että tämä on johdonmukaisin selitys subduktioalueiden erittäin rikkaille kultavarannoille. Ilman tätä kompleksiametalli pysyisi liikkumattomana, loukussa maankuoren mineraaleissa.
Veden merkitys kullan kuljetuksessa
Tutkimus korostaa yhtä olennaista tekijää: vettä. Se ei ole sivuseikka, vaan välttämätön komponentti kullan kulkeutumiselle pinnalle. Vesiliuokset mahdollistavat kullan ja rikin kompleksin tehokkaamman liikkumisen.
Tutkijat selittävät, että kun järjestelmässä on riittävästi vettä, kuljetettavat kultamäärät ovat paljon suurempia. Vertailun vuoksi, saavutetaan grammoja kultaa kuutiometrissä nestettä, mikä on tuhansia kertoja suurempi pitoisuus kuin mitä on havaittu vaipan kivilajeissa.
Täten voidaan ymmärtää, miksi kaikki subduktiovyöhykkeet eivät tuota kultakerrostumia. Veden läsnäolo yhdessä tiettyjen paine- ja lämpötilaolosuhteiden kanssa ratkaisee, pidättääkö prosessi kultaa vai vapauttaako se sen maankuoreen.
Miten kulta päätyy hyödynnettäviin kerrostumiin?
Kun kaikki ainekset (vesi, rikki ja sopiva hapettava ympäristö) ovat läsnä, kulta nousee magmaan. Magma jäähtyy noustessaan pintaan ja kerrostuu kalliossa oleviin halkeamiin ja suoniin.
Tuloksena on pitoisuuksia, jotka miljoonien vuosien kuluessa muodostavat riittävän rikkaita esiintymiä hyödyntämistä varten.
Tämä selittää esiintymien jakautumisen niin kutsutun Tyynenmeren tulirengasvyöhykkeen ympärille Uudesta-Seelannista Chileen, Japaniin, Filippiineille, Alaskaan ja Yhdysvaltojen ja Kanadan länsirannikolle.
Kuten tutkimuksen pää tutkija Adam Simon totesi: ”Samat prosessit, jotka aiheuttavat tulivuorenpurkauksia, luovat myös kultaesiintymiä näissä ympäristöissä”.
Tämä edistysaskel ei rajoitu pelkästään teoriaan. Se on käytännöllinen työkalu uusien esiintymien etsimiseen. Tutkimus tarjoaa näin laajemman käsityksen geologisista prosesseista ja luo yhteyden mannerlaattojen dynamiikan, vulkanismin ja strategisten mineraalivarantojen muodostumisen välille.
