Koko ihmiskunnan historian ajan kulta on ollut rikkauden symboli ja monien sivilisaatioiden liikkeellepaneva voima. Tässä yhteydessä kysymys siitä, miten kulta päätyy maan pinnalle, on ollut lähtökohtana lukuisille tutkimuksille, joihin ei ole vielä löydetty yksiselitteistä vastausta. Avain ratkaisuun löytyy geologisista prosesseista, jotka tapahtuvat syvällä maapallon vaipassa.
Sisällysluettelo
Ymmärtämällä, miten kulta päätyy maankuoreen, ei vain ratkaista tieteellistä arvoitusta, vaan myös parannetaan menetelmiä kultaesiintymien löytämiseksi. Tutkijat analysoivat ilmiöitä, jotka tapahtuvat 50–80 kilometrin syvyydessä maan alla alueilla, joilla meri- ja mannerlaattojen vuorovaikutus muuttaa maaperän kemiaa.
Kuinka kulta päätyy maan pinnalle maan keskiosasta?
Jotta aiheeseen saataisiin hieman kontekstia, on syytä huomata, että suurin osa kullasta ei ole saatavilla maan pinnalla. Se on suljettu mantteliin – kerrokseen maankuoren ja ytimen välissä. Siellä se pysyy eristettynä, koska metalli itsessään ei ole taipuvainen liikkumaan tai liukenemaan .
Subduktiovyöhykkeet ovat tämän päästön paikka. Näissä paikoissa merenpohja vajoaa mannerlaattojen alle ja vie mukanaan miljoonien vuosien aikana kertyneen veden ja kemialliset yhdisteet.
Kun nämä laatat saavuttavat 30–50 mailin syvyyden, paine ja lämpö tuottavat kuumia suolaisia nesteitä, jotka voivat muuttaa ympäristön koostumusta.
Nämä nesteet ravitsevat tulivuoria ympäri Tyynenmeren ja tietyissä olosuhteissa kuljettavat myös merkittäviä pitoisuuksia kultaa . Ryhmä tutkijoita Michiganin yliopistosta on onnistuneesti mallintanut tämän prosessin, ja tutkimuksen tulokset on julkaistu Proceedings of the National Academy of Sciences -lehdessä.
Rikin rooli kullan kuljetuksessa
Kulta ei kulkeudu itsestään. Sen on oltava sitoutunut toiseen alkuaineeseen, joka tekee siitä liukoisen ja kuljetettavan. Viimeaikaiset tutkimukset viittaavat rikkiin ratkaisevana liittolaisena . Vuorovaikutuksessa uppoavan laatan erittämien nesteiden kanssa maankuori saa hapettavampia ominaisuuksia.
Tässä hapettavassa ympäristössä rikki ottaa epätavallisia muotoja, mikä mahdollistaa ainutlaatuisen kemiallisen kompleksin muodostumisen: kullan trisulfidin . Tässä rakenteessa ( jo tutkittu ) yksi metalliatomi sitoutuu kolmeen rikkiatomiin, mikä mahdollistaa kullan liukenemisen nesteisiin ja niiden mukana nousemisen ylemmille kerroksille.
Tutkimusryhmän kehittämä termodynaaminen malli osoittaa, että tämä on johdonmukaisin selitys erittäin rikkaiden kultavarantojen esiintymiselle subduktiovyöhykkeillä. Ilman tätä kompleksia metalli pysyisi liikkumattomana , suljettuna manttimineraaleihin.
Veden merkitys kullan kuljetuksessa
Tutkimus paljasti tärkeän tekijän: veden . Se ei ole lisäelementti, vaan välttämätön komponentti kullan siirtämiseksi pinnalle. Vesiliuokset mahdollistavat kullan ja rikin kompleksin tehokkaamman siirtymisen.
Tutkijat selittävät, että kun järjestelmässä on riittävästi vettä, kuljetettavan kullan määrä kasvaa merkittävästi. Keskimäärin kullan pitoisuus kuutiometrissä nestettä saavuttaa arvot, jotka ovat tuhansia kertoja suuremmat kuin manttelin kivilajeissa havaitut arvot.
Tämä selittää, miksi kaikki subduktiovyöhykkeet eivät tuota kultavarantoja . Veden läsnäolo sekä tietyt paine- ja lämpötilaolosuhteet määräävät eron prosessin välillä, jossa kulta pysyy sidottuna, ja prosessin välillä, jossa se vapautuu maankuoreen.
Kuinka kulta päätyy hyödynnettävissä oleviin esiintymiin?
Kun kaikki ainekset (vesi, rikki ja sopiva hapettava ympäristö) yhdistyvät, kulta nousee magmaan. Magma jäähtyy ja laskeutuu metallia kallioperän halkeamiin ja suoniin
Tuloksena syntyy pitoisuuksia, jotka miljoonien vuosien kuluessa muodostavat riittävän rikkaita esiintymiä hyödyntämistä varten.
Tämä selittää esiintymien jakautumisen niin kutsutun Tyynenmeren tulivuoren kehän ympärille, Uudesta-Seelannista Chileen , kulkien Japanin , Filippiinien , Alaskan ja Yhdysvaltojen ja Kanadan länsirannikon kautta.
Kuten tutkimuksen johtaja Adam Simon totesi: ”Samat prosessit, jotka aiheuttavat tulivuorenpurkauksia, johtavat kultaesiintymien muodostumiseen näissä ympäristöissä”.
Tämä saavutus ei rajoitu teoriaan. Se on käytännön työkalu uusien esiintymien etsimiseen. Tutkimus tarjoaa siis laajemman käsityksen geologisista prosesseista ja luo yhteyden mannerlaattojen dynamiikan, vulkanismin ja strategisesti tärkeiden mineraalivarantojen muodostumisen välille.
