Cuando una placa tectónica se hunde debajo de otra, produce magma rico en volátiles como agua, azufre y cloro. A medida que estos magmas ascienden, liberan fluidos magmáticos, en los que el azufre y el cloro se combinan con metales como el oro y el cobre, y transportan estos metales hacia la superficie de la Tierra. Debido a que las condiciones extremas asociadas con los magmas naturales son muy difíciles de reproducir en el laboratorio, el papel exacto de las diferentes formas de azufre en el transporte de metales sigue siendo muy debatido. Sin embargo, un enfoque innovador realizado por un equipo de la Universidad de Ginebra (UNIGE) ha demostrado que el azufre, en su forma bisulfuro (HS)–) forma, es importante para el transporte de oro en fluidos magmáticos. Estos se publican en los resultados. Naturaleza Geociencia.
Cuando dos placas tectónicas chocan, la placa en subducción se hunde en el manto de la Tierra, calentándose y liberando grandes cantidades de agua. Esta agua reduce la temperatura de fusión del manto, que se funde a alta presión y a temperaturas superiores a los 1.000 grados centígrados para formar magma. Debido a que el magma líquido es menos denso que el resto del manto, migra hacia la superficie de la Tierra.
“Debido a una disminución de la presión, el magma que se mueve hacia la superficie de la Tierra satura el fluido rico en agua, que luego se libera en forma de burbujas de fluido magmático, lo que hace que el silicato se derrita”, Stephen Forsing, becario postdoctoral en el Departamento de la Tierra. Las ciencias lo explican. Por lo tanto, los fluidos magmáticos están compuestos parcialmente de agua. Los elementos volátiles disueltos como el azufre y el cloro son importantes porque lixivian oro, cobre y otros metales de los silicatos hacia el fluido magmático, facilitando así su migración a la superficie.
Muchas formas de azufre.
El azufre puede reducirse u oxidarse fácilmente, es decir, ganar o perder electrones, proceso conocido como redox. El estado redox del azufre es importante porque afecta su capacidad para unirse con otros elementos como los metales. Sin embargo, un debate ha dividido a la comunidad científica durante más de una década: ¿Cuál es el estado redox del azufre en el fluido magmático que moviliza y transporta los metales?
Zoltán Zajacz, profesor asociado del Departamento de Ciencias de la Tierra de la Facultad de Ciencias de UNIGE y coautor del estudio, explica: “Un artículo fundamental de 2011 sugirió que los radicales de azufre S3 desempeñan este papel. Sin embargo, los métodos experimentales y analíticos “existen Hubo varias limitaciones, particularmente cuando se trataba de reproducir las condiciones relativas de presión-temperatura y redox magmáticas, que ahora hemos superado”.
La revolución procesal
El equipo de UNIGE colocó un cilindro de cuarzo y un líquido en una cápsula de oro sellada con una composición similar a un fluido magmático. Luego, la cápsula se colocó en un recipiente a presión, que luego se llevó a las condiciones de presión y temperatura características del magma localizado en la corteza superior de la Tierra. “Sobre todo, nuestra configuración permite un control flexible de las condiciones redox en el sistema, algo que antes no era posible”, afirma Stefan Forsing.
Durante los experimentos, el cilindro de cuarzo se fractura, lo que permite la entrada de fluido magmático sintético. Luego, el cuarzo atrapa gotas de líquido de tamaño microscópico similares a las que se encuentran en la naturaleza, y la forma del azufre que contienen se puede analizar utilizando láseres a altas temperaturas y presiones en una técnica analítica llamada espectroscopia Raman. Mientras que los experimentos espectroscópicos anteriores se realizaban normalmente hasta 700 °C, el equipo de UNIGE logró aumentar la temperatura característica del magma natural a 875 °C.
Bisulfuro como transportador.
El estudio demostró que el bisulfuro (HS-), el sulfuro de hidrógeno (H₂S) y el dióxido de azufre (SO₂) eran las principales especies de azufre presentes en los fluidos experimentales a temperaturas magnéticas. El papel de los bisulfuros en el transporte de metales ya estaba bien documentado en los llamados fluidos hidrotermales de baja temperatura, que se originan a partir de fluidos magmáticos de alta temperatura. Sin embargo, se creía que la estabilidad del bisulfuro a temperaturas magmáticas es muy limitada. Gracias a su metodología innovadora, el equipo de UNIGE pudo demostrar que incluso en fluidos magmáticos, el bisulfuro es responsable de la mayor parte del transporte de oro.
“Al elegir cuidadosamente nuestras longitudes de onda láser, demostramos también que en estudios anteriores se había sobrestimado la cantidad de radicales de azufre en los fluidos geológicos y que los resultados del estudio de 2011 se midieron en la muestra, lo que puso fin al mismo. discusión”, dice Stephen Forsing. Ahora se han aclarado las condiciones que conducen a la formación de importantes depósitos de minerales de metales preciosos. Dado que la mayor parte de la producción mundial de cobre y oro proviene de depósitos de fluidos derivados de magma, este estudio puede contribuir a su exploración abriendo perspectivas importantes para comprender su formación.
