Rosyjscy naukowcy wraz z niemieckimi kolegami zbliżyli się do odkrycia szlaków powstawania rud platyny – jednego z najrzadszych, a zarazem cennych składników skorupy ziemskiej. W tym celu zastosowali niestandardowe podejście: badali nie same złoża, ale współczesne systemy wulkaniczne Kamczatki, które są „naturalnymi laboratoriami” procesów geochemicznych. Naukowcy przeanalizowali próbki lawy z wulkanu Tolbachik z erupcji w różnych latach i odkryli, w jaki sposób zawartość pierwiastków grupy platynowców zmieniała się wraz z ewolucją systemu magmowego. Artykuł został opublikowany w czasopiśmie Frontiers in Earth Science. Badania zostały wsparte grantem Rosyjskiej Fundacji Nauki (RSF).
Ze względu na swoje właściwości - ogniotrwałość, stabilność chemiczną, wysoką przewodność elektryczną, zdolność do przyspieszania procesów chemicznych - metale z grupy platynowców są niezbędne w chemii, przemyśle, medycynie i elektronice. Aby zapewnić produkcję platynoidów, każdego roku na świecie wydobywa się miliony ton rudy. Z biegiem czasu zasoby znanych złóż ulegną wyczerpaniu, a aby odkryć nowe złoża rud, geolodzy muszą zrozumieć procesy, które je tworzą.
Złoża platynoidów (ruten, rod, pallad, osm, iryd, platyna) są najczęściej związane z intruzami - ciałami magmowymi zamrożonymi w głębi. Nikt nigdy nie widział, jak powstają złoża: po pierwsze jest to długi proces, a po drugie jest ukryty przed oczami badaczy pod warstwą innych skał. Dlatego geolodzy muszą rekonstruować przebieg wydarzeń za pomocą znaków pośrednich, badać inne obiekty przyrodnicze, w których zaimplementowano podobne mechanizmy i jak złożyć mozaikę całościowego obrazu.
To, jak zachowują się pierwiastki z grupy platynowców w stopie magmowym, w dużej mierze zależy od ilości siarki w tym stopieniu i formy chemicznej. Jeśli magma jest utleniona, występuje w niej siarka w postaci wysoce rozpuszczalnego siarczanu (SO42-). W bardziej zredukowanych magmach siarka przekształca się w formę siarczku (S2-), którego rozpuszczalność jest prawie o rząd wielkości niższa. W takim przypadku stop może rozdzielić się na dwie niemieszające się ciecze - krzemian i siarczek. Ten ostatni niejako „wypompowuje” znaczną część platynoidów ze stopionego krzemianu i koncentruje je w sobie. W ten sposób, zdaniem większości badaczy, powstały unikalne złoża, np. Norylsk - duże i bogate złoża rudy.
W lawie wulkanu Kamczatka Tolbachik znajdują się kuleczki siarczkowe (małe „kuleczki” cieczy siarczkowej) zawierające mikroskopijne ziarna minerałów platyny. Zjawisko to ilustruje proces powstawania osadu w miniaturze: wytop podzielono na siarczek i krzemian, a platynoidy pozostawiono w części siarczkowej. Jest ich zbyt mało w skałach Tolbachik do przemysłowego górnictwa, ale badając ten obiekt, naukowcy mogą zrozumieć, w jaki sposób powstają rudy siarczkowe zawierające platynę.
Geolodzy z Instytutu Wulkanologii i Sejsmologii Oddziału Dalekowschodniego Rosyjskiej Akademii Nauk (Pietropawłowsk-Kamczacki), Instytutu Mineralogii Doświadczalnej Rosyjskiej Akademii Nauk (Czernogołowka) oraz Instytutu Technologii Zasobowych im. Helmholtza (Niemcy) badali lawy Tolbaczik z erupcji z różnych okresów (od starożytnych do najnowszych w 2013 r.) i przyglądali się, jak zmieniała się w nich zawartość różnych pierwiastków z grupy platynowców. Umożliwiło to uzyskanie pełniejszego obrazu zachowania platynoidów podczas rozwoju gigantycznego układu magmowego. Okazało się, że zawartość palladu – najbardziej „wrażliwego” na siarkę spośród platynoidów – wzrasta ze starszych skał do młodszych. Z tego możemy wywnioskować, że pierwiastek nagromadzony w czasie w krzemianach topi się. Byłoby to niemożliwe, gdyby rozdzielenie na ciecze siarczkowe i krzemianowe nastąpiło dawno temu i przez cały ten czas w komorze magmowej współistniały oba stopione substancje. W takim przypadku pallad zostałby wydobyty przez siarczki, a młode skały byłyby puste.
„Wydawałoby się to sprzecznością: we wszystkich skałach obserwujemy krople topnienia siarczków. Istnieje jednak proste wytłumaczenie: warunki krystalizacji magm z wulkanu Tołbaczik były na pograniczu tych, w których powstawał siarczek, a tymi, w których miałby się on rozpuszczać. System wydawał się balansować na cienkiej nitce: w niektórych momentach siarczek zaczął wytrącać się ze stopu, ale system natychmiast zakołysał się w przeciwnym kierunku i siarczek został rozpuszczony. Kulki, które obserwujemy, to te fragmenty siarczków, które zostały wychwycone przez inne minerały i dlatego nie uległy rozpuszczeniu ”- wyjaśnia Anton Kutyrev, kandydat nauk geologicznych i mineralogicznych, starszy pracownik naukowy Laboratorium Mineralogicznego Instytutu Wulkanologii i Sejsmologii Dalekiego Oddział Wschodni Rosyjskiej Akademii Nauk.
bbabo.Net