Bí ẩn 'xưởng sản xuất vàng' nằm sâu dưới đáy biển

Nghiên cứu do TS Christian Timm, nhà địa chất biển tại Trung tâm Nghiên cứu Đại dương GEOMAR Helmholtz Kiel, dẫn đầu, đã giúp giải thích vì sao các vòng cung đảo, chuỗi núi lửa hình thành trên các vùng hút chìm (nơi một mảng kiến tạo đại dương lặn xuống dưới mảng khác) thường rất giàu vàng.

Các nhà khoa học đã nghiên cứu 66 mẫu thủy tinh núi lửa được thu thập từ đáy biển dọc theo vòng cung đảo Kermadec và rãnh Havre lân cận ở phía bắc New Zealand.

Hoạt động dung nham liên tục nóng chảy rồi lại đông cứng dưới đáy biển đang âm thầm tích tụ vàng.

Thủy tinh núi lửa hình thành khi dung nham dưới nước nguội đi cực nhanh. Chúng bảo tồn thành phần hóa học của dung nham ban đầu trước khi quá trình kết tinh làm thay đổi thành phần của nó.

"Khi phân tích các mẫu này, chúng tôi nhận thấy nồng độ vàng của chúng thường cao hơn nhiều lần so với các loại magma tương tự từ các sống núi giữa đại dương" Timm nói.

Các nhà nghiên cứu đã đo lượng vàng và so sánh với các nguyên tố ưa lưu huỳnh khác, bao gồm bạc, đồng, selen và bạch kim.

Kết quả cho thấy lớp phủ bên dưới vòng cung đảo Kermadec tan chảy khi có mặt nước và ở nhiệt độ tương đối cao, trên điểm nóng chảy của sunfua. Tại thời điểm này, các khoáng chất sunfua có thể bắt đầu phân hủy hoàn toàn, magma giữ lại tỷ lệ bạc, đồng tương tự như tỷ lệ được tìm thấy trong lớp phủ.

Vòng cung Kermadec ở Thái Bình Dương, nơi mảng Thái Bình Dương đang lún xuống dưới mảng Australia.

Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện nồng độ vàng nguyên chất lên tới 6 nanogram trên mỗi gram đá. Các mẫu cũng chứa tỷ lệ vàng trên đồng cao hơn nhiều so với tỷ lệ đo được trong lớp phủ sống núi giữa đại dương.

"Dữ liệu của chúng tôi cho thấy, nước chủ yếu tạo điều kiện thuận lợi cho sự nóng chảy của lớp phủ. Yếu tố then chốt dẫn đến nồng độ vàng cao là mức độ nóng chảy cao - và một phần là lặp đi lặp lại." - Timm giải thích.

Do đó, nước dường như chủ yếu đóng vai trò là chất xúc tác giúp đá trong lớp phủ tan chảy mạnh hơn. Quá trình tan chảy càng mạnh và lặp đi lặp lại, vàng càng được chuyển vào dung nham một cách hiệu quả hơn.

Vàng trong lớp vỏ Trái Đất thường liên kết với các khoáng chất sunfua. Ở nhiệt độ nóng chảy cao, các khoáng chất này bị phân hủy, giải phóng hoàn toàn vàng vào dung dịch nóng chảy.

Điều này có nghĩa là vàng có thể bị giữ lại trong quá trình nóng chảy hạn chế. Tuy nhiên, một khi quá trình nóng chảy trở nên đủ mạnh để phá hủy các khoáng chất sunfua, vàng được lưu trữ sẽ được giải phóng và đi vào dung nham đang dâng lên.

Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy, quá trình gần bề mặt vẫn quyết định việc hình thành các mỏ vàng, nhưng hoạt động của lớp phủ bên dưới các vùng hút chìm có thể thiết lập các điều kiện ban đầu rất lâu trước khi magma trồi lên.

Cơ chế tương tự có thể giúp giải thích tại sao các mỏ sunfua thủy nhiệt dọc theo các vòng cung đảo ngầm dưới biển thường chứa lượng vàng lớn bất thường. Các mỏ này hình thành khi các chất lỏng nóng, giàu khoáng chất lưu thông qua các vùng núi lửa bên dưới đại dương.

Nguồn gốc hàng tỷ năm tạo ra giá trị vượt thời gian của vàng.