Геологи объяснили появление богатых золотом месторождений

Геологические процессы формирования золотых месторождений. Ионы триатомной серы участвуют в процессах экстракции и осаждения золота в условиях вулканической активности.
Изображение: Gleb S. Pokrovski et al. / Proceedings of the National Academy of Sciences, 2015
Группа французских ученых смогла объяснить, каким образом
формировались месторождения золота с высоким содержанием этого металла. Ключевую роль в
этом процессе играют ионы трехатомной серы S3-, которые во
много раз эффективнее экстрагирует золото из других пород. Работа опубликована
в журнале Proceedings of the National
Academy of Sciences, пресс-релиз доступен на сайте Phys.org.
Ученые использовали сочетание теоретических и
экспериментальных методов для описания химических превращений, происходящих в природе. Водный раствор золота, серы и тиосульфата с малыми примесями других
соединений помещали в специальное устройство - гидротермальный автоклав. В нем авторы создавали высокие давление
и температуру, близкие к природным условиям. Кроме того, устройство автоклава позволяло измерять концентрации образующихся
комплексов.
Состав и структуру соединений определяли с помощью метода рентгеновской абсорбционной спектроскопии. Теоретические расчеты (методами молекулярной динамики и термодинамического моделирования) позволили выделить среди происходящих химических процессов те, которые ответственны за экстракцию золота.
Ученые доказали, что растворимость комплексов золота с
тиозонидом S3-
в несколько раз выше, чем для других комплексообразователей. Это позволяет эффективнее
извлекать драгоценный металл из вулканических пород и накапливать его в гидротермальных карманах. Другое важное свойство тиозонида – его растворимость
сильно зависит от условий. Таким образом, когда резко меняется температура, давление,
pH или
концентрация серы, происходит быстрое осаждение чистого золота.
Традиционно считается, что за «извлечение» драгоценного металла ответственны ионы хлора Cl- и гидросульфида HS-. Они образуют устойчивые комплексы с Au+ -ионами золота в самой распространенной степени окисления в гидротермальных условиях. Но концентрации золота, которых можно достичь с их помощью, слишком малы, чтобы объяснить формирование больших месторождений высокой чистоты. Теперь авторы показали, что образование таких пород можно объяснить участием ионов тиозонида S3-, которые оказываются в 10-100 раз эффективнее других лигандов.
Трисульфид-ион, или тиозонид по аналогии с озонидом O3-, встречается в некоторых минералах, например в лазурите, присутствие его окисленного аналога – триатомной серы S3 - было доказано в вулканических выбросах Ио и атмосфере Венеры. В стандартных условиях трисульфид-ион нестабилен, поэтому долгое время не удавалось определить его влияние на геологические процессы.
Екатерина Козлякова