Горный район Силвер-Вэлли в Айдахо с конца XIX века дал около 1,2 миллиарда унций серебра — этого хватило бы, чтобы отлить сплошной куб высотой с пятиэтажный дом. Здесь же добыли огромные объемы свинца и цинка. Но до сих пор геологи не могли точно объяснить, как образовались эти богатства. Новое исследование Вашингтонского государственного университета проливает свет на процессы, запустившиеся более 1,2 миллиарда лет назад.
Учёные выяснили, что ключевую роль сыграли древние рассолы — сверхсолёные воды, оставшиеся после испарения мелких морей. Они просачивались вглубь через естественные каналы в породах, постепенно концентрировали в себе металлы и поднимались ближе к поверхности, где сегодня и ведётся добыча.
Исследование опубликовано в журнале Chemical Geology. Его авторы — геологи Йоханнес Хаммерли и его бывшая студентка Изабель Рейн из Университета штата Вашингтон. Работа даёт не только новое понимание геологической истории, но и практический инструмент для поиска новых месторождений. Химические отпечатки древних рассолов могут указать, где скрыты запасы серебра, свинца, цинка и кобальта.
Район исследований — так называемая супергруппа Белт, гигантский массив пород, протянувшийся через восточный Вашингтон, Айдахо и Монтану. Здесь же находится знаменитый Айдахо-Кобальтовый пояс — крупнейшая в США кобальтовая провинция.
Долгое время геологи связывали формирование этих богатых руд с глубинным теплом, давлением и магматической активностью, но не могли определить, какие именно жидкости переносили металлы и откуда они брались. Чтобы разгадать эту загадку, исследователи обратились к минералу скаполиту. Он работает как природный архив: при своем образовании захватывает химические следы окружающих жидкостей и сохраняет их на миллиарды лет.
Изабель Рейн собрала образцы скаполита в обнажениях пород в центральном и северном Айдахо. Затем она проанализировала их в лабораториях WSU на электронном микрозонде и масс-спектрометре. Оборудование позволяет разглядеть мельчайшие химические различия внутри кристаллов. Работа с приборами, включая ночные сессии, стала для молодого ученого настоящей школой исследований.
Результаты показали, что после испарения мелководных морей оставался сверхконцентрированный рассол. Когда бассейн Белт позже подвергся метаморфизму, большая часть соли заперлась в скаполите, а плотные остатки рассола ушли вглубь земной коры. Нагретые и насыщенные солью, эти жидкости стали идеальным растворителем для металлов. Позже, поднимаясь по трещинам и разломам, они откладывали металлы в виде богатых жил — тех самых, которые сегодня разрабатывают горняки.
Интересно, что некоторые слои пород супергруппы Белт до сих пор содержат огромное количество соли, законсервированной в скаполите более миллиарда лет.
Для геологов это открытие — ценный ориентир. Если в других регионах удастся найти те же химические сигнатуры, это укажет на места, где могли сформироваться богатые рудные залежи. В поисках полезных ископаемых теперь можно задавать правильные вопросы: были ли в системе подходящие флюиды, правильные пути для их движения и подходящее время.
Исследование не только раскрывает тайну гигантских месторождений Айдахо, но и дает инструмент для открытия новых.
Источник: phys.org
Изображение: Robert Hubner
