A “cozinha de ouro” escondida da Terra pode estar operando muito abaixo do fundo do oceano. Arcos insulares, cadeias de vulcões que se desenvolvem acima de zonas de subducção onde uma placa oceânica desce sob outra, são muitas vezes extraordinariamente ricos em ouro. Os cientistas debatem há anos a razão pela qual estas regiões se tornam tão enriquecidas.
Uma nova pesquisa liderada pelo Dr. Christian Timm, geólogo marinho do GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel, oferece uma explicação mais profunda.
“Nossa pesquisa mostra que o derretimento do manto hidratado sob os arcos insulares é um fator-chave para o enriquecimento de ouro”, diz Timm. “Nesses ambientes, o manto se comporta como um sistema de fusão de vários estágios que concentra progressivamente o ouro”.
O vidro vulcânico preserva o magma antigo
Para investigar como o ouro e outros metais nobres se comportam durante o derretimento do manto sob zonas de subducção submarinas, os pesquisadores estudaram 66 amostras de vidro vulcânico coletadas do fundo do mar ao longo do arco da ilha Kermadec e do vizinho Havre Trough, ao norte da Nova Zelândia.
O vidro vulcânico se forma quando a lava subaquática esfria extremamente rapidamente. Este rápido arrefecimento mantém grande parte da composição química original do magma, dando aos cientistas um registo valioso das condições nas profundezas do fundo do mar.
As amostras mais reveladoras foram os chamados vidros primitivos. Estes preservam a química do magma original antes que a cristalização altere sua composição.
“Quando analisamos estas amostras, descobrimos que as suas concentrações de ouro são muitas vezes várias vezes superiores às de magmas comparáveis das dorsais meso-oceânicas”, diz Timm. “Isso levantou a questão chave: quais processos são responsáveis por esse enriquecimento?”
Os pesquisadores mediram o ouro em concentrações extremamente baixas e o compararam com outros elementos calcófilos (“amantes do enxofre”), incluindo prata, cobre, selênio e platina. Como estes elementos respondem de forma semelhante durante a fusão, os seus padrões químicos podem revelar o que estava a acontecer dentro do manto.
Pistas químicas apontam para derretimento repetido
Os resultados indicam que o manto abaixo do arco da ilha Kermadec derrete na presença de água e a temperaturas relativamente altas, acima do sulfeto líquido. Neste ponto, os minerais sulfetados podem começar a se decompor completamente. Nestas condições, o magma mantém proporções de prata/cobre que se assemelham às encontradas no manto.
A equipe também detectou concentrações originais de ouro de até seis nanogramas por grama de rocha. Embora essa quantidade possa parecer pequena, é invulgarmente elevada para o magma derivado do manto. As amostras também continham proporções de ouro/cobre bem acima daquelas medidas no manto fértil e nos basaltos primitivos da dorsal meso-oceânica.
De acordo com os investigadores, estes sinais químicos são melhor explicados por uma fonte do manto que já tinha sido esgotada pelo derretimento anterior e que mais tarde foi derretida novamente.
O principal processo que enriquece esses magmas com ouro parece ser o derretimento de alto grau e em vários estágios de um manto oxidado e rico em água.
Apesar dos valores elevados, as rochas não contêm ouro suficiente para serem extraídas comercialmente. Os depósitos economicamente úteis exigiriam concentrações várias ordens de grandeza superiores.
A água ajuda o manto a derreter
Os pesquisadores suspeitaram originalmente que a água liberada pela placa descendente poderia controlar diretamente a quantidade de ouro que entrava no magma. Os novos dados sugerem um processo mais complicado.
“Inicialmente assumimos que a água liberada da zona de subducção controlava diretamente o enriquecimento de ouro”, diz Timm. “No entanto, nossos dados mostram que a água facilita principalmente o derretimento do manto. O fator chave para altas concentrações de ouro é o alto – e em parte repetido – grau de derretimento.”
A água, portanto, parece atuar principalmente como um gatilho que ajuda a derreter mais extensivamente as rochas do manto. Quanto mais forte e repetido for o derretimento, mais eficazmente o ouro poderá ser transferido para o magma.
A localização química do ouro dentro do manto também é importante.
“O ouro no manto está comumente ligado a minerais sulfetados”, explica Timm. “Em altos graus de fusão, esses minerais se decompõem, liberando completamente o ouro na fusão.”
Isto significa que o ouro pode permanecer preso durante o derretimento limitado. Uma vez que o derretimento se torna intenso o suficiente para destruir os minerais de sulfeto, entretanto, o ouro armazenado é liberado e entra no magma ascendente.
“Nossos resultados demonstram que o enriquecimento de ouro não é o resultado de um único evento de fusão, mas de múltiplos estágios”, acrescenta Timm. “Apenas o derretimento repetido permite que o ouro fique fortemente concentrado no magma.”
O início da jornada geológica do ouro
As descobertas melhoram a compreensão dos cientistas sobre os depósitos ricos em ouro associados aos arcos insulares intra-oceânicos, como o Arco Kermadec. Eles mostram que o derretimento repetido do manto assistido pela água influencia fortemente a quantidade de ouro que é transportada para cima pelo magma.
Os resultados também movem parte da explicação para os depósitos de ouro nas profundezas do planeta. Os processos próximos à superfície ainda determinam se eventualmente se formarão depósitos concentrados, mas a história química do manto abaixo das zonas de subducção pode estabelecer as condições iniciais muito antes da ascensão do magma.
O mesmo mecanismo poderia ajudar a explicar porque é que os depósitos de sulfuretos hidrotérmicos ao longo dos arcos de ilhas submarinas contêm frequentemente quantidades invulgarmente grandes de ouro. Esses depósitos se formam quando fluidos quentes e ricos em minerais circulam pelas regiões vulcânicas abaixo do oceano.
“O mecanismo que identificamos pode contribuir para os elevados teores de ouro observados em sistemas hidrotérmicos em zonas de subducção”, diz Timm. “No entanto, esta ligação ainda precisa ser investigada mais profundamente.”
“Estamos efetivamente olhando para a primeira etapa do ciclo de vida do ouro”, conclui Timm. “Tudo começa com a transferência de ouro do manto para um derretimento que eventualmente forma vulcões. A alquimia começa muito antes de o metal atingir a superfície.”
