A “cozinha de ouro” escondida da Terra pode operar muito abaixo do fundo do oceano. Os arcos insulares, cadeias vulcânicas que se desenvolvem acima das 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 tornaram tão ricas.
Uma nova pesquisa liderada pelo Dr. Christian Timm, geólogo marinho do GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel, fornece 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 Tim. “Nesses ambientes, o manto se comporta como um sistema de fusão de vários estágios que concentra progressivamente o ouro”.
Vidro vulcânico preserva 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 ao norte do Havre Trough, no norte da Nova Zelândia.
O vidro vulcânico é formado quando a lava subaquática esfria muito 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.
Os exemplos mais reveladores foram os chamados óculos primitivos. Eles preservam a química do magma original antes que a cristalização alterasse sua composição.
“Quando analisamos estas amostras, descobrimos que as suas concentrações de ouro eram muitas vezes várias vezes superiores às dos magmas comparáveis das dorsais meso-oceânicas”, diz Tim. “Isto levanta a questão chave: quais mecanismos são responsáveis por este 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 reagem de forma semelhante quando derretem, os seus padrões químicos podem revelar o que está a acontecer dentro do manto.
Fórmulas químicas apontam para derretimento repetido
Os resultados indicam que o manto abaixo do arco da Ilha Kermadec, na presença de água e em temperaturas relativamente altas, derrete acima do líquido sulfureto. Neste ponto, os minerais de sulfureto podem começar a decompor-se completamente. Nestas condições, o magma mantém uma proporção prata-cobre semelhante à encontrada 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 contêm proporções de ouro para cobre medidas no manto fértil e em basaltos primitivos da dorsal meso-oceânica.
Segundo os investigadores, estes sinais químicos são melhor explicados por uma fonte do manto que foi previamente esgotada pela fusão e depois fundida novamente.
O principal mecanismo para enriquecer esses magmas com ouro parece ser o derretimento de alto grau e em vários estágios do manto oxidado e rico em água.
Apesar da alta qualidade, as rochas não contêm ouro suficiente para serem extraídas comercialmente. Um depósito economicamente viável exigiria concentrações muito mais elevadas.
A água ajuda a derreter o manto
Os pesquisadores inicialmente suspeitaram que a água liberada da placa inferior poderia controlar diretamente a quantidade de ouro que entrava no magma. Novos dados sugerem um processo mais complexo.
“Inicialmente presumimos que a água liberada das zonas de subducção controlava diretamente o enriquecimento de ouro”, diz Tim. “No entanto, os nossos dados mostram que a água contribui principalmente para o derretimento do manto. A principal razão para a elevada concentração de ouro são os elevados – e parcialmente repetidos – níveis de derretimento.”
A água, portanto, atua principalmente como um gatilho que ajuda as rochas do manto a derreter mais extensivamente. Quanto mais forte e frequente for o derretimento, mais eficazmente o ouro poderá ser transferido para o magma.
A localização química do ouro no manto também é importante.
“O ouro no manto geralmente está ligado a minerais sulfuretos”, explica Tim. “Em altos níveis de fusão, esses minerais se decompõem, dissolvendo completamente o ouro.”
Isso significa que o ouro pode ficar 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 mostram que o enriquecimento do ouro não é resultado de um único evento de fusão, mas de múltiplas fases”, acrescenta a equipe. “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 afeta fortemente a quantidade de ouro que é transportada para cima pelo magma.
Os resultados também mudam parte da explicação para os depósitos de ouro nas profundezas do planeta. Os processos próximos à superfície ainda determinam se os depósitos condensados eventualmente se formarão, mas a história química do manto abaixo das zonas de subducção pode estabelecer as condições iniciais muito antes da ascensão do magma.
O mesmo processo pode 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 fluem através de zonas vulcânicas no fundo do mar.
“O mecanismo que identificamos pode contribuir para o maior teor de ouro observado em sistemas hidrotérmicos em zonas de subducção”, afirma a equipe. “No entanto, esta ligação ainda precisa ser mais investigada.”
“Estamos efetivamente analisando a primeira fase do ciclo de vida do ouro”, concluiu a equipe. “Tudo começa com a transferência de ouro do manto para o derretimento que eventualmente forma o vulcão. A alquimia começa muito antes de o metal atingir a superfície.”
