I processi che portano l’oro in superficie dalle profondità del mantello terrestre si basano sullo zolfo che bolle sotto i vulcani attivi.

Due nuovi studi concordano sul fatto che alcune forme di zolfo formino legami molecolari con l’oro che altrimenti rimarrebbe sequestrato nel mantello, consentendo all’elemento prezioso di risalire.

Quello su cui non concordano del tutto è quale forma di zolfo sia la più importante.

Secondo modelli numerici ed esperimenti condotti da un team di geologi guidato da Deng-Yang He dell’Università Cinese delle Scienze della Terra, il trisolfuro è fondamentale. Ma, secondo esperimenti condotti da Stefan Farsang e Zoltán Zajacz dell’Università di Ginevra, il bisolfuro è il protagonista cruciale.

Entrambi i risultati sono interessanti e meritano ulteriori approfondimenti – perché comprendere come si formino i depositi d’oro può aiutarci a sfruttare al meglio questa risorsa bella, preziosa e utile.

I depositi d’oro sono spesso associati a attività vulcanica nei punti in cui si incontrano le placche tettoniche. Lì, il margine di una placca tettonica può scivolare sotto la placca adiacente, creando una zona di subduzione. Le interazioni tra le due placche creano una regione piena di terremoti e vulcani, come la lunga catena vulcanica conosciuta come il Ring of Fire del Pacifico.

L’oro in questi depositi origina da profondità sotto la superficie terrestre, nel mantello. Se lasciato a se stesso, il metallo denso rimarrebbe lì; ma viene incorporato nei magma che risale attraverso l’attività vulcanica fino alla superficie, dove viene depositato.

Gli scienziati credono che la chiave per il suo trasporto sia lo zolfo. Lo zolfo si lega fortemente con i metalli pesanti, incluso l’oro. Ma quale forma di zolfo assuma per trasportare l’oro attraverso le zone di subduzione della Terra è un argomento di dibattito tra gli scienziati della Terra.

Deng-Yang He e i suoi colleghi hanno sperimentato con diverse pressioni e temperature per sviluppare un modello termodinamico che potesse prevedere le condizioni reali che determinano il trasporto dell’oro. Hanno scoperto che, a un insieme di temperature e pressioni molto specifiche in cui l’acqua è riscaldata e ossidata mentre la crosta terrestre affonda, l’oro e il trisolfuro si legano per formare un complesso solubile con la formula Au(HS)S₃–.

Questo complesso, hanno mostrato i loro calcoli, può trasportare concentrazioni d’oro di diversi grammi per metro cubo di fluido – più di tre ordini di grandezza superiori alla media dell’abbondanza d’oro nel mantello terrestre. È un mezzo estremamente efficiente per estrarre l’oro dal mantello e scaricarlo nella crosta.

«Questo modello termodinamico che abbiamo ora pubblicato è il primo a rivelare la presenza del complesso oro-trisolfuro che non sapevamo esistesse a queste condizioni,» dice il geologo Adam Simon dell’Università del Michigan.

«Questo offre la spiegazione più plausibile per le concentrazioni molto elevate di oro in alcuni sistemi minerali negli ambienti delle zone di subduzione.»

Ma potrebbe non essere l’unico mezzo di trasporto. Nel loro esperimento condotto all’Università di Ginevra, Farsang e Zajacz hanno trovato un modo per modificare lo stato di ossidazione dello zolfo nel loro esperimento, aggiungendo condizioni di pressione e temperature di 875 gradi Celsius (1607 Fahrenheit), coerente con la temperatura dei magmi naturali.

Esperimenti precedenti, incluso un articolo del 2011 molto citato, avevano mostrato che il trisolfuro era responsabile del trasporto. I nuovi risultati hanno mostrato che bisolfuro, solfuro di idrogeno e anidride solforosa erano tutti fortemente presenti a temperature magmatiche.

Questo è interessante, perché il bisolfuro gioca un ruolo nel trasporto dei metalli nei fluidi idrotermali, che sono a temperature più basse. Si pensava che il bisolfuro non potesse esistere a temperature magmatiche; ma il lavoro di Farsang e Zajacz ha dimostrato che può.

«Scegliendo con attenzione le lunghezze d’onda del nostro laser,» dice Farsang, «abbiamo anche dimostrato che negli studi precedenti, la quantità di radicali di zolfo nei fluidi geologici era gravemente sovrastimata e che i risultati dello studio del 2011 erano in realtà basati su un artefatto di misurazione, mettendo fine a questo dibattito.»

Parole da combattimento. La palla passa al trisolfuro.

I due articoli sono stati pubblicati rispettivamente in Proceedings of the National Academy of Sciences e Nature Geoscience.