Dari Magma Menjadi Harta Karun: Ilmuwan Mengungkap Rahasia Perjalanan Emas Melalui Cairan Magmatik
Sebuah tim dari UNIGE mengubah pemahaman kita tentang transportasi emas dan pembentukan deposit bijih dengan menyelidiki sulfur dalam cairan magmatik di bawah tekanan dan suhu ekstrem.
Ketika satu lempeng tektonik tenggelam di bawah lempeng tektonik lainnya, hal itu menciptakan magma yang kaya akan unsur-unsur yang mudah menguap seperti air, belerang, dan klorin. Saat magma ini naik, mereka melepaskan cairan magmatik. Cairan ini membawa belerang dan klorin, yang berikatan dengan logam seperti emas dan tembaga, membantu mengangkutnya menuju permukaan bumi. Karena kondisi ekstrim yang ditemukan pada magma alami sulit untuk ditiru di laboratorium, peran belerang dalam transportasi logam telah lama menjadi bahan perdebatan.
Sebuah tim peneliti dari Universitas Jenewa (UNIGE) telah memperkenalkan pendekatan inovatif untuk mengatasi ketidakpastian ini. Studi mereka mengungkapkan bahwa belerang, khususnya dalam bentuk bisulfida (HS⁻), memainkan peran penting dalam mengangkut emas dalam cairan magmatik. Terobosan ini, diterbitkan di Geosains Alammemberikan penjelasan baru tentang proses pergerakan logam mulia melalui kerak bumi.
Ketika dua lempeng tektonik bertabrakan, lempeng subduksi akan terjun ke dalam mantel bumi, memanas dan melepaskan air dalam jumlah besar. Air ini menurunkan suhu leleh mantel, yang meleleh di bawah tekanan tinggi dan suhu melebihi seribu derajat Celsius untuk membentuk magma. Karena magma cair kurang padat dibandingkan bagian mantel lainnya, ia bermigrasi menuju permukaan bumi.
''Karena penurunan tekanan, magma yang naik ke permukaan bumi menjenuhkan cairan kaya air, yang kemudian dilepaskan sebagai gelembung cairan magmatik, meninggalkan lelehan silikat” jelas Stefan Farsang, rekan pascadoktoral di Departemen Ilmu Bumi di Fakultas Sains UNIGE dan penulis pertama studi ini. Oleh karena itu, cairan magmatik sebagian terdiri dari air, tetapi juga unsur-unsur volatil terlarut seperti belerang dan klor. Kedua elemen ini sangat penting karena mereka mengekstrak emas, tembaga, dan logam lainnya dari lelehan silikat ke dalam cairan magmatik, sehingga memfasilitasi migrasi mereka ke permukaan.
Beberapa bentuk belerang
Belerang dapat dengan mudah direduksi atau dioksidasi, yaitu memperoleh atau kehilangan elektron, suatu proses yang dikenal sebagai redoks. Keadaan redoks belerang penting karena mempengaruhi kemampuannya untuk berikatan dengan unsur lain, seperti logam. Namun, ada satu perdebatan yang memecah belah komunitas ilmiah selama lebih dari satu dekade: bagaimana keadaan redoks belerang yang ada dalam cairan magmatik yang memobilisasi dan mengangkut logam?
Zoltán Zajacz, profesor di Departemen Ilmu Bumi di Fakultas Sains UNIGE dan salah satu penulis penelitian ini, menjelaskan: “Sebuah makalah penting pada tahun 2011 menyarankan bahwa radikal S3-sulfur memainkan peran ini. Namun, metode eksperimental dan analitis memiliki beberapa keterbatasan, terutama dalam hal mereproduksi suhu-tekanan magmatik dan kondisi redoks yang relevan, yang kini telah kita atasi.”
Revolusi metodologis
Tim UNIGE menempatkan silinder kuarsa dan cairan dengan komposisi mirip cairan magmatik ke dalam kapsul emas tertutup. Kapsul tersebut kemudian dimasukkan ke dalam bejana bertekanan, yang kemudian dibawa ke kondisi tekanan dan suhu yang merupakan ciri khas magma yang berada di kerak bumi bagian atas. ''Yang terpenting, pengaturan kami memfasilitasi kontrol fleksibel terhadap kondisi redoks dalam sistem, yang sebelumnya tidak mungkin dilakukan,” tambah Stefan Farsang.
Selama percobaan, silinder kuarsa retak, sehingga cairan magmatik sintetik dapat masuk. Kuarsa kemudian memerangkap tetesan cairan berukuran mikroskopis seperti yang ditemukan di alam, dan bentuk belerang di dalamnya dapat dianalisis pada suhu dan tekanan tinggi menggunakan laser dengan teknik analisis yang dikenal sebagai spektroskopi Raman. Meskipun percobaan spektroskopi sebelumnya biasanya dilakukan hingga suhu 700 °C, tim UNIGE berhasil menaikkan suhu hingga 875 °C yang merupakan karakteristik magma alami.
Bisulfida sebagai transporter
Studi menunjukkan bahwa bisulfida (HS-), hidrogen sulfida (H₂S), dan sulfur dioksida (SO₂) merupakan senyawa sulfur utama. jenis hadir dalam cairan eksperimental pada suhu magmatik. Peran bisulfida dalam pengangkutan logam telah didokumentasikan dengan baik dalam apa yang disebut fluida hidrotermal bersuhu rendah yang berasal dari fluida magmatik bersuhu lebih tinggi. Namun, bisulfit dianggap memiliki stabilitas yang sangat terbatas pada suhu magmatik. Berkat metodologi mutakhir mereka, tim UNIGE mampu menunjukkan bahwa dalam cairan magmatik juga, bisulfida bertanggung jawab mengangkut sebagian besar emas.
''Dengan hati-hati memilih panjang gelombang laser, kami juga menunjukkan bahwa dalam penelitian sebelumnya, jumlah radikal belerang dalam cairan geologi terlalu dilebih-lebihkan dan bahwa hasil penelitian tahun 2011 sebenarnya didasarkan pada artefak pengukuran, sehingga mengakhiri hal ini. perdebatan,'' kata Stefan Farsang. Kondisi yang mengarah pada pembentukan deposit bijih logam mulia yang penting kini telah diklarifikasi. Karena sebagian besar produksi tembaga dan emas dunia berasal dari endapan yang dibentuk oleh cairan yang berasal dari magma, penelitian ini
dapat berkontribusi pada eksplorasi mereka dengan membuka perspektif penting untuk memahami formasi mereka.
Referensi: “Spesies belerang dan transportasi emas dalam cairan magmatik busur” oleh Stefan Farsang, dan Zoltán Zajacz, 16 Desember 2024, Geosains Alam.
DOI: 10.1038/s41561-024-01601-3
