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C’è una specie di “cucina dell’oro” nascosta molto sotto il fondale oceanico, e a quanto pare lavora a pieno ritmo da tempo immemore. Il viaggio dell’oro verso la superficie comincia parecchi chilometri sotto i vulcani sottomarini, dove il mantello terrestre fonde più volte e libera il metallo dentro il magma che risale. È questa, in sostanza, la scoperta di un gruppo di ricercatori guidato da Christian Timm, geologo marino del GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel, che ha provato a spiegare un enigma che tiene banco da anni.
Gli archi insulari, cioè quelle catene di vulcani che si formano sopra le zone di subduzione dove una placca oceanica scivola sotto un’altra, sono spesso stranamente ricchi di oro. Il perché è rimasto a lungo un rompicapo. La risposta, adesso, sembra passare da un processo di fusione del mantello ripetuto e favorito dall’acqua.
Il vetro vulcanico che custodisce il magma antico
Per capire come si comporta l’oro durante la fusione del mantello sotto le zone di subduzione sommerse, il team ha studiato 66 campioni di vetro vulcanico raccolti dal fondale lungo l’arco insulare di Kermadec e il vicino Havre Trough, a nord della Nuova Zelanda. Il vetro vulcanico si forma quando la lava sottomarina si raffredda in fretta, molto in fretta. Questo raffreddamento rapido blocca gran parte della composizione chimica originaria del magma, e regala agli scienziati una fotografia preziosa delle condizioni presenti in profondità.
I campioni più interessanti sono i cosiddetti vetri primitivi, quelli che conservano la chimica del magma iniziale prima che la cristallizzazione ne cambiasse la composizione. “Quando li abbiamo analizzati, abbiamo trovato concentrazioni di oro spesso diverse volte più alte rispetto a magmi simili provenienti dalle dorsali medio oceaniche”, spiega Timm. Da qui la domanda che ha guidato tutto il lavoro, ovvero quali processi causino questo arricchimento.
I ricercatori hanno misurato l’oro a concentrazioni bassissime, confrontandolo con altri elementi calcofili, quelli che “amano lo zolfo”, tra cui argento, rame, selenio e platino. Siccome questi elementi reagiscono in modo simile durante la fusione, i loro schemi chimici raccontano cosa stava succedendo dentro il mantello.
Gli indizi chimici e il ruolo dell’acqua
I risultati indicano che il mantello sotto l’arco di Kermadec fonde in presenza d’acqua e a temperature piuttosto alte, sopra il liquidus dei solfuri. A quel punto i minerali di solfuro iniziano a scomporsi del tutto. Il team ha rilevato concentrazioni originarie di oro fino a sei nanogrammi per grammo di roccia. Sembra pochissimo, e in effetti lo è, ma per un magma derivato dal mantello è un valore insolitamente alto. Nonostante ciò, le rocce non contengono abbastanza oro da essere sfruttabili commercialmente, servirebbero concentrazioni di diversi ordini di grandezza superiori.
All’inizio si pensava che l’acqua rilasciata dalla placca in discesa controllasse direttamente quanto oro finisse nel magma. I dati raccontano una storia più articolata. “Avevamo ipotizzato che l’acqua controllasse direttamente l’arricchimento in oro”, racconta Timm. “I nostri dati mostrano invece che l’acqua facilita soprattutto la fusione del mantello. Il fattore chiave per le alte concentrazioni è il grado di fusione elevato, e in parte ripetuto”. L’acqua, quindi, funziona come una specie di innesco che aiuta la roccia a fondere in modo più esteso.
Conta anche dove si trova l’oro dentro il mantello. Di solito è legato ai minerali di solfuro, e resta intrappolato finché la fusione è limitata. Quando invece diventa abbastanza intensa da distruggere quei minerali, l’oro immagazzinato viene liberato e passa nel magma che sale. Solo una fusione ripetuta, insomma, permette all’oro di concentrarsi davvero.
Questi risultati migliorano la comprensione dei depositi ricchi di oro legati agli archi insulari intra oceanici come quello di Kermadec, e spostano parte della spiegazione più in profondità dentro il pianeta. Lo stesso meccanismo potrebbe aiutare a capire perché i depositi idrotermali di solfuro lungo gli archi insulari sommersi contengano spesso quantità insolitamente grandi di oro, anche se questo legame va ancora approfondito. “Stiamo osservando il primo passo del ciclo di vita dell’oro”, chiude Timm. “L’alchimia comincia molto prima che il metallo raggiunga la superficie”.
