मैग्मैटिक तरल पदार्थों के माध्यम से सोने की यात्रा को खोलना

अत्यधिक दबाव और तापमान पर मैग्मैटिक तरल पदार्थों में सल्फर का अध्ययन करके, जिनेवा विश्वविद्यालय की एक टीम सोने के परिवहन और अयस्क जमा निर्माण की हमारी समझ में क्रांति ला रही है।

जब एक टेक्टोनिक प्लेट दूसरे के नीचे डूबती है, तो यह पानी, सल्फर और क्लोरीन जैसे वाष्पशील पदार्थों से भरपूर मैग्मा उत्पन्न करती है। जैसे ही ये मैग्मा ऊपर चढ़ते हैं, वे मैग्मैटिक तरल पदार्थ छोड़ते हैं, जिसमें सल्फर और क्लोरीन सोने और तांबे जैसी धातुओं से जुड़ते हैं, और इन धातुओं को पृथ्वी की सतह की ओर ले जाते हैं। चूंकि प्राकृतिक मैग्मा से संबंधित चरम स्थितियों को प्रयोगशाला में पुन: उत्पन्न करना बहुत मुश्किल है, धातु परिवहन में सल्फर के विभिन्न रूपों की सटीक भूमिका पर अत्यधिक बहस बनी हुई है। हालाँकि, जिनेवा विश्वविद्यालय की एक टीम के एक अभिनव दृष्टिकोण ने प्रदर्शित किया है कि सल्फर, इसके बाइसल्फाइड (एचएस) में है^–) रूप, मैग्मैटिक तरल पदार्थों में सोने के परिवहन के लिए महत्वपूर्ण है। ये निष्कर्ष प्रकाशित हुए हैं प्रकृति भूविज्ञान.

जब दो टेक्टोनिक प्लेटें टकराती हैं, तो सबडक्टिंग प्लेट पृथ्वी के मेंटल में गिर जाती है, गर्म हो जाती है और बड़ी मात्रा में पानी छोड़ती है। यह पानी मेंटल के पिघलने के तापमान को कम करता है, जो उच्च दबाव और एक हजार डिग्री सेल्सियस से अधिक तापमान पर पिघलकर मैग्मा बनाता है। चूंकि तरल मैग्मा बाकी मेंटल की तुलना में कम घना होता है, इसलिए यह पृथ्वी की सतह की ओर स्थानांतरित हो जाता है।

अपनी अत्याधुनिक कार्यप्रणाली की बदौलत, जिनेवा विश्वविद्यालय की टीम यह दिखाने में सक्षम थी कि अधिकांश सोने के परिवहन के लिए बाइसल्फाइड जिम्मेदार है।

''दबाव में गिरावट के कारण, पृथ्वी की सतह की ओर बढ़ने वाले मैग्मा एक जल-समृद्ध तरल को संतृप्त करते हैं, जिसे बाद में मैग्मैटिक तरल बुलबुले के रूप में छोड़ा जाता है, जिससे सिलिकेट पिघल जाता है'' पृथ्वी विज्ञान विभाग के पोस्टडॉक्टरल फेलो स्टीफन फरसांग बताते हैं। जिनेवा विश्वविद्यालय के विज्ञान संकाय में और अध्ययन के पहले लेखक मैग्मैटिक तरल पदार्थ आंशिक रूप से पानी से बने होते हैं, लेकिन सल्फर और क्लोरीन जैसे घुलनशील वाष्पशील तत्वों से भी बने होते हैं महत्वपूर्ण है क्योंकि वे मैग्मैटिक तरल पदार्थ में पिघले सिलिकेट से सोना, तांबा और अन्य धातुएं निकालते हैं, जिससे सतह की ओर उनके प्रवास की सुविधा होती है।

सल्फर के कई रूप

सल्फर को आसानी से कम या ऑक्सीकरण किया जा सकता है, यानी इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त या खो सकता है, इस प्रक्रिया को रेडॉक्स के रूप में जाना जाता है। सल्फर की रेडॉक्स अवस्था महत्वपूर्ण है क्योंकि यह धातुओं जैसे अन्य तत्वों से जुड़ने की इसकी क्षमता को प्रभावित करती है। हालाँकि, एक बहस ने वैज्ञानिक समुदाय को एक दशक से अधिक समय से विभाजित कर दिया है: धातुओं को एकत्रित और परिवहन करने वाले मैग्मैटिक तरल पदार्थ में मौजूद सल्फर की रेडॉक्स अवस्था क्या है?

जिनेवा विश्वविद्यालय के विज्ञान संकाय में पृथ्वी विज्ञान विभाग में एसोसिएट प्रोफेसर और अध्ययन के सह-लेखक ज़ोल्टन ज़ाजैकज़ बताते हैं: “2011 में एक मौलिक पेपर ने सुझाव दिया कि एस 3-सल्फर रेडिकल्स यह भूमिका निभाते हैं। हालांकि, प्रयोगात्मक और विश्लेषणात्मक तरीके इसकी कई सीमाएँ थीं, खासकर जब यह प्रासंगिक मैग्मैटिक दबाव-तापमान और रेडॉक्स स्थितियों को पुन: उत्पन्न करने की बात आई, जिसे हमने अब दूर कर लिया है।''

पद्धतिगत क्रांति

जिनेवा विश्वविद्यालय की टीम ने एक सीलबंद सोने के कैप्सूल में मैग्मैटिक तरल पदार्थ के समान संरचना वाला एक क्वार्ट्ज सिलेंडर और एक तरल रखा। फिर कैप्सूल को एक दबाव पात्र में डाल दिया गया, जिसे फिर दबाव और तापमान की स्थिति में लाया गया जो पृथ्वी की ऊपरी परत में मौजूद मैग्मा की विशेषता है। ''सबसे ऊपर, हमारा सेटअप सिस्टम में रेडॉक्स स्थितियों के लचीले नियंत्रण की सुविधा प्रदान करता है, जो पहले संभव नहीं था,'' स्टीफन फ़ारसांग कहते हैं।

प्रयोगों के दौरान, क्वार्ट्ज सिलेंडर टूट जाता है, जिससे सिंथेटिक मैग्मैटिक द्रव प्रवेश कर जाता है। फिर क्वार्ट्ज प्रकृति में पाए जाने वाले तरल पदार्थ की सूक्ष्म आकार की बूंदों को फंसा लेता है, और इनमें सल्फर के रूप का विश्लेषण रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी नामक एक विश्लेषणात्मक तकनीक के साथ लेजर का उपयोग करके उच्च तापमान और दबाव पर किया जा सकता है। जबकि पिछले स्पेक्ट्रोस्कोपिक प्रयोग आम तौर पर 700 डिग्री सेल्सियस तक चलाए गए थे, जिनेवा विश्वविद्यालय की टीम प्राकृतिक मैग्मा की विशेषता तापमान को 875 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ाने में सफल रही।

एक ट्रांसपोर्टर के रूप में बिसल्फ़ाइड

अध्ययन से पता चलता है कि बाइसल्फाइड (HS-), हाइड्रोजन सल्फाइड (Hâ‚‚S) और सल्फर-डाइऑक्साइड (SOâ‚‚) मैग्मैटिक तापमान पर प्रायोगिक तरल पदार्थों में मौजूद प्रमुख सल्फर प्रजातियां हैं। धातु परिवहन में बाइसल्फाइड की भूमिका पहले से ही कम तापमान वाले तथाकथित हाइड्रोथर्मल तरल पदार्थों में अच्छी तरह से प्रलेखित की गई थी जो उच्च तापमान वाले मैग्मैटिक तरल पदार्थों से उत्पन्न होती है। हालाँकि, ऐसा माना जाता था कि मैग्मैटिक तापमान पर बाइसल्फाइड की स्थिरता बहुत सीमित होती है। अपनी अत्याधुनिक कार्यप्रणाली की बदौलत, जिनेवा विश्वविद्यालय की टीम यह दिखाने में सक्षम थी कि मैग्मैटिक तरल पदार्थों में भी, अधिकांश सोने के परिवहन के लिए बाइसल्फाइड जिम्मेदार है।

''हमारे लेजर तरंग दैर्ध्य को ध्यान से चुनकर, हमने यह भी दिखाया कि पिछले अध्ययनों में, भूगर्भिक तरल पदार्थों में सल्फर रेडिकल्स की मात्रा को गंभीर रूप से कम करके आंका गया था और 2011 के अध्ययन के परिणाम वास्तव में एक माप कलाकृति पर आधारित थे, जिससे इस पर विराम लग गया। ''बहस,'' स्टीफ़न फ़ारसांग कहते हैं। महत्वपूर्ण बहुमूल्य धातु अयस्क भंडारों के निर्माण की स्थितियाँ अब स्पष्ट हो गई हैं। चूंकि दुनिया का अधिकांश तांबे और सोने का उत्पादन मैग्मा-व्युत्पन्न तरल पदार्थों से बने भंडार से होता है, इसलिए यह अध्ययन किया गया है
उनके गठन को समझने के लिए महत्वपूर्ण दृष्टिकोण खोलकर उनकी खोज में योगदान दे सकता है।