El misterio del desplazamiento del oro en el suelo resuelto 💰

Al estudiar el comportamiento del azufre en los fluidos magmáticos, a presiones y temperaturas extremas, un equipo de la UNIGE revoluciona la comprensión del transporte del oro y la formación de yacimientos metalíferos.


Cuando una placa tectónica se hunde bajo otra, genera magmas ricos en sustancias volátiles como agua, azufre y cloro. A lo largo de su trayectoria hacia la superficie, estos magmas liberan fluidos magmáticos en los que el azufre y el cloro se unen a metales, como el oro y el cobre, y transportan estos metales hacia la superficie de la Tierra. Dado que las condiciones extremas de los magmas naturales son muy difíciles de reproducir en el laboratorio, el papel preciso de las diferentes formas de azufre en el transporte de metales sigue siendo muy debatido.

Un enfoque innovador de un equipo de la Universidad de Ginebra (UNIGE) demuestra que el azufre, en su forma bisulfurada (HS^-), es crucial para el transporte del oro en los fluidos magmáticos. Estos resultados se pueden encontrar en Nature Geoscience.

Cuando dos placas tectónicas convergen, la placa subducida se hunde en el manto terrestre, se calienta y libera una gran cantidad de agua. Esta agua reduce la temperatura de fusión del manto, que se funde bajo alta presión y a temperaturas superiores a mil grados Celsius para generar magmas. Dado que el magma líquido es menos denso que el resto del manto, migra hacia la superficie terrestre.

Gracias a una metodología de vanguardia, el equipo de la UNIGE pudo demostrar que el bisulfuro es responsable del transporte de la mayor parte del oro.


"Debido a la disminución de la presión, los magmas que ascienden hacia la superficie de la Tierra se saturan de un fluido rico en agua, que luego se libera en forma de burbujas de fluido magmático", detalla Stefan Farsang, posdoctorado en el Departamento de Ciencias de la Tierra de la Facultad de Ciencias de la UNIGE, y primer autor del estudio. Los fluidos magmáticos están compuestos en parte por agua, pero también por elementos volátiles disueltos como el azufre y el cloro. Estos dos elementos son cruciales, ya que extraen el oro, el cobre y otros metales del líquido silicatado hacia el fluido magmático, facilitando así su migración hacia la superficie.

Varias formas de azufre

El azufre puede reducirse u oxidarse fácilmente, es decir, perder o ganar electrones, un proceso llamado "oxidación-reducción" o "redox". Los estados redox del azufre son importantes, ya que afectan su capacidad para unirse a otros elementos, como los metales. Sin embargo, un debate divide a la comunidad científica desde hace más de una década: ¿cuál es el estado redox del azufre presente en el fluido magmático que moviliza y transporta los metales?

Zoltán Zajacz, profesor asociado en el Departamento de Ciencias de la Tierra de la Facultad de Ciencias de la UNIGE y coautor principal del estudio, relata: "Un artículo seminal en 2011 había sugerido que los radicales de azufre S3- desempeñaban este papel. Sin embargo, los métodos experimentales y analíticos presentaban varias limitaciones, especialmente cuando se trataba de reproducir las condiciones de presión-temperatura y de oxidación-reducción magmáticas relevantes, que ahora hemos superado."

Revolución metodológica

El equipo de la UNIGE colocó un cilindro de cuarzo y un líquido de composición similar al fluido magmático en una cápsula de oro sellada herméticamente. La cápsula se colocó luego en un recipiente a presión, que se llevó a condiciones de presión y temperatura características de los magmas situados en la corteza superior de la Tierra. "Ante todo, nuestra instalación permite un control flexible de las condiciones de oxidación-reducción en el sistema, lo que no era posible antes", añade Stefan Farsang.


Durante los experimentos, el cilindro de cuarzo se fractura, lo que permite que el fluido magmático sintético penetre en las fracturas. El cuarzo atrapa entonces microgotas de fluido, como las que se encuentran en la naturaleza, y la forma del azufre que contienen puede analizarse a alta temperatura y alta presión, utilizando láseres con una técnica analítica conocida como espectroscopía Raman. Mientras que los experimentos espectroscópicos anteriores generalmente se realizaban hasta 700 °C, el equipo de la UNIGE logró aumentar la temperatura a 875 °C, característica de los magmas naturales.

El bisulfuro como transportador

El estudio muestra que el bisulfuro (HS^-), el sulfuro de hidrógeno (H₂S) y el dióxido de azufre (SO₂) son las principales especies de azufre presentes en los fluidos experimentales a temperaturas magmáticas. El papel del bisulfuro en el transporte de metales ya ha sido bien documentado en los fluidos llamados "hidrotermales" de menor temperatura, que provienen de los fluidos magmáticos de mayor temperatura.

Sin embargo, se pensaba que el bisulfuro tenía una estabilidad muy limitada a temperaturas magmáticas. Gracias a una metodología de vanguardia, el equipo de la UNIGE pudo demostrar que, en los fluidos magmáticos también, el bisulfuro es responsable del transporte de la mayor parte del oro.

"Al elegir cuidadosamente las longitudes de onda del láser, también demostramos que en estudios anteriores, la cantidad de radicales de azufre en los fluidos geológicos estaba fuertemente sobreestimada y que los resultados del estudio de 2011 se basaban en un artefacto de medición, poniendo así fin a este debate", declara Stefan Farsang. Las condiciones naturales que conducen a la formación de importantes yacimientos de metales preciosos están ahora clarificadas.

Dado que una gran parte de la producción mundial de cobre y oro proviene de yacimientos formados por fluidos de origen magmático, este estudio puede contribuir a su exploración abriendo perspectivas importantes para la comprensión de su formación.