

(Kredit: Aleksandrkozak/Shutterstock)
JENEWA, Swiss — Dalam sebuah terobosan yang mirip dengan alkimia, para ilmuwan di Universitas Jenewa telah memecahkan misteri lama tentang bagaimana emas bergerak melalui kerak bumi untuk membentuk simpanan berharga dari logam mulia ini. Penemuan mereka mengungkapkan bahwa bentuk tertentu dari belerang bertindak sebagai kurir emas alam, menantang teori sebelumnya tentang bagaimana endapan logam mulia terbentuk.
Perjalanan emas dari dalam bumi menuju deposit yang dapat ditambang telah lama membingungkan para ahli geologi. Kini, para peneliti telah mengidentifikasi bahwa bisulfida, suatu bentuk belerang tertentu, memainkan peran penting dalam mengangkut emas melalui cairan super panas yang dilepaskan oleh magma – batuan cair yang pada akhirnya menjadi formasi vulkanik yang kita lihat di permukaan.
“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, penulis utama studi yang diterbitkan di Geosains Alam.
Untuk memahami proses ini, tim peneliti mengembangkan eksperimen inovatif yang menciptakan kembali kondisi ekstrem yang ditemukan jauh di dalam bumi. Mereka menyegel silinder kuarsa dan cairan yang dibuat secara khusus di dalam kapsul emas, kemudian memberikan tekanan dan suhu yang kuat hingga mencapai 875°C (1.607°F) – kondisi yang mirip dengan yang ditemukan di magma alami.
Metodologi inovatif ini memungkinkan para ilmuwan untuk mengamati sesuatu yang tidak dapat dilakukan oleh peneliti sebelumnya: bentuk kimia belerang yang ada dalam cairan magmatik. Dengan menggunakan teknik analisis laser, mereka menemukan bahwa bisulfida, bersama dengan hidrogen sulfida dan sulfur dioksida, adalah bentuk utama sulfur yang ada pada suhu ekstrem ini.


Temuan ini membalikkan studi tahun 2011 yang menyatakan bahwa senyawa belerang berbeda bertanggung jawab atas pengangkutan 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,” kata Farsang, yang secara efektif menyelesaikan masalah tersebut. perdebatan selama satu dekade dalam komunitas geologi.
Karena sebagian besar emas dan tembaga dunia berasal dari endapan yang dibentuk oleh cairan yang berasal dari magma, memahami secara pasti bagaimana keduanya terbentuk juga dapat membantu upaya eksplorasi mineral di masa depan.
Anggap saja sebagai memahami sistem pengiriman yang dilakukan oleh alam: sama seperti layanan pos yang memerlukan kendaraan dan rute khusus untuk mengirimkan paket, emas juga memerlukan senyawa kimia dan kondisi khusus untuk bergerak melalui kerak bumi. Dengan mengidentifikasi bisulfida sebagai “kendaraan pengiriman” utama, para ilmuwan telah memetakan salah satu jaringan transportasi paling berharga di alam.
Studi ini muncul dari interaksi kompleks antara lempeng tektonik – bagian besar kerak bumi yang perlahan-lahan bergerak melawan satu sama lain. Ketika satu lempeng meluncur di bawah lempeng lainnya, hal itu menghasilkan magma yang kaya akan unsur-unsur yang mudah menguap seperti air, belerang, dan klorin. Saat magma ini naik ke permukaan, ia melepaskan cairan yang membawa logam terlarut – sebuah proses yang pada akhirnya mengarah pada pembentukan deposit emas yang sangat berharga bagi manusia sepanjang sejarah.
Pemahaman baru mengenai perjalanan emas di bumi ini tidak hanya membantu menjelaskan bagaimana endapan yang ada terbentuk namun juga dapat memandu upaya eksplorasi di masa depan, sehingga berpotensi menjadikan penambangan emas lebih efisien dan tepat sasaran.
Ringkasan Makalah
Metodologi
Studi ini menggunakan prototipe bejana bertekanan yang dikombinasikan dengan spektroskopi Raman untuk memeriksa spesiasi belerang dalam cairan magmatik. Metode ini memungkinkan para peneliti untuk mengamati perilaku belerang di bawah berbagai tekanan, suhu, dan kondisi redoks yang relevan dengan reservoir magma kerak atas. Dengan mensimulasikan lingkungan ini, tim dapat mengidentifikasi spesies belerang utama dalam cairan magmatik busur, seperti HS−, H2S, dan SO2, dan mengukur kelarutan emas dalam berbagai kondisi.
Hasil Utama
Hasilnya menunjukkan bahwa sulfur terutama terdapat dalam bentuk HS− dan H2S dalam cairan, yang secara signifikan meningkatkan kelarutan emas, jauh melebihi prediksi termodinamika sebelumnya. Studi ini juga mencatat bahwa spesies belerang memainkan peran penting dalam transportasi emas dalam sistem hidrotermal magmatik, dan variasi spesies belerang sangat mempengaruhi jumlah emas yang dapat dibawa oleh cairan ini.
Keterbatasan Studi
Salah satu keterbatasan penelitian ini adalah fokus pada kondisi redoks, tekanan, dan suhu tertentu yang mungkin tidak mewakili seluruh lingkungan alami tempat terjadinya proses magmatik. Selain itu, pengaturan eksperimental mungkin tidak sepenuhnya menangkap interaksi dan transformasi kompleks yang dialami belerang di alam, sehingga berpotensi mempengaruhi kemampuan generalisasi temuan.
Diskusi & Kesimpulan
Penelitian ini menyoroti pentingnya spesiasi belerang dalam memahami proses geokimia yang mengontrol siklus belerang dan logam seperti emas dalam sistem magmatik. Temuan ini menantang model yang ada dengan menunjukkan potensi kelarutan emas yang tinggi dan menunjukkan bahwa model termodinamika konvensional mungkin meremehkan pengaruh spesies belerang dalam cairan magmatik busur.
Pendanaan & Pengungkapan
Penelitian ini didukung oleh European Research Council (ERC) di bawah program penelitian dan inovasi Horizon 2020 Uni Eropa melalui perjanjian hibah no. 864792. Penulis menyatakan tidak ada kepentingan yang bersaing terkait dengan penelitian ini.