Nueva forma de azufre descubierto en fluidos geológicos

El azufre es el sexto elemento más abundante en la Tierra y juega un papel clave en muchos procesos geológicos y biológicos. Un equipo franco-alemana (1) incluyendo el CNRS y la Universidad Paul Sabatier ha identificado, sobre la base de mediciones de laboratorio, una nueva forma de azufre presente en los fluidos geológicos: el S  iones. El descubrimiento de las llamadas teorías existentes sobre el transporte geológica de azufre en tela de juicio, y podría proporcionar métodos de identificación de nuevos yacimientos de metales preciosos como el oro y el cobre. Estos hallazgos se publican en el 25 de febrero 2011 de la revista Ciencia .

Hasta ahora, los geoquímicos cree que dentro de la Tierra, sólo dos formas de las moléculas de azufre contenida: sulfuros (sobre la base de H 2 S o S 2 – ) y sulfatos (sobre la base de H 2SO 4 o SO 2 – ). Sin embargo, no tenía manera de sumergirse directamente en una investigación sobre los fluidos hidrotermales (2) que fluyen a través de las rocas para comprobar esta teoría. Para sortear este problema y poner a prueba su hipótesis, el equipo franco-alemán crea por primera vez los fluidos similares a los de la corteza terrestre y el manto, es decir, soluciones acuosas que contienen azufre elemental (S) y tiosulfatos (moléculas que contienen el S 2 O 2 – ion ). A continuación, utiliza una celda de yunque de diamante para llevar a los líquidos a las temperaturas y presiones se encuentran a profundidades de varios kilómetros (varios cientos de grados y en decenas de miles de atmósferas).

Los investigadores utilizaron un método óptico conocido como espectroscopia Raman para identificar las especies químicas, y ellos estaban sorprendidos de descubrir ni dos, sino tres formas de azufre, siendo el tercero el de iones trisulfur S  . Esta fue una doble sorpresa: a pesar de S  ya era conocido por los químicos (que se encuentra en el azufre que contiene vidrio de silicato y pigmentos ultramar, por ejemplo), nunca se había observado en una solución acuosa.

La detección de S  durante estos experimentos significa que el azufre debe ser considerablemente mayor movilidad en los fluidos hidrotermales en la corteza terrestre que se pensaba.Esto es porque, a diferencia de sulfuros y sulfatos, que se unen a los minerales tan pronto como aparecen en los fluidos, S resulta ser extremadamente estable en la fase acuosa. En otras palabras, por debajo del suelo estos iones debe fluir para largas distancias en forma disuelta, llevando con ellos los metales nobles a las que pueden ser enlazados. Esta especie química por lo tanto, puede ser el metal principal agente de transporte en dos grandes tipos de yacimientos de oro y cobre: ​​cinturones arqueanos de piedra verde (3) y magmas zona de subducción.

Este descubrimiento podría proporcionar indicadores adicionales en la búsqueda de nuevos yacimientos, ayudando a los geólogos para determinar las vías por las que viajan los metales antes de la que forman las venas. Además, la presencia de S  en los fluidos hidrotermales podría afectar a los modelos de fraccionamiento isotópico de azufre (una especie de equivalente a la técnica de carbono-14 citas), que hasta ahora no han tomado en cuenta esta especie químicos. Estos nuevos hallazgos podrían, por ejemplo, ayudar a los científicos a saber más acerca de las condiciones geológicas de la corteza de la Tierra y en su superficie poco después de la aparición de la vida.

 

Impresión artística de la S3-molécula en una celda de yunque de diamante


© Pokrovski y Dubrovinsky

Impresión artística de la S3-molécula en una celda de yunque de diamante. 
Esta forma de azufre puede ser uno de los factores clave en la formación de vetas de oro y cobre (representado aquí por una foto de una mina en el fondo de la imagen) .


 

Notas:

1 – Laboratorio «Geociencias Environnement Toulouse (CNRS / Université Paul Sabatier / IRD) y Bayerisches Geoinstitut / Universidad de Bayreuth. 
2 – Un fluido hidrotermal es un natural de fluido caliente, cuya temperatura acuosa por lo general supera los 100 ° C. 
3 – Estas rocas se formaron durante la época Arcaica, entre -4 y -2,5 mil millones de años atrás.

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