当一个tecto镍板块下沉到另一个板块之下，它产生了富含水、硫和氯等挥发物的岩浆。当这些岩浆上升时，它们释放出岩浆流体，其中的硫和氯与我结合像黄金和铜这样的金属，并把它们运输给我朝向地球表面。

由于与天然岩浆有关的极端条件很难在实验室中重现，不同形式的硫在金属运输中的确切作用仍然存在高度争议。然而，日内瓦大学（UNIGE）的一个研究小组采用了一种创新的方法，证明了硫化物（HS -）形式的硫对岩浆流体中金的运输至关重要。这些发现发表在《自然地球科学》杂志上。

当两个构造板块碰撞时，俯冲板块俯冲到地幔中，加热并释放出大量的水。这些水降低了地幔的融化温度，地幔在高压和超过1000摄氏度的温度下融化，形成岩浆。由于液态岩浆的密度低于地幔的其他部分，它向地球表面迁移。

“由于压力下降，岩浆向地球表面上升，使富含水的流体饱和，然后以岩浆流体气泡的形式释放，留下硅酸盐融化物，”UNIGE科学学院地球科学系博士后、该研究的第一作者斯特凡·法桑解释说。因此，岩浆流体部分由水组成，但也有溶解的挥发性元素，如硫和氯。这两种元素至关重要，因为它们将金、铜和其他金属从硅酸盐熔体中萃取到岩浆流体中，从而促进它们向地表迁移。

几种形式的硫

硫很容易被还原或氧化，即获得或失去电子，这一过程被称为氧化还原。硫的氧化还原状态很重要，因为它会影响它与其他元素（如金属）结合的能力。然而，一个争论已经在科学界分裂了十多年：在动员和运输金属的岩浆流体中存在的硫的氧化还原状态是什么？

Zoltán Zajacz是UNIGE理学院地球科学系的副教授，也是这项研究的合著者，他解释说：“2011年的一篇开创性论文表明，S3-硫自由基起了这个作用。然而，实验和分析方法存在一些局限性，特别是在重现相关岩浆压力-温度和氧化还原条件时，我们现在已经克服了这些局限性。”

方法论的革命

UNIGE团队将一个石英圆筒和一种成分类似岩浆流体的液体放入一个密封的金胶囊中。然后，太空舱被放入一个压力容器中，然后被带到地球上地壳岩浆所特有的压力和温度条件下。Stefan Farsang补充说：“最重要的是，我们的装置有助于灵活控制系统中的氧化还原条件，这在以前是不可能的。”

在实验过程中，石英柱体破裂，使合成岩浆流体进入。然后，石英捕获了像自然界中那样微小的液滴，这些液滴中的硫可以在高温高压下通过激光和一种被称为拉曼光谱的分析技术进行分析。以前的光谱实验通常在700°C的温度下进行，而UNIGE团队成功地将温度提高到875°C，这是天然岩浆的特征。

作为转运体的硫化物

研究表明，岩浆温度下实验流体中的硫化物主要为硫化氢（HS-）、硫化氢（h2s）和二氧化硫（so2）。硫化物在金属运输中的作用已经在低温热液中得到了很好的证明，这种低温热液起源于高温岩浆流体。然而，人们认为二硫化物在岩浆温度下的稳定性非常有限。多亏了他们先进的方法，UNIGE团队能够证明，在岩浆流体中，硫化物也是运输大部分黄金的原因。

“通过仔细选择我们的激光波长，我们还表明，在以前的研究中，地质流体中硫自由基的数量被严重高估了，2011年的研究结果实际上是基于测量的人工产物，结束了这场争论，”斯特凡·法桑说。导致重要贵金属矿床形成的条件现已得到澄清。由于世界上大部分铜和金的生产都来自岩浆衍生流体形成的矿床，这项研究可能会为了解它们的形成开辟重要的视角，从而有助于它们的勘探。