Új kénformát fedeztek fel a föld alatt

A Trischwefel-ionokat először vizes oldatban detektálták

Három kénion (S3-) gyémántcellában © GS Pokrovski, LS Dubrovinsky
felolvasta

A lapis lazuli kékét vagy a pigment ultramarint kén különleges formája, egy hármas negatív ion képezi. Meglepő módon egy nemzetközi kutatócsoport felfedezte a kén e formáját is vizes oldatokban - a Föld belső meleg, nagynyomású hidrotermikus folyadékaiban. Amint azt a "Science" beszámolják, ez a meglepően stabil kénforma fontos szerepet játszhat többek között a nemesfémek föld alatti szállításában.

A kén a föld hatodik leggyakoribb eleme. A kénvegyületek kulcsszerepet játszanak számos geológiai és biológiai folyamatban. A geokémikusok eddig azt hitték, hogy a Föld belsejében csak kétféle kéntartalmú molekula létezik: szulfidok és szulfátok. Hogy valóban ez a helyzet, és ez vonatkozik-e például a földkéreg és a köpeny apró szikla pórusaiban és repedéseiben áramló hidrotermikus folyadékokra, még senki nem tudta. A közvetlen mintavétel nem volt lehetséges.

Kivitelezett extrém körülmények a laboratóriumban

Ennek ellenére a kérdés megválaszolására egy francia-német kutatócsoport újra létrehozta a hidrotermális folyadékot és a laboratóriumi körülményeket. Ehhez először elemi kén és tioszulfát vizes oldatát készítették, és egy gyémántcellába helyezték. Ezután több száz fokos hőmérsékletnek és több tízezer atmoszféra nyomásnak tették ki őket - ez megfelel a több kilométer mélyén fennálló feltételeknek.

A Raman spektroszkópia segítségével, egy módszerrel, amely az anyag kémiai összetételét méri a lézersugár eltérő szétszórása alapján - a kutatók ezután meghatározták a gyémántcellában lévő kénformákat.

A három kénion szintén először vizes oldatban van

Csodálkozásukra nem a vártnál kettőt találtak, hanem a kén három különböző formáját. A szulfidon és a szulfáton kívül egy három kénionra (S3-) is. Ez két okból meglepő: Először is, ezt a kénformát még soha nem figyelték meg vizes oldatban, de a kénes szilikátüvegben és a pigment ultramarinban található meg. A kék színű ion tehát biztosítja, hogy még a mélyen a föld alatti kőzetbe rejtett hidrotermális folyadékok is fényeskék legyenek. kijelző

Másrészt ez a megállapítás azt jelenti, hogy az altalaj hidrotermális folyadékaiban a kén sokkal mozgathatóbb, mint azt korábban gondoltuk. A szulfidokkal és a szulfátokkal szemben, amelyek az ásványokból nagyon gyorsan felhalmozódnak, a vizes fázisban a trisz-kén ion rendkívül stabilnak tűnik. De ez azt jelenti, hogy ezek az ionok nagy távolságra folynak a vízzel, és velük együtt például a nemesfém-ionok is, amelyekhez kapcsolódnak.

A betétek képződésének mutatója?

Ez a felfedezés nagy jelentőséggel bír a talaj lerakódásainak keresésében is: a kutatók feltételezik, hogy ez a kénforma a fém fő szállítója az arany- és rézbányákban is. A földkéreg gazdag kőzetei lehetnek: az archaikus Gr nsteing rteln és a szubdukciós zónák mámái. Ezért a kénsav jelenléte a hidrotermális folyadékokban megmutathatja a fémek vénába jutásának módját.

Lehet, hogy a kénforma meglepően erős jelenléte a felszínen azt is jelenti, hogy például a vulkánkitörések során felszabaduló kéngázok többsége ebből a forrásból származik. A kéntartalmú folyadék a vulkanikus szellőzőnyílásokban felmerülő emelkedő magmával érintkezésbe kerül, párolog, és gáznemű kénvegyületekké alakul. (Science, 2011; doi: 10.1126 / science.1199911)

(CNRS, 2010.03.20. - NPO)