Ученые из Института геологии и геохимии УрО РАН совершили открытие, которое меняет вековые представления о рождении одного из самых загадочных минералов — самородной серы в вулканических озерах. Долгое время считалось, что ярко-желтые отложения на дне вулканических водоемов образуются прямо в воде: вулканические газы, смешиваясь с кислородом, вступают в реакцию и порождают серу. Однако новые исследования на примере вулканов Головнина и Менделеева на острове Кунашир показывают — это не так.
В течение нескольких лет ученые проводили детальные полевые и лабораторные исследования, изучая отложения серы в горячих источниках, ручьях и на дне озер. Они измеряли температуру, кислотность воды, анализировали образцы под мощным электронным микроскопом. Оказалось, что частицы серы в воде имеют кристаллическую структуру и размер от 1 до 300 микрометров, но в них полностью отсутствуют коллоидные частицы размером менее микрона, которые должны были бы присутствовать, если бы сера рождалась в водной среде в результате химических реакций.
Главный вывод ученых звучит революционно: сера в гидротермальных источниках, на дне вулканических озер, морей и океанов имеет исключительно эндогенное, то есть глубинное, происхождение. Она конденсируется из вулканических газов еще до выхода на поверхность, а в воду попадает уже в виде мельчайших частиц, которые затем кристаллизуются или разрушаются. Этот процесс похож на образование тумана при охлаждении пара.
Исследование также объясняет, почему в одних горячих источниках сера выпадает в осадок, а в других — нет. Все зависит от условий в подземных каналах, по которым движется термальная вода. Если поток проходит через зону, где сера может сконденсироваться в виде мелкой взвеси, то при выходе на поверхность, где турбулентность падает, частицы кристаллизуются, образуя те самые желтые отложения. В кипящих же источниках с активным движением воды взвесь не успевает осесть и разрушается в химических реакциях.
Ученые подчеркивают, что отложения серы в воде — такое же локальное и недолговечное явление, как и знаменитые игольчатые кристаллы, растущие вокруг газовых выходов на суше. Они не накапливаются веками, а находятся в динамическом равновесии: одновременно образуются и разрушаются.
Это открытие имеет значение не только для фундаментальной науки. Понимание истинных механизмов образования серы помогает лучше прогнозировать вулканическую активность, поскольку сера — один из ключевых индикаторов поступления свежей магмы. Кроме того, оно проливает свет на образование сульфидных месторождений на дне океанов, знаменитых «черных и белых курильщиков», которые считаются колыбелью жизни на Земле и потенциальным источником ценных металлов.
Таким образом, исследование российских ученых стирает устоявшийся миф и рисует новую, более сложную и захватывающую картину рождения вулканической серы — минерала, который тысячелетиями притягивал к себе внимание искателей, ученых и просто любопытных взглядов.
Исследование опубликовано в журнале «Геосистемы переходных зон».
Изображение: Ivar Leidus. Собственная работа, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=101699872
