Các nhà khoa học vừa có 2 phát hiện chấn động liên quan đến nguồn gốc vàng và cách xác định chính xác vị trí và quy mô các mỏ vàng khổng lồ có nguồn gốc từ sâu trong lòng Trái Đất thông qua đồng vị đặc biệt của Helium (Heli).
Về nguồn gốc vàng, các nhà khoa học vừa cho biết, vàng trong các mỏ lớn thực chất bắt nguồn từ lớp phủ Trái Đất (mantle, nằm giữa vỏ và lõi Trái đất) sâu thẳm, chứ không phải vỏ Trái đất như suy nghĩ trước đây.
Và đồng vị Heli đặc biệt (tỷ lệ ³He/⁴He) chính là "chìa khóa" để xác định vị trí và quy mô mỏ vàng dạng mạch kiến tạo [loại mỏ vàng hình thành do hoạt động địa chất sâu (magma, biến chất, nứt vỡ) đẩy dung dịch giàu vàng lên].
Ảnh minh họa về vàng.
"Các mỏ vàng dạng mạch kiến tạo là một loại khoáng hóa quan trọng về kinh tế, được ghi nhận đầy đủ, nhưng vẫn còn nhiều tranh cãi về vai trò của hoạt động magma non trẻ trong quá trình hình thành của chúng. Ở đây, chúng tôi sử dụng đồng vị Heli để xác định sự đóng góp của nhiệt lượng từ lớp phủ trong việc thúc đẩy các chất lỏng quặng tạo nên các mỏ vàng lớn ở Vành đai Caledonia thuộc Laurentia của Anh và Ireland" - Giáo sư Fin Stuart từ Đại học Glasgow (Scotland) và Trung tâm Nghiên cứu Môi trường các Đại học Scotland (SUERC), người đứng đầu dự án, cho biết vào tháng 12/2025.
Các nhà khoa học đã làm cách nào?
Họ lấy khoáng vật sunfua giàu vàng từ các mỏ trong vành đai Caledonia. Khí Heli bị "kẹt" bên trong khoáng vật này hàng triệu năm.
Sử dụng kỹ thuật phân tích quang phổ khối độ chính xác cao tại SUERC để tách và đo lượng Heli thoát ra.
Kết quả: Tỷ lệ ³He/⁴He đo được dao động từ 0.09 đến 3.3 Ra (Ra là tỷ lệ chuẩn trong không khí), chứng minh Heli có nguồn gốc từ lớp phủ Trái đất, chứ không chỉ từ lớp vỏ.
- ³He (Heli-3): Là đồng vị nguyên thủy, hiếm, tồn tại từ khi Trái Đất hình thành cách đây hàng tỷ năm. Nó chủ yếu bị giữ lại trong lớp phủ (mantle) sâu bên dưới vỏ Trái Đất.
- ⁴He (Heli-4): Chủ yếu được tạo ra liên tục trong vỏ Trái Đất (crust) qua phân rã phóng xạ của uranium (U) và thorium (Th) – gọi là heli phóng xạ (radiogenic).
Tỷ lệ ³He/⁴He càng cao thì Heli càng có nguồn gốc từ lớp phủ sâu; tỷ lệ càng thấp thì chủ yếu từ vỏ Trái Đất.
Quan trọng hơn, lượng Heli từ sâu và nhiệt độ chất lỏng khoáng hóa tỷ lệ thuận với kích thước mỏ vàng. Điều này mở ra phương pháp địa hóa học đơn giản: Chỉ cần đo đồng vị Heli là có thể dự đoán mỏ tiềm năng có lớn hay không.
Nghiên cứu này cung cấp 2 kết luận quan trọng. Thứ nhất, có thể giúp giải quyết một cuộc tranh luận kéo dài về nguồn gốc của một số mỏ vàng lớn trên thế giới - vàng có nguồn gốc từ lớp phủ, chứ không phải lớp vỏ.
Thứ hai, theo một thông cáo báo chí đăng trên Geoscience World, nghiên cứu này cho thấy các đồng vị Heli cung cấp một phương pháp địa hóa học đơn giản để xác định quy mô của các mỏ vàng tiềm năng, hứa hẹn cách mạng hóa ngành khai thác vàng toàn cầu theo hướng bền vững hơn ở giai đoạn thăm dò.
Phương pháp sử dụng tỷ lệ ³He/⁴He là một công cụ địa hóa học đơn giản, không xâm lấn, giúp dự đoán vị trí và quy mô mỏ vàng lớn mà không cần khoan thăm dò đại trà. Thay vì "khoan mò" hàng trăm lỗ sâu (mỗi lỗ có thể tốn rất nhiều tiền và gây phá rừng, xói mòn đất, ô nhiễm nước), các công ty chỉ cần lấy mẫu khoáng vật bề mặt hoặc khí Heli thoát ra để phân tích – tiết kiệm chi phí và giảm tác động môi trường ngay từ đầu.
Vành đai Caledonia trải dài 1.800 km từ dãy Appalachia ở Bắc Mỹ đến miền bắc Na Uy. Nó được hình thành cách đây 490-390 triệu năm khi các mảng lục địa cổ đại Laurentia, Baltica và Avalonia va chạm, được thúc đẩy bởi các lực sâu bên trong lòng Trái đất.
