Một nghiên cứu mới đây vừa hé lộ một bước ngoặt trong hiểu biết về nguồn gốc các mỏ vàng lớn tại vùng Scotland và Ireland. Nhờ ứng dụng công nghệ phân tích đồng vị helium tinh vi, các nhà khoa học tại Đại học Glasgow và Trung tâm Nghiên cứu Môi trường Đại học Scotland (SUERC) đã phát hiện rằng, các mỏ vàng quý giá thực chất có nguồn gốc từ lớp sâu nhất của Trái đất - lớp phủ (mantle), thay vì lớp vỏ như giả thuyết phổ biến trước đây.
Nhóm nghiên cứu do Giáo sư Fin Stuart dẫn đầu đã sử dụng phép phân tích khối phổ để đo đồng vị khí helium (3He/4He) có trong khoáng vật sunfua chứa vàng tại các mỏ như Cononish, Curraghinalt và Cavanacaw, đều thuộc vành đai địa chất Caledonian trải dài từ Bắc Mỹ sang Na Uy qua Anh và Ireland. Kết quả cho thấy các mẫu chứa tỷ lệ đồng vị helium dao động từ 0.09 đến 3.3 Ra, mức cao bất thường và đặc trưng cho helium xuất phát từ lớp phủ.
Điều này chứng tỏ các mỏ vàng tại khu vực này hình thành nhờ sự tan chảy của đá ở lớp mantle - quá trình tạo ra khí magma giàu năng lượng, đẩy các dòng chất lỏng nóng chứa kim loại quý như vàng lên bề mặt. Đây là bằng chứng đầu tiên xác nhận vai trò chủ đạo của lớp phủ trong việc hình thành những mỏ khoáng có giá trị toàn cầu.
Từ lâu, giới địa chất đã tranh luận gay gắt về câu hỏi liệu vàng có nguồn gốc từ lớp vỏ hay lớp phủ? Một số ý kiến cho rằng kim loại quý được di chuyển bởi dòng chất lỏng nóng chảy sinh ra trong quá trình va chạm kiến tạo giữa các mảng lục địa. Nhóm khác lại nghiêng về giả thuyết nguồn gốc từ lớp phủ, nhưng thiếu bằng chứng định lượng.
Nghiên cứu mới công bố trên tạp chí Geology đã giúp giải quyết tranh cãi kéo dài này. Phân tích của SUERC cho thấy tất cả các mỏ, dù lớn hay nhỏ, đều chứa dấu vết helium có nguồn gốc sâu. Dấu hiệu này chỉ có thể xuất hiện nếu magma từ lớp phủ tham gia trực tiếp vào quá trình hình thành mỏ vàng.
Tiến sĩ Calum Lyell, nhà địa chất thuộc Western Gold Exploration và là tác giả chính của nghiên cứu, nhận định: “Dấu hiệu đồng vị helium này có thể trở thành chỉ dấu địa hoá học đơn giản nhưng cực kỳ hiệu quả trong việc xác định các hệ khoáng sản tiềm năng trên toàn cầu.”
Một phát hiện đặc biệt quan trọng từ nghiên cứu là mối liên hệ giữa tỷ lệ helium có nguồn gốc sâu và kích thước của mỏ vàng. Những nơi có hàm lượng helium cao và nhiệt độ khoáng hoá cao hơn thường đi kèm với trữ lượng vàng lớn hơn. Điều này đồng nghĩa với việc các nhà địa chất hoàn toàn có thể dùng helium như một chỉ dấu để định lượng tiềm năng của các mỏ vàng còn ẩn sâu trong lòng đất.
Theo dữ liệu từ Viện Nghiên cứu Địa chất Hoa Kỳ (USGS) và nhiều cơ quan khoa học địa chất, tổng trữ lượng vàng có thể khai thác được trong lớp mantle sâu của Trái đất ước tính có thể lên tới 50.000 - 70.000 tấn, gấp khoảng 2 lần tổng lượng vàng đã từng được khai thác trên bề mặt địa cầu (ước tính khoảng 205.000 tấn tính đến năm 2022).
Tuy nhiên, phần lớn trong số đó vẫn đang “ngủ yên” trong lòng đất do nằm quá sâu dưới lớp vỏ hoặc không dễ tiếp cận bằng công nghệ hiện tại. Việc xác định được các chỉ dấu như helium sẽ giúp giới địa chất nhắm trúng các vị trí có khả năng khai thác cao, tránh phải khoan thăm dò đại trà, tốn kém và không hiệu quả.
Từ phát hiện tại dãy Caledonian, các nhà khoa học hy vọng có thể mở rộng nghiên cứu đến các vùng đai kiến tạo khác trên thế giới như Himalaya, Andes hay các khu vực có nguồn gốc địa chất phức tạp. Việc xác định nguồn gốc từ lớp mantle không chỉ giúp hiểu rõ hơn quá trình hình thành vàng mà còn mở đường cho việc tìm kiếm các kim loại công nghệ quan trọng khác như niken, coban hay đất hiếm.
Giáo sư Stuart khẳng định: “Nếu lớp phủ chính là cái nôi sinh ra vàng, thì đồng vị helium sẽ là bản đồ khoáng sản mới cho nhân loại.” Điều này không chỉ giúp ngành khai khoáng giảm thiểu rủi ro đầu tư mà còn mang lại lợi ích to lớn cho an ninh năng lượng, công nghệ và kinh tế toàn cầu trong những thập kỷ tới.
Vu Lam
Theo Interesting Engineering
