История и экономика Южной Африки построены на богатых природных сокровищах ряда драгоценных металлов, камней и минералов.
Запасы полезных ископаемых страны были созданы в течение сотен миллионов лет через процессы, которые до сих пор не полностью поняты.
Один из этих процессов, который в течение многих лет беспокоил ученых и геологов, является источником слоев хромита, размещенных в результате многослойных интрузий - основного источника хрома на нашей планете. Этот процесс был загадкой на протяжении десятилетий, так как ученые пытались выяснить, как образуются слои чистого хромита из магм, которые происходят из мантии Земли. Предполагается, что они богаты минералом, называемым оливином, а не хромитом.
«Широко распространено мнение, что магмы, полученные из мантии, не могут непосредственно кристаллизовать хромит, так как плавающие мантийные породы богаты оливином, и поэтому эти расплавы должны кристаллизовать оливин, а не хромит», - говорит профессор Раис Латыпов из Школы Геонауки Университета Витватерсранда в Южной Африке, чья исследовательская группа опубликовала статью в Nature Communications в 2018 году.
«Вместе с большой группой моих коллег я несколько десятилетий пытался найти механизм, который мог бы объяснить образование этих крупных хромитовых отложений в мелководных земных камерах, но оказалось, что мы искали не в том месте. "
Чтобы найти ответ на эти вопросы, Латыпов и его команда изучали слои хромита в комплексе Bushveld в Южной Африке, где можно найти более 80% глобальных ресурсов платиноносных хромитовых месторождений.
Они обнаружили, что некоторые базальтовые магмы образуют хромит после декомпрессии, когда они поднимаются из мантии через кору к поверхности Земли. Снижение давления, когда магма поднимается от мантии к коре, является ключом к процессу кристаллизации хромита.
«Когда эти магмы попадают в мелкую магматическую камеру, сидящую всего в нескольких километрах от поверхности Земли, они уже насыщены чистым хромитом и при охлаждении могут кристаллизовать слои платиносодержащего массивного хромита.
Хром является важным промышленным элементом, который существенно улучшает физические и химические свойства сталей, повышает их прочность и делает их коррозионно-стойкими. Платина, которая связана с этими породами, используется в каталитических конвертерах в автомобилях для выведения токсичных выхлопных газов в относительно мягкие виды.
Эти слои, окрашенные в зебру, из платиносодержащего хромита, которые образуются в результате этого процесса, могут быть четко видны в хребтах в верхней части комплекса Bushveld, вблизи Steelpoort в Mpumalanga, который стал обнаженным через эрозию в течение многих миллионов лет, так как они формируется. Некоторые из этих слоев могут быть толщиной в несколько метров и простираться на сотни километров.
«Комплекс Бушвельд занимает площадь в 100 квадратных километров. Он простирается от Стальпопорта в Мпумаланге на востоке, от Претории до Пиланесберга на западе и от Бетала, Мпумаланга на юге до севера Полоквана в Лимпопо. Мы считаем, что камера Бушвельда, должно быть, работала как проточная система, в которую магмы входили и осаждали свой хромит, прежде чем вытекать из камеры и извергались в качестве базальтов через вулканы, которые теперь были разрушены », - говорит Латыпов.
«Кажется, что уменьшение литостатического давления при переносе расплавов, полученных на поверхность, играет важную роль в формировании магм, которые производят планетарные ресурсы, без которых современное человеческое общество не может развиваться устойчиво».
Проводятся дальнейшие исследования о том, могут ли другие магматические отложения по всему миру, такие как ванадий-магнетит в слоистых интрузиях, также относиться к уменьшению литостатического давления.