Ngọn núi 2,7 tỷ năm tuổi là nơi cung cấp 40% lượng vàng của thế giới trong suốt một thế kỷ, đến nay vẫn lưu trữ lượng lớn vàng trị giá 13 triệu tỷ đồng

Nằm dưới vùng đất khô cằn quanh thành phố Johannesburg của Nam Phi là một trong những khu vực nhiều vàng bậc nhất thế giới - Witwatersrand Basin. Nơi này có niên đại từ Đại Thái cổ (Archean), khoảng 2,7 tỷ năm trước và được xem là một trong những yếu tố quan trọng định hình cả cấu trúc địa chất lẫn lịch sử kinh tế của khu vực.

Các nghiên cứu địa chất cùng hồ sơ khai thác cho thấy khoảng 40% tổng lượng vàng từng được khai thác trên toàn cầu có nguồn gốc từ nơi này. Witwatersrand vì thế được coi là một trong những vùng khai khoáng đặc biệt nhất trên Trái Đất, đồng thời là khu vực duy nhất duy trì sản lượng khai thác lớn trong hơn một thế kỷ liên tục.

Hiện nay, một lượng lớn trữ lượng vàng vẫn nằm sâu dưới lớp đá dày hơn 2km. Các ước tính cho thấy giá trị của phần tài nguyên chưa khai thác có thể vượt quá 500 tỷ USD (hơn 13,1 triệu tỷ đồng). Tuy nhiên, độ sâu lớn cùng nguy cơ địa chấn khiến việc tiếp cận các mỏ này trở nên vô cùng khó khăn.

Hình thành từ những dòng sông cổ đại

Theo các nhà địa chất, Witwatersrand không phải là một “núi kim loại” khổng lồ mà là một bồn trầm tích rộng lớn, được cấu tạo từ nhiều lớp đá từng hình thành nên hệ thống sông cổ đại, đồng bằng ngập lũ và những vùng biển nông trong lục địa.

Khoảng 3 tỷ năm trước, các con sông chảy qua những vùng núi lửa cổ được gọi là đai đá xanh đã bào mòn các loại đá giàu khoáng chất và cuốn các mảnh vụn xuống hạ lưu. Do có khối lượng riêng lớn, vàng nhanh chóng lắng xuống đáy sông và tích tụ tại các bãi sỏi hoặc lòng sông.

Theo thời gian, các lớp trầm tích dày lên khiến những bãi sỏi chứa vàng bị chôn vùi sâu. Nhiệt độ và áp suất trong lòng đất đã biến chúng thành những khối đá kết tụ rất cứng, “hóa thạch” cấu trúc của các lòng sông cổ đại. Trong địa chất học, dạng mỏ này được gọi là palaeoplacer, tức mỏ sa khoáng cổ đã hóa đá.

Nhiều hạt vàng trong các lớp đá kết tụ vẫn giữ hình dạng tròn, tương tự những viên sỏi bị nước cuốn và mài mòn. Chính đặc điểm này từng gây ra nhiều tranh luận trong giới khoa học về nguồn gốc của các mỏ vàng tại Witwatersrand.

Bằng chứng khoa học làm sáng tỏ nguồn gốc vàng

Trong phần lớn thế kỷ XX, các nhà nghiên cứu tranh luận liệu vàng tại Witwatersrand chủ yếu được hình thành từ hoạt động của các dòng sông cổ đại hay do các dung dịch thủy nhiệt sâu trong lòng đất mang lên.

Những nghiên cứu địa hóa học hiện đại đã giúp giải quyết tranh cãi này. Nhóm nghiên cứu tại University of Arizona đã phân tích các dấu hiệu đồng vị trong khoáng vật của nơi đây và phát hiện bằng chứng cho thấy vàng có nguồn gốc từ quá trình xói mòn các đai đá xanh lân cận trong kỷ Thái cổ.

Kết quả này củng cố mô hình palaeoplacer, theo đó các con sông cổ đã tập trung vàng ban đầu, sau đó quá trình chôn vùi và vận động kiến tạo đã bảo tồn và biến đổi các mỏ này.

Các lớp đá tại đây có tuổi từ khoảng 2,7 đến 3 tỷ năm - thời kỳ mà sự sống trên Trái Đất chủ yếu là vi sinh vật, trước khi xuất hiện thực vật và động vật phức tạp. Vì vậy, Witwatersrand không chỉ chứa trữ lượng vàng khổng lồ mà còn lưu giữ những dấu tích quan trọng về giai đoạn đầu của lịch sử hình thành các lục địa.

Khai thác ở độ sâu hàng kilomet

Khi các mỏ vàng gần bề mặt dần cạn kiệt, hoạt động khai thác tại Witwatersrand ngày càng đi sâu hơn vào lớp vỏ Trái Đất. Nhiều giếng mỏ tại đây sâu hơn 4km, khiến khu vực này trở thành một trong những nơi khai thác mỏ sâu nhất thế giới.

Ở độ sâu này, nhiệt độ đá thường vượt quá 50°C, trong khi áp suất cực lớn làm tăng nguy cơ xảy ra các vụ nổ đá gây rung chấn địa chất. Để duy trì hoạt động, các công ty khai mỏ phải lắp đặt hệ thống làm lạnh công suất lớn nhằm hạ nhiệt khu vực làm việc và xây dựng các kết cấu gia cố chắc chắn cho các đường hầm.

Mặc dù đối mặt với nhiều thách thức kỹ thuật, hoạt động khai thác tại Witwatersrand vẫn được duy trì trong hơn một thế kỷ. Dù sản lượng hằng năm đã giảm so với thời kỳ đỉnh cao nhưng đây vẫn được xem là nguồn cung vàng lớn nhất trong lịch sử khai khoáng hiện đại.

Theo The Times of India