Entschlüsselt: Die Reise des Goldes durch die Erdkruste
Wie kommt Gold vom Erdinneren an die Oberfläche? Forschende aus Genf haben eine Antwort darauf gefunden. Schwefel spielt dabei eine wichtige Rolle.
Schwefelverbindungen, die zum Beispiel bei Vulkanen nach oben streben, spielen eine entscheidende Rolle beim Transport von Gold durch die Erdkruste.
Foto: PantherMedia / vichie81
Gold fasziniert die Menschheit seit Jahrtausenden, auch wenn darüber gesprochen wird, dass es vielleicht bald von Bitcoin als Wertanlage abgelöst wird. Doch wie gelangt das Edelmetall eigentlich an die Erdoberfläche? Neueste Forschungen der Universität Genf (UNIGE) haben einen möglicherweise entscheidenden Mechanismus offengelegt. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zeigen, wie Gold in magmatischen Flüssigkeiten transportiert wird und welche Rolle Schwefelverbindungen dabei spielen. Diese Erkenntnisse bringen nicht nur Klarheit über die Entstehung von Goldlagerstätten, sondern könnten auch die Rohstoffsuche erleichtern.
Inhaltsverzeichnis
Wie Magmen entstehen und aufsteigen
Die Reise des Goldes beginnt tief im Erdinneren. Wenn zwei tektonische Platten aufeinandertreffen, taucht eine der Platten in den Erdmantel ab. Dort herrschen extreme Bedingungen: Druck und Temperaturen von über 1000 Grad Celsius. Durch die abtauchende Platte wird Wasser freigesetzt. Dieses Wasser reduziert die Schmelztemperatur des Mantelgesteins, wodurch flüssiges Magma entsteht.
Aufgrund seiner geringen Dichte steigt das Magma zur Erdoberfläche auf. Während dieser Reise verliert es durch den Druckabfall wasserreiche magmatische Flüssigkeiten. Diese Flüssigkeiten sind reich an flüchtigen Bestandteilen wie Schwefel und Chlor. Genau diese Elemente spielen eine Schlüsselrolle beim Transport von Metallen.
Die Rolle von Schwefel in magmatischen Flüssigkeiten
Schwefel ist ein Schlüsselakteur, wenn es um die Mobilisierung von Metallen geht. Er kann in verschiedenen chemischen Formen vorliegen – eine Eigenschaft, die als Redoxzustand bezeichnet wird. Schwefel kann Elektronen aufnehmen oder abgeben, wodurch er unterschiedliche Bindungen mit Metallen eingehen kann.
Über die genaue Rolle der Schwefelformen gab es jedoch lange Streit in der Wissenschaft. Insbesondere wurde diskutiert, ob sogenannte Schwefelradikale (S3-) die Hauptakteure beim Metalltransport sind.
Ein Forschungsteam der UNIGE hat diese Debatte nun möglicherweise beigelegt. Ihre Experimente zeigen, dass Schwefel in Form von Bisulfid (HS-) für den Transport von Gold in magmatischen Flüssigkeiten verantwortlich ist. Diese Entdeckung revolutioniert das Verständnis der geologischen Prozesse, die zur Bildung von Goldlagerstätten führen.
Innovative Experimente bringen Klarheit
Um die Rolle von Schwefel in magmatischen Bedingungen zu untersuchen, entwickelten die Forschenden der UNIGE eine spezielle Versuchsanordnung. Ein Quarzzylinder und eine Flüssigkeit, die magmatischen Flüssigkeiten ähnelt, wurden in einer Goldkapsel versiegelt. Diese Kapsel wurde dann in einen Druckbehälter gelegt und auf Temperaturen und Drücke erhitzt, wie sie in der oberen Erdkruste vorkommen.
„Vor allem ermöglicht unser Aufbau eine flexible Kontrolle der Redoxbedingungen im System, was vorher nicht möglich war“, erklärt Stefan Farsang, Erstautor der Studie. Während der Experimente drangen die synthetischen Flüssigkeiten in den Quarz ein. Dabei wurden mikroskopisch kleine Tröpfchen eingeschlossen, die später analysiert wurden.
Dank der Raman-Spektroskopie konnten die Forschenden die verschiedenen Schwefelformen identifizieren. Während frühere Analysen meist nur Temperaturen bis 700 Grad Celsius berücksichtigten, gelang es dem Team, Messungen bei 875 Grad durchzuführen – ein Wert, der näher an den natürlichen Bedingungen liegt.
Bisulfid als entscheidender Goldtransporteur
Die Ergebnisse der Studie sprechen laut Forschungsteam eine klare Sprache: Bisulfid (HS-) spielt eine zentrale Rolle beim Transport von Gold in magmatischen Flüssigkeiten. Bisher ging man davon aus, dass Bisulfid bei hohen Temperaturen instabil ist. Doch die Experimente zeigen, dass es selbst unter magmatischen Bedingungen Gold effektiv transportiert.
Zusätzlich konnten die Forschenden nachweisen, dass frühere Studien die Menge an Schwefelradikalen stark überschätzt haben. Die bisherigen Ergebnisse beruhten auf Messfehlern, die durch falsche Laserwellenlängen entstanden waren. „Durch die sorgfältige Auswahl unserer Laserwellenlängen konnten wir diesen Fehler beheben und die Debatte um die Schwefelformen beenden“, so Farsang.
Bedeutung für die Rohstoffforschung
Die Erkenntnisse der UNIGE sind nicht nur aus wissenschaftlicher Sicht bedeutsam. Da ein großer Teil der weltweiten Gold- und Kupferproduktion aus magmatischen Lagerstätten stammt, bietet die Studie auch praktische Ansätze für die Rohstoffsuche. Ein besseres Verständnis der Prozesse, die zur Bildung dieser Lagerstätten führen, kann helfen, neue Vorkommen gezielt zu erschließen.
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