Wie Vulkane Gold aus den Tiefen der Erde greifbar machen

Gold fasziniert die Menschheit seit Jahrtausenden. Doch wie gelangt das Edelmetall aus den Tiefen der Erde an die Oberfläche? Eine internationale Forschergruppe hat eine präzise Antwort darauf gefunden, welche Faktoren das Vorkommen von Gold an der Oberfläche erst ermöglichen. Ein bislang wenig bekanntes chemisches Phänomen spielt dabei eine zentrale Rolle. 

Die University of Michigan war maßgeblich an der Entdeckung beteiligt, die in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht wurde. Der Schlüssel zu dieser Erkenntnis ist ein spezieller Gold-Schwefel-Komplex, der unter extremen Bedingungen entsteht und Gold in Magmen mobilisiert.

Gold-Schwefel-Komplex als Schlüssel

Die Wissenschaftler fanden heraus, dass der sogenannte Gold-Trisulfur-Komplex ein entscheidender Faktor ist, um Gold von der oberen Erdkruste in Richtung Oberfläche zu transportieren. Dieses chemische Gebilde entsteht in der Erdkruste, wenn Schwefel-Ionen aus einer subduzierenden Platte in das darüberliegende Mantelgestein freigesetzt werden. Unter den richtigen Bedingungen bindet sich Gold bevorzugt an diese Schwefel-Ionen und bildet den mobilen Komplex. Dazu sind spezifische Druck- und Temperaturbedingungen nötig, wie sie etwa 30 bis 50 Kilometer unter aktiven Vulkanen vorherrschen.

Sobald sich der Gold-Trisulfur-Komplex bildet, bindet er das Edelmetall und macht es extrem mobil. Auf diese Weise kann Gold in aufsteigendem Magma leichter transportiert werden. „Dieses thermodynamische Modell, das wir jetzt veröffentlicht haben, ist das erste, das die Existenz des Gold-Trisulfur-Komplexes unter solchen Bedingungen eindeutig nachweist“, erklärt Adam Simon, Professor für Geowissenschaften an der University of Michigan und Mitautor der Studie.

Geologische Hotspots für Gold liefern Hinweise

Goldlagerstätten befinden sich oft in sogenannten Subduktionszonen. Diese entstehen dort, wo eine Kontinentalplatte unter eine andere taucht. An diesen geologischen Grenzbereichen kann Magma aufsteigen und dabei Gold aus tieferliegenden Gesteinsschichten nach oben transportieren. Der gleiche Prozess, der auch für Vulkanausbrüche verantwortlich ist, bildet also die Grundlage für die Entstehung von Goldvorkommen.

Eine der bekanntesten Regionen für Subduktionszonen ist der Pazifische Feuerring. Dieser erstreckt sich von Neuseeland über Indonesien, Japan und Russland bis nach Alaska sowie die Westküste Amerikas.

Übrigens: Subduktion sorgt auch dafür, dass es ein „Loch“ in der Gravitation der Erde gibt. Mehr dazu in unserem Artikel.

Internationale Zusammenarbeit ermöglichte den Durchbruch

Zwar war bereits bekannt, dass Gold mit verschiedenen Schwefelverbindungen reagieren kann, doch der Gold-Trisulfur-Komplex wurde in dieser Studie erstmals detailliert beschrieben. Das Forschungsteam entwickelte dafür ein thermodynamisches Modell, das auf kontrollierten Laborexperimenten basiert. Diese Experimente simulierten die extremen Bedingungen in der Tiefe, um die Bildung des Komplexes nachzuweisen.

Die Studie ist das Ergebnis einer internationalen Zusammenarbeit, an der Wissenschaftler aus China, der Schweiz, Australien und Frankreich beteiligt waren. Die University of Michigan spielte eine führende Rolle bei der Entwicklung des Modells, das nicht nur die Entstehung von Goldlagerstätten, sondern auch die chemischen Prozesse in Subduktionszonen generell besser verständlich macht.

Was du dir merken solltest:

• Forscher entdeckten, dass der Gold-Trisulfur-Komplex Gold in Magma mobilisiert und so an die Oberfläche transportiert.
• Die University of Michigan wies diesen Mechanismus mittels Labormodellen nach.
• Subduktionszonen, wie der Pazifische Feuerring, gelten als Schlüsselregionen für die Bildung von Goldvorkommen.

Bild: © Vetceezy