Gold, begehrt wegen seiner Seltenheit und seines Wertes, hat Wissenschaftler seit langem aufgrund eines grundlegenden Rätsels fasziniert: Wie migriert es von den Tiefen des Erdmantels zu zugänglichen Ablagerungen an der Oberfläche?
In einem bedeutenden Durchbruch hat ein internationales Forscherteam unter der Leitung der Universität Michigan ein innovatives thermodynamisches Modell entwickelt, das diesen Prozess beleuchtet. Veröffentlicht in den Proceedings of the National Academy of Sciences, definieren die Ergebnisse unser Verständnis der geologischen Prozesse im Zusammenhang mit diesem wertvollen Metall neu.
Die Studie identifiziert Schwefel als den entscheidenden Akteur beim Transport von Gold vom Mantel zum Magma. In Tiefen von 50 bis 80 Kilometern ermöglichen extreme Druck- und Temperaturbedingungen, dass Schwefel mit Gold interagiert und eine hochmobile chemische Verbindung bildet, die als Gold-Trisulfid bekannt ist. Dieser Komplex kann durch das Magma wandern und zur Erdkruste aufsteigen.
Professor Adam Simon, Mitautor der Studie, erklärte: "Reines Gold ist im Mantel chemisch inert und neigt nicht zur Mobilisierung. Wenn es jedoch mit schwefelhaltigen Flüssigkeiten interagiert, verbindet es sich zu einem Komplex, der durch das Magma reisen kann, was seinen Transfer zu zugänglicheren Zonen erleichtert." Diese Entdeckung vertieft nicht nur unser Verständnis der Goldchemie, sondern erklärt auch, warum bestimmte geologische Umgebungen eher zu bedeutenden Goldablagerungen neigen.
Das Modell der Forscher betont Subduktionszonen, Gebiete, in denen eine tektonische Platte unter eine andere sinkt. Diese vulkanisch aktiven Regionen erzeugen schwefelhaltige Flüssigkeiten, die mit dem Magma interagieren und die Oberflächenschichten mit Gold anreichern. Simon bemerkte: "Die Prozesse, die vulkanische Eruptionen antreiben, sind die gleichen, die Goldablagerungen erzeugen." Regionen entlang des Pazifischen Feuerrings, darunter Indonesien, Japan, Alaska und die Anden, sind besonders relevant.
Der beschriebene Mechanismus unterstreicht auch, wie die partielle Schmelze der subduzierten Platte schwefelhaltige Flüssigkeiten freisetzt, die Bedingungen schaffen, die günstig für die Bildung von Gold-Trisulfid und dessen anschließende Migration zur Oberfläche sind, wo es schließlich in abbaubare Ablagerungen solidifiziert.
Um ihre Hypothese zu validieren, führte das Team Laborversuche durch, die die extremen Bedingungen des Erdmantels simulieren, wobei Druck und Temperatur sorgfältig kontrolliert wurden, um chemische Interaktionen im Magma nachzubilden. Basierend auf diesen Experimenten entwickelten sie ein robustes thermodynamisches Modell, das erklärt, wie spezifische Mantelbedingungen die Bildung und Bewegung des Gold-Trisulfid-Komplexes erleichtern.
Dieser Ansatz verbessert nicht nur das Verständnis der Mantelchemie, sondern hat auch praktische Anwendungen bei der Gestaltung von Strategien zur Minenexploration. Simon fügte hinzu: "Diese Kombination aus Experimentierung und Modellierung gibt uns ein leistungsstarkes Werkzeug an die Hand, um Regionen mit hohem Potenzial für Goldablagerungen zu identifizieren." Der wissenschaftliche Artikel mit dem Titel Die Oxidation des Mantels durch Schwefel treibt die Bildung riesiger Goldablagerungen in Subduktionszonen voran umfasst Beiträge von Experten aus China, der Schweiz, Australien und Frankreich. Über die Lösung eines langjährigen wissenschaftlichen Debatten hinaus eröffnen die Ergebnisse neue Möglichkeiten für den Bergbau und ermöglichen einen effizienteren und nachhaltigeren Ansatz zur Identifizierung und Ausbeutung von Goldressourcen.
Diese Studie stellt eine klare Verbindung zwischen tektonischen und vulkanischen Prozessen sowie der Bildung von Mineralablagerungen her und festigt ihren Status als Referenz im Bereich der wirtschaftlichen Geologie. Mit diesem neuen Verständnis könnte die Minenexploration von präziseren Werkzeugen profitieren, die sich auf Subduktionsregionen konzentrieren, in denen die Bedingungen für die Goldbildung am günstigsten sind.