Warum kommt Gold an manchen Stellen der Erdkruste geballt vor, ist aber sonst extrem selten? Eine Antwort auf diese Frage haben jetzt australische Forscher gefunden: Sie stellten fest: Manche reichhaltigen Erzadern verdanken ihre Entstehung wiederholten Erdbeben. Denn diese reißen abrupt Hohlräume im Gestein auf und lassen dadurch das Porenwasser auf einen Schlag verdampfen. Das darin gelöste Gold fällt aus und lagert sich so im Laufe der Zeit als Goldschicht ab, wie die Wissenschaftler im Fachmagazin „Nature Geoscience“ berichten.
Die Muruntau-Lagerstätte in Usbekistan ist die größte offene Goldmine der Welt. Mehr als 6.000 Tonnen Gold lagern hier in verschieden großen Erzadern des Untergrundgesteins. „Diese Goldmenge entspricht derjenigen, die normalerweise auf mehr als tausend Kubikkilometer Krustengestein verteilt ist – hier aber konzentriert sie sich auf weniger als zehn Kubikkilometer“, erklären Dion Weatherley von der University of Queensland und sein Kollege Richard Henley von der Australian National University in Canberra.
Verhalten von Goldader im Labor simuliert
Dass tektonische Prozesse, wie beispielsweise Verschiebungen der Erdkruste, zur Entstehung solcher reichhaltigen Lagerstätten beitragen, ist schon länger bekannt. Ebenso, dass das in den Gesteinsporen und -adern fließende Wasser daran beteiligt ist. Wie aber das normalerweise fein verteilte Gold durch diese Prozesse stark konzentriert und angereichert wird, das sei bisher eine offene Frage, sagen die Forscher.
Um diesen Prozess aufzuklären, bildeten Weatherley und Henley quasi einen Ausschnitt der Erdkruste – und im speziellen der Geologe von goldführenden Gesteinen – im Computer nach. Ihr Modell simuliert eine Verwerfung im Untergrund, wie sie häufig an zwei schräg übereinander liegenden Gesteinsmassen auftritt. Die feinen Ritzen dieser Gesteinsgrenze sind normalerweise mit Porenwasser gefüllt, wie die Forscher erklären. Sie ermittelten an diesem Modell nun, was geschieht, wenn ein Erdbeben diese Verwerfung aufreißt und die Gesteinsmassen abrupt gegeneinander und auseinander schiebt.
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Beben lässt Porenwasser verdampfen
Die Simulation ergab, dass sich durch diese plötzliche Bewegung der wassergefüllte Hohlraum im Gestein stark vergrößert – bei einem schwachen Erdbeben der Magnitude 2 um das 130-Fache, bei einem Magnitude 6-Beben schon um das 13.000-Fache. „Diese Ausdehnung senkt den Druck in dieser Höhlung schlagartig extrem ab und führt dazu, dass das Wasser darin zu einem feinen Dampf zerstäubt“, berichten die Forscher. Unter Ingenieuren verwende man für diesen Prozess den Begriff „Flash-Vaporisation“ oder Flash-Verdampfung.
Diese aber bleibt nicht ohne Folgen für die im Wasser gelösten Edelmetalle. Durch den plötzlichen Druckabfall enthält der Wasserdampf nun mehr Gold, Silber oder andere Edelmetalle, als er in Lösung halten kann. Denn ihre Löslichkeit im Porenwasser werde in erster Linie vom Druck bestimmt: „Bei 300 Megapascal und einer Temperatur von 450 Grad kann das Porenwasser beispielsweise 4.200 Milligramm Gold pro Kilogramm Wasser lösen, fällt der Druck aber bei einer Flash-Verdampfung auf weniger als ein Megapascal ab, sinkt auch die Löslichkeit unter 0,3 Milligramm pro Kilogramm“, erklären die Forscher. Als Folge setzt sich das Gold nach einem Erdbeben als feine Schicht an den Wänden des Risses ab.
Die Wiederholung bringt’s
Natürlich reiche ein einziges Ereignis dieser Art nicht aus, um wirtschaftlich ausbeutbare Goldlagerstätten zu erzeugen, betonen die Wissenschaftler. Aber das Ganze wiederhole sich an entsprechend tektonisch aktiven Stellen in einem ständigen Zyklus: Ein Riss tut sich auf und Gold lagert sich ab. Anschließend strömt aus dem umliegenden Gestein frisches Porenwasser mitsamt dem in ihm gelöstem Gold nach. Beim nächsten Beben ereignet sich wieder eine Flash-Vaporisation und erneut fällt Gold aus. Diese Wiederholung führt im Laufe der Zeit dazu, dass sich an einer solchen Stelle reichhaltige Erzadern bilden.
„Geht man beispielsweise von einer tektonischen Aktivität wie in den Südalpen Neuseelands aus, würde es weniger als 100.000 Jahre dauern, bis sich eine wirtschaftlich lohnende Goldader gebildet hat“, konstatieren Weatherley und Henley. Dieser Prozess erkläre, wie Muruntau und andere Lagerstätten entstanden sein könnten. (Nature Geoscience, 2013; doi: 10.1038/ngeo1759)
(Nature Geoscience, 19.03.2013 – NPO)
