„Bonanza“-Goldreichtum aus der Brucejack-Mine. (McLeish et al., PNAS, 2021) Trotz all seiner wunderbaren Verwendungsmöglichkeiten kommt Gold in den oberen Schichten der Erde nicht in großen Mengen vor. Auf jede Tonne Krustenmaterial kommen schätzungsweise nur 0,004 Gramm des Edelmetalls.
Doch irgendwie gibt es Regionen, die „Bonanza“-Überfluss aufweisen – im wissenschaftlichen Sprachgebrauch Hyperanreicherung. Wie sich diese Goldadern innerhalb weniger Tage aus hydrothermalen Systemen bilden, die nur Spuren des Metalls enthalten, ist ein geologisches Rätsel.
Darauf gibt es jetzt eine Antwort, und zwar auf der Grundlage des unwahrscheinlichsten aller Hinweise: der Trennung und Verklumpung von Fettpartikeln in Sauermilch.
„Wissenschaftler wissen seit langem, dass sich Goldvorkommen bilden, wenn heißes Wasser durch Gesteine fließt, dabei winzige Mengen Gold auflöst und es in Rissen in der Erdkruste auf für das bloße Auge unsichtbare Niveaus konzentriert.“ Geowissenschaftler Anthony Williams-Jones und Duncan McLeish der McGill University in Kanada erklärte in einer Frage-und-Antwort-Runde.
„In seltenen Fällen verwandeln sich die Risse in zentimeterdicke Adern aus massivem Gold.“ Doch wie entstehen in Flüssigkeiten mit derart geringen Goldkonzentrationen seltene, ultrahochwertige Goldvorkommen? „Unsere Ergebnisse lösen das Paradoxon der ‚ultrahochgradigen‘ oder ‚Bonanza‘-Goldbildung, das Wissenschaftler seit über einem Jahrhundert frustriert.“
Milch ist eine wässrige Lösung, die aus mehreren Bestandteilen besteht, darunter mikroskopisch kleine Fettkügelchen. Bei einem pH-Wert von Frischmilch, der nahezu neutral ist, sind diese Fettpartikel negativ geladen, wodurch sie sich gegenseitig abstoßen.
Beim Säuerungsprozess wandeln Bakterien in der Milch Laktose in Milchsäure um und senken den pH-Wert entsprechend. Dadurch wird die Oberflächenladung der Fettpartikel abgebaut, und die Fettpartikel trennen sich vom Milchserum und verklumpen durch Koagulation miteinander, wodurch eine Art grobes, sich zersetzendes Milchfettgelee entsteht.
Williams-Jones, McLeish und ihre Kollegen fanden einen ähnlichen Prozess, als sie mithilfe der Transmissionselektronenmikroskopie Goldvorkommen in der Brucejack-Mine in British Columbia untersuchten. Dies ist einer der Orte auf der Welt, an dem eine Mineralisierung in Bonanza-Qualität gefunden werden kann, bis zu 41.582 Gramm pro Tonne.
Es ist seit langem anerkannt, dass Gold durch Flüssigkeiten durch die Erdkruste transportiert wird. Um jedoch die in Hyperanreicherungszonen gefundenen Abundanzen zu erreichen, vorherige Studien vermuteten, dass das Gold möglicherweise in hohen Konzentrationen in Flüssigkeiten, die Chloride oder Bisulfide enthielten, gelöst und auf diese Weise transportiert und abgelagert wurde.
Die andere Möglichkeit ist a kolloidale Lösung , mit festen Nanopartikeln aus Gold, die in hydrothermalen und geothermischen Flüssigkeiten verteilt sind. Da die Gold-Nanopartikel eine Ladung tragen (wie Milchfett), stoßen sie sich gegenseitig ab. Wenn die Ladung zusammenbricht, verklumpen die Goldpartikel in einem Prozess, der der Koagulation ähnelt Flockung .
Dies wurde in der Vergangenheit indirekt nachgewiesen; Jetzt haben McLeish und Kollegen beobachtet, wie es tatsächlich passiert.
„Wir haben den ersten Beweis für die Bildung und Ausflockung von Goldkolloid in der Natur erbracht und die ersten Bilder von kleinen Adern aus Goldkolloidpartikeln und ihren ausgeflockten Aggregaten im Nanomaßstab erstellt.“ Williams-Jones und McLeish sagten .
„Diese Bilder dokumentieren den Prozess, durch den die Risse mit Gold gefüllt werden, und zeigen, vergrößert durch die Integration von Millionen dieser kleinen Adern, wie Bonanza-Adern entstehen.“
Für diesen Prozess muss die Goldkonzentration in den geothermischen Flüssigkeiten nur wenige Teile pro Milliarde betragen. Es flockt zu einer gelartigen Substanz aus, die sich in Rissen in der Erdkruste festsetzt und dort reichhaltige Goldadern bildet.
Dieser Befund lässt darauf schließen, dass reiche Goldvorkommen häufiger vorkommen als wir dachten und möglicherweise in mehreren anderen Zusammenhängen aufgetreten sind, als frühere Schätzungen berücksichtigt hatten. Wenn andere Studien und weitere Untersuchungen dies untermauern können, könnte die Forschung uns ein neues Instrumentarium zum Verständnis und zur Lokalisierung von Goldvorkommen auf der ganzen Welt liefern.
„Wir vermuten, dass die kolloidalen Prozesse, die bei Brucejack und anderen Bonanza-Goldsystemen abliefen, möglicherweise auch dazu beigetragen haben, typischere Goldlagerstätten zu bilden.“ „Die Herausforderung wird darin bestehen, geeignetes Material zu finden, um diese Hypothese zu testen“, Williams-Jones und McLeish sagten .
„Der nächste Schritt wird darin bestehen, die Gründe für die Kolloidbildung und Ausflockung im beobachteten Ausmaß besser zu verstehen und die geologische Umgebung dieser Prozesse zu rekonstruieren.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in PNAS .