Wissenschaftler identifizieren Mechanismus, wie Gold an die Erdoberfläche gelangt
Ein neues Modell zeigt, wie Tiefseegold in oberflächennahen Schichten auftauchen und abgebaut werden kann.
Ein Forscherteam, dem auch ein Wissenschaftler der Universität von Michigan angehört, hat einen neuen Gold-Schwefel-Komplex entdeckt , der den Forschern hilft zu verstehen, wie Goldvorkommen entstehen.
Gold in Mineralvorkommen, die mit Vulkanen rund um den Pazifischen Feuerring verbunden sind, stammt aus dem Erdmantel und wird durch Magma an die Oberfläche transportiert. Wie das Gold jedoch an die Oberfläche gelangt, war bisher umstritten. Nun hat das Forscherteam mithilfe numerischer Modelle die spezifischen Bedingungen ermittelt , die zur Goldanreicherung in Magmen führen, die aus dem Erdmantel an die Oberfläche aufsteigen.
Gold aus Kilometer Tiefe
Laut Adam Simon, UM-Professor für Erd- und Umweltwissenschaften und Mitverfasser der Studie, zeigt das Modell insbesondere die Bedeutung eines Gold-Trisulfid-Komplexes, dessen Existenz heftig umstritten ist.
Das Vorhandensein dieses Gold-Trisulfid-Komplexes unter ganz bestimmten Druck- und Temperaturbedingungen im Erdmantel, in einer Entfernung von 48 bis 80 Kilometern unter aktiven Vulkanen, führt dazu, dass Gold aus dem Erdmantel in Magmen übergeht, die schließlich an die Erdoberfläche gelangen. Die Ergebnisse des Teams wurden in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht.
"Dieses thermodynamische Modell, das wir veröffentlicht haben, ist das erste, das das Vorhandensein des Goldtrisulfid-Komplexes aufzeigt, dessen Existenz unter diesen Bedingungen bisher unbekannt war", so Simon. "Dies ist die plausibelste Erklärung für die sehr hohen Goldkonzentrationen in einigen Mineralsystemen in der Subduktionszone.
Goldvorkommen, die mit Vulkanen verbunden sind, bilden sich in so genannten Subduktionszonen. Subduktionszonen sind Regionen, in denen eine Kontinentalplatte (die pazifische Platte, die unter dem Pazifischen Ozean liegt) unter die umliegenden Kontinentalplatten eintaucht. An diesen Nahtstellen, an denen die Kontinentalplatten aufeinander treffen, hat Magma aus dem Erdmantel die Möglichkeit, an die Oberfläche zu steigen.
"Auf allen Kontinenten rund um den Pazifischen Ozean, von Neuseeland bis Indonesien, den Philippinen, Japan, Russland, Alaska, den westlichen Vereinigten Staaten und Kanada und bis nach Chile, gibt es viele aktive Vulkane", so Simon. "Alle diese aktiven Vulkane bilden sich auf oder in einer Subduktionszone. Die gleiche Art von Prozessen, die zu Vulkanausbrüchen führen, sind auch die Prozesse, die Goldvorkommen bilden.
Gold ist im Erdmantel zu Hause, oberhalb der subduzierenden ozeanischen Platte. Wenn jedoch die Bedingungen dafür gegeben sind, dass eine Flüssigkeit, die das Triazulschwefel-Ion enthält, von der subduzierenden Platte in den Erdmantel gelangt, bindet sich Gold bevorzugt an Triazulschwefel und bildet einen Gold-Triazulschwefel-Komplex. Dieser Komplex ist im Magma sehr mobil.
Die Wissenschaftler wussten bereits, dass Gold mit verschiedenen Schwefelionen Komplexe bildet, aber diese Studie, an der Wissenschaftler aus China, der Schweiz, Australien und Frankreich beteiligt waren, ist die erste, die ein robustes thermodynamisches Modell für die Existenz und Bedeutung des Gold-Triazol-Komplexes vorlegt .
Um diesen neuen Komplex zu identifizieren, entwickelten die Forscher ein thermodynamisches Modell auf der Grundlage von Laborexperimenten, bei denen die Forscher den Druck und die Temperatur des Experiments kontrollieren und dann die Ergebnisse des Experiments messen. Anschließend entwickelten die Forscher ein thermodynamisches Modell, das die Ergebnisse des Experiments vorhersagt. Dieses thermodynamische Modell kann dann auf reale Bedingungen angewendet werden.
"Diese Ergebnisse liefern ein wirklich solides Verständnis dafür, warum bestimmte Subduktionszonen sehr goldhaltige Erzlagerstätten hervorbringen", so Simon. "Die Kombination der Ergebnisse dieser Studie mit bestehenden Studien verbessert letztendlich unser Verständnis darüber, wie sich Goldlagerstätten bilden, und kann sich positiv auf die Exploration auswirken.
Quellenhinweis
Deng-Yang He et al, Mantle oxidation by sulfur drives the formation of giant gold deposits in subduction zones, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2404731121