Erdöl, Uranerz und heiße Quellen schufen das größte Goldvorkommen der Erde Südafrika: Gold entstand auf ungewöhnliche Weise - scinexx | Das Wissensmagazin
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Erdöl, Uranerz und heiße Quellen schufen das größte Goldvorkommen der Erde

Südafrika: Gold entstand auf ungewöhnliche Weise

Golderz aus der Carbon Leader-Formation in Witwatersrand: Das Gold ist typischerweise mit Uranerz und dunklen, kohlenstoffhaltigen Ablagerungen vermischt. © James St. John/ CC-by-sa 2.0

Überraschende Entdeckung: Das größte Goldvorkommen der Erde wurde durch Erdöl, heiße Quellen und Uranerz erschaffen. Erst das Zusammenwirken dieser Akteure bildete das berühmte Gold aus dem südafrikanischem Witwatersrand – durch einen zuvor völlig unbekannten Mechanismus. Seine Entdeckung könnte darauf hindeuten, dass Goldvorkommen auch anderswo eng mit Erdöl verknüpft sind, wie die Forscher erklären.

Das wertvolle Edelmetall Gold ist auf der Erde sehr ungleich verteilt: Im größten Teil der Erdkruste ist es äußerst rar, gleichzeitig gibt es an einigen Stellen große und reiche Goldlagerstätten. Wie diese Vorkommen entstanden, ist längst nicht immer vollständig geklärt. In einigen Fällen könnten Erdbeben eine Rolle gespielt haben, in anderen die Tätigkeit von Mikroben. Auch hydrothermale Schlote und heiße Quellen können Gold anreichern.

Entstehungsgeschichte rätselhaft

Einen völlig neuen Bildungsweg für Goldlagerstätten haben Sebastian Fuchs vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel und seine Kollegen nun ausgerechnet beim größten und berühmtesten Goldvorkommen der Welt entdeckt: dem südafrikanischen Witwatersrand. Mehrere zehntausend Tonnen Gold wurden hier seit Mitte des 19. Jahrhunderts gefördert.

Bekannt war bisher, dass zumindest ein Teil des Witwatersrand-Goldes durch urzeitliche Flüsse nachträglich zu Nuggets geformt wurde. Doch wie genau dieses Gold entstand, blieb trotz jahrzehntelanger Forschung unklar. Für ihre Studie analysierten die Forscher Erzproben aus den Witwatersrand -Lagerstätten mit hochauflösenden Raster- und Transmissionselektronenmikroskopen und werteten die Daten zusätzlich mit Hilfe von 2D- und 3D-Modellen aus.

Das mit Erdöl verbundene Gold wurde in den Poren des Uraninits eingeschlossen, rechts das Gold ohne das umgebende Uranerz. © Geomar

Erdöl-Tröpfchen mit Goldüberzug

Dabei entdeckten sie Überraschendes: Das Witwatersrand-Gold wurde durch eine Wechselwirkung von hydrothermalen Flüssigkeiten und Erdöl gebildet – eine bisher völlig unbekannte Bildungsform. Am Anfang steht Erdöl, in dem winzige Uraninitkristalle schwammen. Diese Mischung kam im urzeitlichen Untergrund von Witwatersrand mit heißem, mineralreichen Wasser in Kontakt.

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„Heiße, hydrothermale Fluide, ähnlich wie wir sie heute bei den Black Smokern in der Tiefsee finden, bewegten große Mengen an gelöstem Gold im Becken“, erklärt Fuchs. „Sie bildeten mit dem Erdöl in den Lagerstätten eine Wasser-Öl-Emulsion.“ Die Öltöpfchen im heißen Wasser initiierten eine massive chemische Ausfällung des Goldes, das sich an der Oberfläche der unzähligen Öltröpfchen sammelte.

Uranerz-Poren als Goldsammler

Im nächsten Schritt flockten in der heißen Öl-Wasser-Mischung auch die Uraninit-Nanokristalle aus, wie die Forscher erklären. Sie bildeten poröse größere Ablagerungen, in deren Poren sich die goldbeladenen Öltröpfchen fingen. Diese Ineinanderschachtelung von Gold, Erdöl und Uranerz lässt sich noch heute in der Lagerstätte nachweisen, wie die Forscher erklären.

Aufnahme eines Goldkorns mit einem Transmissionselektronenmikroskop. Gelartige Reste von Erdöl mit großen Mengen an Uraninit-Nanopartikeln (weiße Pfeile) sind zu erkennen. © Geomar

„Viele Poren des Uraninits sind mit nativem Gold gefüllt“, so Fuchs und seine Kollegen. „Diese Goldkörner wiederum enthalten kleine Poren, die von ehemaligen Öltröpfchen gefüllt sind. Sie wurden beim Überdecken dieses Gesteins und durch Metamorphosen im Laufe der Zeit zu Pyrobitumen umgewandelt.“

Enge Verbindung von Gold und Erdöl

Dieser Bildungsprozess für Golderz war nicht nur bisher völlig unbekannt, er zeigt auch, wie eng die Bildung von Erdöl und Metallen verknüpft sein kann, wie die Forscher betonen. „Wir sind überrascht auf welchem engen Raum Erdölprodukte und Metalle zusammen vorkommen“, sagt Fuchs. Er und seine Kollegen vermuten, dass diese urzeitliche Wechselwirkung auch in anderen Regionen der Erde Goldvorkommen geschaffen haben könnte.

„Wir hoffen, dass unsere Studie einen neuen Impuls an Industrie und Forschung gibt, um neue Rohstofflagerstätten zu finden“, sagt Fuchs. Möglicherweise lohne es sich, Erdölvorkommen näher auf ihren Gehalt an Gold und anderen Metallen zu untersuchen. „Vielleicht ist es in Zukunft möglich wichtige Metalle aus gefördertem Erdöl zu gewinnen“, so der Forscher. (Precambrian Research, 2017; doi: 10.1016/j.precamres.2017.03.007)

(GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, 21.04.2017 – NPO)

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