Die Bildung von Goldnuggets in Quarzadern ist zwar nicht offensichtlich, wurde jedoch jahrzehntelang diskutiert, insbesondere weil diese Lagerstätten nicht immer einheitlichen Mustern folgen. In vielen Lagerstätten scheint sich das Gold an bestimmten Stellen zu konzentrieren, was mit den gängigsten hydrothermalen Modellen nicht leicht zu erklären ist.
Die wissenschaftliche Gemeinschaft suchte nach alternativen Erklärungen, um zu verstehen, wie metallreiche Flüssigkeiten letztendlich einzelne Ansammlungen in seismisch beanspruchten Zonen bilden. In diesem Zusammenhang führte eine internationale Gruppe von Wissenschaftlern im Jahr 2024 Laborexperimente durch, um die Reaktion von Quarz auf tektonische Spannungen zu analysieren.
Wie können Erdbeben zur Entstehung von Goldnuggets beitragen?
Die Autoren der genannten Studie, die in Nature Geoscience veröffentlicht wurde, haben ein Modell entwickelt, das die piezoelektrische Spannung, die während eines Erdbebens durch Quarz erzeugt wird, mit der Bildung von Goldnuggets in Verbindung bringt.
Es sei darauf hingewiesen, dass Quarz ein Mineral ist, das bei plötzlichen geologischen Belastungen ein elektrisches Feld erzeugen kann. Solche Bedingungen treten in der Regel in Regionen auf, in denen aktive Verwerfungen die Zirkulation von Flüssigkeiten ermöglichen, die gelöstes Gold aus tiefen Schichten der Erdkruste transportieren.
In der Arbeit wird behauptet, dass, wenn ein Paket seismischer Wellen durch eine quarzreiche Ader läuft, das Mineral eine Spannung erzeugen kann, die ausreicht, um die Verteilung des in den Flüssigkeiten enthaltenen Goldes zu verändern.
Gold neigt dazu, sich an Stellen abzulagern, an denen es auf Oberflächen trifft, die die Keimbildung begünstigen, und genau hier kann das piezoelektrische elektrische Feld eine entscheidende Rolle spielen. Dieser Mechanismus erklärt, warum die Vorkommen nicht gleichmäßig verteilt sind, sondern in Form von Konzentrationen auftreten.
Die Hypothese stimmt auch mit der geologischen Beobachtung überein, dass viele der größten orogenen Lagerstätten wiederholte Episoden der Zerstörung und hydrothermalen Zirkulation aufweisen. Jedes Erdbeben zerstört nicht nur das Gestein, sondern reaktiviert auch den Transport- und Ablagerungsprozess, wodurch die Goldnuggets an Größe zunehmen können.
Wie funktioniert die Piezoelektrizität von Quarz und die Ablagerung von Goldnuggets?
Ein Team der Monash University (Australien) führte ein Experiment durch, bei dem Quarzkristalle in eine Flüssigkeit getaucht wurden, die gelöstes Gold enthielt.
Anschließend erzeugte sie seismische Wellen, um eine schnelle Spannung in den Kristallen zu erzeugen. Diese Spannung erzeugte eine piezoelektrische Spannung, die eine Ablagerung von Gold auf der Oberfläche des Quarzes verursachte und Nanopartikel bildete.
Nach Ansicht der Forscher könnten diese Nanopartikel ein Ausgangspunkt für die Bildung größerer Goldnuggets sein. Das anhaftende Gold selbst wirkt wie eine Elektrode, auf der sich in nachfolgenden Ereignissen mehr Metall ablagert.
Einer der Autoren erklärte: „Das in der Lösung gelöste Gold neigt dazu, sich vor allem auf bereits vorhandenen Goldkörnern abzulagern.“ Diese Dynamik legt nahe, dass Goldnuggets durch einen kumulativen Prozess wachsen, der mit aufeinanderfolgenden seismischen Ereignissen verbunden ist.
Wiederholte Erdbeben tragen zu neuen Ablagerungsphasen bei. In jedem Zyklus erzeugt der unter Spannung stehende Quarz eine zusätzliche Belastung, die das gelöste Gold umorganisiert und eine Verdichtung der miteinander verbundenen Metallstrukturen ermöglicht. Mit der Zeit führen diese Anreicherungen zur Bildung großer Fragmente, die häufig in gebrochenen Quarzitadern zu finden sind.
Wiederholte Bildung und Wachstum von Gold in seismischen Adern
Die Forscher haben zwei Schlüsselfaktoren identifiziert, die Aufschluss über die Goldkonzentration in aktiven Adern geben: die piezoelektrischen Eigenschaften von Quarz und die orogene Natur der Lagerstätten, in denen die größten Goldnuggets vorkommen. Erdbeben öffnen nicht nur neue Wege für Flüssigkeiten, sondern verursachen auch Spannungen, die das Mineral aktivieren können.
Dieses Szenario schafft einen geologischen Kreislauf, der Tausende von Jahren andauern kann. Hydrothermale Flüssigkeiten steigen durch Risse auf und transportieren dabei kleine Mengen Gold, die schließlich an Kristallen oder bereits metallisierten Oberflächen haften bleiben.
Jedes Erdbeben schafft neue elektrische Bedingungen, die die Anreicherung begünstigen. Mit der Zeit können Goldnuggets beträchtliche Größen erreichen, wie dies in orogenen Lagerstätten in verschiedenen Regionen der Welt beobachtet wurde.
Laborexperimente haben bestätigt, dass die piezoelektrische Spannung von Quarz ausreicht, um Gold aus wässrigen Lösungen abzuscheiden. Darüber hinaus haben sie bewiesen, dass sich die Verfestigung des Metalls um bereits vorhandenes Gold konzentriert und so den Anreicherungsmechanismus verstärkt.
Diese Daten bestätigen die Annahme, dass die umfangreichsten Lagerstätten das Ergebnis einer Vielzahl miteinander verbundener seismischer Ereignisse sind.
Wissenschaftliche Auswirkungen dieser Entdeckung
Einer der am meisten diskutierten Aspekte der 2024 durchgeführten Studie ist die Möglichkeit, Goldnuggets unter kontrollierten Bedingungen nachzubilden. Die Autoren erklärten: „Das ist keine Alchemie; man braucht gelöstes Gold und Bedingungen, unter denen es vom flüssigen Zustand in einen Zustand übergeht, in dem es an der Oberfläche haftet.“
Obwohl dieses Verfahren nicht die Erzeugung von Gold aus dem Nichts beinhaltet, eröffnet es die Möglichkeit, seine Übergänge im geologischen Kreislauf besser zu verstehen.
Leider (für Enthusiasten) bietet die Studie kein direktes Instrument zur Erkundung von Lagerstätten mit Goldnuggets. Die Erkennung piezoelektrischer Signale ermöglicht die Identifizierung von Quarzadern, bestätigt jedoch nicht das Vorhandensein von Metall in ihnen.
