Der Transport von Gold aus dem Erdmantel an die Oberfläche beruht auf Schwefel aus aktiven Vulkanen. Zwei aktuelle Studien stimmen darin überein, dass sich bestimmte Formen von Schwefel an Gold binden und es diesem kostbaren Element ermöglichen, an die Oberfläche zu gelangen. Wissenschaftler sind sich jedoch nicht einig darüber, welche Form von Schwefel wichtiger ist, berichtet ScienceAlert in einer Veröffentlichung vom Montag, 30. Dezember 2024. Beide Hypothesen sind eine weitere Untersuchung wert, denn das Verständnis, wie Goldvorkommen entstehen, könnte uns helfen, diese wertvolle Ressource besser zu nutzen die Zukunft.
Experimente von Deng-Yang He und seinem Team an der University of Geosciences of China (veröffentlicht in PNAS) ergaben, dass Trisulfid – ein Molekül mit drei Schwefelatomen, das an andere Elemente bindet – eine Schlüsselrolle spielt. Aber laut der Arbeit von Stefan Farsang und Zoltán Zajacz von der Universität Genf in der Schweiz (veröffentlicht in Nature Geoscience) wäre Disulfid – ein Molekül aus zwei Schwefelatomen, oft verbunden mit Metallen wie Gold – der entscheidende Faktor .
In Island leben wir mit Vulkanen
Trisulfid oder Bisulfid: Welche Schwefelform spielt eine Schlüsselrolle?
Typischerweise sind Goldvorkommen mit vulkanischen Gebieten an den Grenzen tektonischer Platten verbunden. Eine der Platten gleitet unter die andere und erzeugt Subduktionszonen, in denen sich Vulkane und Erdbeben bilden, wie im berühmten Pazifischen Feuerring. Das in diesen Lagerstätten enthaltene Gold stammt aus dem Erdmantel, in Tiefen, wo es ohne vulkanische Aktivität eingeschlossen bleiben würde. Das Gold wird somit im Magma transportiert, das an die Oberfläche steigt und sich ablagert. Wissenschaftler wissen, dass Schwefel für diesen Transport unerlässlich ist. Dieses chemische Element bindet leicht Schwermetalle. Im Mittelpunkt der Debatte steht die Frage, welche Form von Schwefel für den Goldtransport verantwortlich ist über Subduktionszonen.
Einerseits entwickelten Deng-Yang He und sein Team ein thermodynamisches Modell, das darauf abzielte, die für den Goldtransport notwendigen Bedingungen vorherzusagen. Ihre Forschung zeigt, dass sich Gold bei bestimmten Temperaturen und Drücken an Trisulfid bindet und einen löslichen Komplex bildet, der in der Lage ist, Gold in viel höheren Konzentrationen zu transportieren, als im Erdmantel vorhanden sind. Dieses Modell legt nahe, dass Trisulfid eine äußerst effiziente Möglichkeit ist, Gold aus dem Erdmantel zu extrahieren und in die Erdkruste zu bringen.
Adam Simon, ein Geologe an der University of Michigan, nahm an der chinesischen Studie teil. „Dieses thermodynamische Modell, das wir gerade veröffentlicht haben, ist das erste, das die Existenz des Gold-Trisulfid-Komplexes beweist, von dem wir unter diesen Bedingungen nichts wussten.“stellt er in einer Pressemitteilung fest. Er glaubt, dass dieses Modell die hohen Goldkonzentrationen, die in bestimmten Mineralsystemen von Subduktionszonen beobachtet werden, optimal rechtfertigt.
Gleichzeitig legen Ergebnisse der Universität Genf nahe, dass Disulfid eine Schlüsselrolle spielt. Stefan Farsang und Zoltán Zajacz veränderten in ihren Experimenten den Oxidationszustand von Schwefel bei Temperaturen von bis zu 875 °C, ähnlich denen natürlicher Magmen. Im Gegensatz zu den Experimenten ihrer Kollegen, die darauf hinwiesen, dass Trisulfid für den Transport verantwortlich ist, belegen ihre Ergebnisse, dass bei magmatischen Temperaturen alle Bisulfid, Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid vorhanden sind. Eine interessante Entdeckung, da nicht bekannt war, dass bei diesen hohen Temperaturen Disulfid existieren könnte.
Eine wissenschaftliche Debatte, die den Bergbau neu definieren könnte
Die Ergebnisse der beiden Studien, unabhängig davon, ob sie Trisulfid oder Bisulfid betreffen, liefern wertvolle Einblicke in die Mechanismen der Bildung von Goldvorkommen unter extremen geologischen Bedingungen. Diese Arbeit ebnet den Weg für zukünftige Forschungen, die darauf abzielen, die genauen chemischen Prozesse zu klären, die für den Transport von Schwermetallen in Subduktionszonen verantwortlich sind und die Bergbaupraktiken in diesen Regionen beeinflussen könnten.
