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Erdbeben fördern Goldadern
Als eines der ganz seltenen Metalle kommt Gold nur sehr spärlich in der Erdkruste vor. Unter einer Milliarde Partikeln sind gerade mal zwei aus Gold. Dennoch gibt es Lagerstätten, bei denen es sich lohnt, Gold abzubauen. Eine davon ist die grösste, offene Goldmine der Welt: In der Muruntau-Lagerstätte in Usbekistan lagern mindestens 6000 Tonnen abbauwürdiges Gold, verteilt in verschiedene grosse Erzadern des Untergrundgesteins. Dieser gewaltige Schatz konzentriert sich auf nicht einmal zehn Kubikkilometer Gestein. Gemäss Weatherley und Henley entspricht eine solche Goldmenge derjenigen von über 1000 Kubikkilometern „normalem“ Krustengestein. Schon lange vermutet man, dass tektonische Verschiebungen in der Erdkruste zu Konzentrationen von Gold und anderen Edelmetallen führen könnten. Klar ist auch, dass fliessendes Wasser an solchen Prozessen beteiligt sein kann. Weshalb sich das normalerweise fein verteilte Gold sich aber dermassen konzentrieren kann, war bislang ungeklärt.
Dion Weatherley von der University of Queensland und Richard Henley von der Australian National University in Canberra bildeten mittels einer Computersimulation einen Ausschnitt der Erdkruste mit der Geologie goldführender Gesteine ab. Zudem simuliert ihr Modell eine Verwerfung im Untergrund, wie sie häufig an zwei schräg übereinander liegenden Gesteinsmassen auftritt. Die feinen Ritzen dieser Gesteinsgrenze sind normalerweise mit Porenwasser gefüllt, wie die Forscher erklären.
Was passiert nun, wenn ein Erdbeben diese Verwerfung aufreisst oder die Gesteinsmassen aneinander drückt? Durch solche tektonische Bewegungen wird der wassergefüllte Hohlraum im Gestein stark vergrössert, bei einem Beben von der Magnitude zwei um das 130-Fache, bei einer Magnitude von sechs gar um das bis 13'000-Fache. In einer wassergefüllten Höhlung führt dies zu einem gewaltigen Druckabfall und das Wasser verdampft. Die Wissenschaft bezeichnet diesen Prozess als sogenannte Flashverdampfung oder Flashvaporisation.
Porenwasser löst Gold und Silber
Die im Wasser enthaltenen oder vielmehr gelösten Edelmetalle können sich im zu Dampf gewordenen Wasser nicht halten. Vor der Flashverdampfung wurden in dem unter hohem Druck (bei hohen Temperaturen) stehenden Porenwasser Gold, Silber oder andere Edelmetalle gelöst.
Wie die Forscher ausführen, wird die Löslichkeit von Edelmetallen im Porenwasser vor allem vom Druck bestimmt. Bei 300 Megapascal und 450 Grad Hitze kann das Porenwasser pro Kilogramm Wasser bis 4'200 Milligramm Gold lösen. Bei einem Druckabfall auf weniger als einen Megapascal reduziert sich die Löslichkeit auf nur noch 0,3 Milligramm pro Kilogramm. Als Folge dieses gigantischen Druckabfalls setzt sich das Gold nach einem Erdbeben als feine Schicht an den Riss-Wänden ab.
Die Entstehung abbauwürdiger Goldlagerstätten erklären Brisbane und Henley mit einer ständigen Wiederholung solch tektonischer Ereignisse: Ein Riss tut sich auf, Gold lagert sich ab, frisches Porenwasser mit in ihm gelösten Gold strömt nach und beim nächsten Beben sorgt der Prozess der Flash-Verdampfung für eine erneute Ablagerung von Gold an den Risswänden. In tektonisch aktiven Gebieten, wie zum Beispiel den Südalpen Neuseelands dürfte es nach Schätzung der Forscher kaum 100'000 Jahre brauchen bis sich eine wirtschaftlich abbauwürdige Goldlagerstätte gebildet hat. (mai/mgt)