Die Bildung von Goldnuggets in Quarzadern, auch wenn es unglaublich erscheinen mag, ist seit mehreren Jahrzehnten ein Gesprächsthema. Dies liegt vor allem daran, dass diese Lagerstätten nicht immer homogen sind. In vielen Vorkommen scheint Gold an bestimmten Punkten konzentriert zu sein, was mit den gängigsten hydrothermalen Modellen nur schwer erklärt werden kann.

Die wissenschaftliche Gemeinschaft sucht nach alternativen Ansätzen, um zu verstehen, wie metallhaltige Flüssigkeiten in seismisch angespannten Gebieten diskrete Cluster bilden. In diesem Zusammenhang führte eine internationale Gruppe von Wissenschaftlern im Jahr 2024 Laborversuche durch, um die Reaktion von Quarz auf tektonische Spannungen zu untersuchen.

Wie können Erdbeben zur Bildung von Goldnuggets beitragen?

Die Autoren der erwähnten Studie, die im Journal Nature Geoscience veröffentlicht wurde, entwickelten ein Modell, das die piezoelektrische Spannung, die Quarz während eines Erdbebens erzeugt, mit der Bildung von Goldnuggets verknüpft. Es ist wichtig zu betonen, dass Quarz ein Mineral ist, das in der Lage ist, ein elektrisches Feld unter plötzlichem geologischem Stress zu erzeugen. Solche Bedingungen treten typischerweise in Regionen auf, in denen aktive Brüche die Zirkulation von Flüssigkeiten begünstigen, die gelöstes Gold aus den Tiefen der Erdkruste transportieren.

Während der Studien wurde festgestellt, dass, wenn ein Paket seismischer Wellen durch eine Quarzreiche geleitet wird, das Mineral genügend Spannung erzeugen kann, um die Verteilung des im Fluid enthaltenen Goldes zu verändern. Gold hat die Tendenz sich dort abzulagern, wo es auf Oberflächen trifft, die die Bildung von Keimen unterstützen, und gerade hier kann das piezoelektrische Feld eine entscheidende Rolle spielen. Dieser Mechanismus erklärt, warum Ablagerungen ungleichmäßig verteilt sind und Cluster bilden.

Diese Hypothese steht auch im Einklang mit geologischen Beobachtungen, wonach viele der größten orogenen Lagerstätten wiederkehrende Episoden der Rissbildung und hydrothermalen Zirkulation zeigen. Jedes Erdbeben verursacht nicht nur Risse im Gestein, sondern aktiviert auch Prozesse des Transports und der Ablagerung, was es ermöglicht, die Größe der Goldnuggets zu vergrößern.

Wie funktioniert die piezoelektrische Eigenschaft von Quarz und die Ablagerung von Goldnuggets?

Ein Forscherteam der Monash University in Australien führte ein Experiment durch, bei dem Quarzkristalle in eine Lösung mit gelöstem Gold eingetaucht wurden. Anschließend erzeugten sie seismische Wellen, um schnelle Spannungen in den Kristallen hervorzurufen. Diese Spannungen erzeugten piezoelektrische Spannungen, die in der Lage waren, Gold an der Oberfläche des Quarzes abzulagern und so Nanopartikel zu schaffen.

Laut den Forschern können diese Nanopartikel der Ausgangspunkt für die Bildung größerer Goldnuggets sein. Die Anwesenheit des anhaftenden Goldes fungiert als Elektrode, auf die sich in den weiteren Phasen zusätzliches Metall ablagert. Einer der Autoren erklärte: „Das gelöste Gold in der Lösung hat die Tendenz, sich hauptsächlich an bereits vorhandenen Goldkristallen abzulagern.“ Diese Dynamik deutet darauf hin, dass Goldnuggets infolge eines kumulativen Prozesses wachsen, der mit schrittweisen seismischen Ereignissen verbunden ist.

Wiederholte Erdbeben tragen zu neuen Phasen der Goldablagerung bei. Mit jedem Zyklus erzeugt der angespannte Quarz zusätzliche Spannungen, die das gelöste Gold umorganisieren und die Konsolidierung miteinander verbundener Metallstrukturen ermöglichen. Über die Zeit führen diese Akkumulationen zur Bildung großer Fragmente, die typischerweise in Rissquarzadern vorkommen.

Wiederholte Bildung und Wachstum von Gold in seismischen Adern

Die Wissenschaftler identifizierten zwei Schlüsselfaktoren, die das Verständnis der Goldkonzentration in aktiven Adern beeinflussen: die piezoelektrische Natur von Quarz und die orogene Natur der Lagerstätten mit den größten Goldnuggets. Erdbeben öffnen nicht nur neue Wege für die Bewegung von Flüssigkeiten, sondern erzeugen auch Spannungen, die das Mineral aktivieren können.

Dieses Szenario schafft einen geologischen Zyklus, der tausende Jahre dauern kann. Hydrothermale Flüssigkeiten steigen entlang von Rissen auf und bringen kleine Mengen Gold mit, die sich schließlich an Kristallen oder bereits metallisierten Oberflächen anlagern. Jedes Erdbeben erzeugt neue elektrische Bedingungen, die das Goldansammeln unterstützen. Im Laufe der Zeit können die Goldformen beträchtliche Größen erreichen, was in orogenen Ablagerungen in verschiedenen Regionen der Welt beobachtet wurde.

Laborversuche haben bestätigt, dass die piezoelektrische Spannung des Quarzes ausreichend ist, um Gold aus wässrigen Lösungen auszufällen. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass sich das Metall während der Erstarrung um das vorhandene Gold konzentriert, was den Akkumulationsmechanismus verstärkt. Diese Daten unterstützen die These, dass die größten Lagerstätten das Ergebnis vieler miteinander verbundener seismischer Ereignisse sind.

Wissenschaftliche Bedeutung dieser Entdeckung

Einer der am häufigsten diskutierten Aspekte der Forschung von 2024 ist die Möglichkeit, Goldnuggets unter kontrollierten Bedingungen zu reproduzieren. Die Autoren erklärten: „Es handelt sich nicht um Alchemie; es benötigt gelöstes Gold und geeignete Bedingungen, damit es vom flüssigen Zustand in den Zustand übergeht, in dem es sich an der Oberfläche ablagern kann.“ Obwohl dieses Verfahren Gold nicht aus dem Nichts erzeugt, eröffnet es den Weg für ein besseres Verständnis seiner Umwandlungen im Verlauf des geologischen Zyklus.

Leider bietet diese Technologie (aus Sicht der Enthusiasten) kein direktes Werkzeug zur Entdeckung von Goldnugget-Lagerstätten. Die Detektion piezoelektrischer Signale ermöglicht die Identifizierung von Quarzadern, bestätigt jedoch nicht das Vorhandensein von Metall in diesen.