Geologen können es kaum glauben: Erdbeben könnten durch Quarz Goldnuggets erzeugen, so eine Studie

Die Bildung von Goldnuggets in Quarzadern ist, auch wenn es nicht so scheint, seit Jahrzehnten ein umstrittenes Thema, insbesondere weil diese Vorkommen nicht immer einheitlichen Mustern folgen. In vielen Lagerstätten scheint sich das Gold an bestimmten Stellen zu konzentrieren, eine Eigenschaft, die sich mit den gängigsten hydrothermalen Modellen nicht ohne Weiteres erklären lässt.

Die wissenschaftliche Gemeinschaft hat nach Alternativen gesucht, um zu verstehen, wie metallreiche Flüssigkeiten diskrete Ansammlungen in Gebieten bilden, die seismischen Spannungen ausgesetzt sind. In diesem Zusammenhang führte ein internationales Team im Jahr 2024 Laborexperimente durch, um die Reaktion von Quarz auf tektonische Spannungen zu analysieren.

Wie könnten Erdbeben die Entstehung von Goldnuggets begünstigen?

Die Autoren der oben genannten Studie, die in Nature Geoscience veröffentlicht wurde, entwickelten ein Modell, 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 ein elektrisches Feld erzeugen kann, wenn es plötzlichen geologischen Belastungen ausgesetzt ist. Diese Bedingungen treten in der Regel in Regionen auf, in denen aktive Verwerfungen die Zirkulation von Flüssigkeiten ermöglichen, die gelöstes Gold aus tiefen Bereichen der Erdkruste transportieren.

Die Studie behauptet, dass, wenn ein Bündel seismischer Wellen eine quarzreiche Ader durchquert, 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 abzuscheiden, an denen es auf Oberflächen trifft, die die Keimbildung erleichtern, und genau hier könnte das piezoelektrische elektrische Feld eine entscheidende Rolle spielen. Dieser Mechanismus würde erklären, warum die Anreicherungen nicht homogen verteilt sind, sondern konzentriert auftreten.

Die Hypothese stimmt auch mit der geologischen Beobachtung überein, dass viele der größten orogenen Lagerstätten wiederholte Episoden von Frakturierung und hydrothermaler Zirkulation aufweisen. Jedes Erdbeben bricht nicht nur das Gestein auf, sondern reaktiviert auch den Transport- und Ausfällungsprozess, wodurch die Goldnuggets an Größe zunehmen können.

Wie funktioniert die Piezoelektrizität von Quarz und die Ablagerung von Goldnuggets?

Das Team der Monash University (Australien) führte ein Experiment durch, bei dem Quarzkristalle in eine Flüssigkeit getaucht wurden, die gelöstes Gold enthielt.

Anschließend wurden seismische Wellen erzeugt, um schnelle Spannungen in den Kristallen zu induzieren. Diese Spannung erzeugte eine piezoelektrische Spannung, die die Ablagerung von Gold auf der Oberfläche des Quarzes auslöste und Nanopartikel bildete.

Den Forschern zufolge könnten diese Nanopartikel der Ausgangspunkt für die Bildung größerer Goldnuggets sein. Das anhaftende Gold selbst fungiert als Elektrode, an der sich bei späteren Ereignissen weiteres Metall ablagert.

Einer der Autoren erklärte: „Das in Lösung gelöste Gold neigt dazu, sich bevorzugt auf bereits vorhandenen Goldkörnern abzulagern.“ Diese Dynamik legt nahe, dass Goldnuggets durch einen kumulativen Prozess wachsen, der mit aufeinanderfolgenden seismischen Ereignissen zusammenhängt.

Die Wiederholung von Erdbeben begünstigt neue Ablagerungsphasen. In jedem Zyklus erzeugt der unter Spannung stehende Quarz eine zusätzliche Belastung, die das gelöste Gold neu anordnet und die Konsolidierung miteinander verbundener Metallstrukturen ermöglicht. Im Laufe der Zeit entstehen durch diese Anreicherungen die großen Fragmente, die häufig in gebrochenen Quarzitadern zu finden sind.

Wiederholte Bildung und Wachstum von Gold in seismischen Adern

Die Forscher identifizierten zwei Schlüssel zum Verständnis der Goldkonzentration in aktiven Adern: die piezoelektrische Natur von Quarz und den orogenen Charakter der Lagerstätten, in denen die größten Goldnuggets vorkommen. Erdbeben öffnen nicht nur neue Wege für Flüssigkeiten, sondern induzieren auch Spannungen, die das Mineral aktivieren können.

Dieses Szenario schafft einen geologischen Zyklus, der sich über Tausende von Jahren erstrecken kann. Hydrothermale Flüssigkeiten steigen durch die Brüche auf und transportieren dabei kleine Mengen Gold, die sich schließlich an Kristallen oder bereits metallisierten Oberflächen anlagern.

Jedes Erdbeben erzeugt neue elektrische Bedingungen, die die Anreicherung fördern. Im Laufe der Zeit können die Goldnuggets eine beträchtliche Größe erreichen, wie dies in orogenen Lagerstätten in verschiedenen Regionen der Erde beobachtet wurde.

Laborexperimente bestätigten, dass die piezoelektrische Spannung von Quarz ausreicht, um Gold aus wässrigen Lösungen auszufällen. Darüber hinaus wurde nachgewiesen, dass sich die Verfestigung des Metalls um bereits vorhandenes Gold konzentriert, was den Anreicherungsmechanismus verstärkt.

Diese Erkenntnisse stützen die Annahme, dass die größten Lagerstätten das Ergebnis mehrerer miteinander verbundener seismischer Ereignisse sind.

Wissenschaftliche Implikationen dieser Erkenntnis

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 bestimmte Bedingungen, damit es aus dem flüssigen Zustand an einer Oberfläche haften bleibt.“

Obwohl das Verfahren nicht bedeutet, dass Gold von Grund auf neu erzeugt wird, eröffnet es doch die Möglichkeit, seine Übergänge innerhalb des geologischen Kreislaufs besser zu verstehen.

Leider (für Enthusiasten) bietet die Studie kein direktes Werkzeug zur Lokalisierung von Lagerstätten mit Goldnuggets. Die Erkennung piezoelektrischer Signale ermöglicht die Identifizierung von Quarzadern, bestätigt jedoch nicht das Vorhandensein von Metall in ihrem Inneren.