Elektrisierend: So lassen Erdbeben die größten Goldnuggets entstehen

Goldnuggets werden wegen ihrer Seltenheit und Schönheit geschätzt und stehen seit Jahrhunderten im Mittelpunkt von Goldsuchern. „Nach der Standarderklärung entsteht Gold aus heißen, wasserreichen Flüssigkeiten, die durch Risse in der Erdkruste fließen“, erklärt Dr. Chris Voisey, der Hauptautor der neuen Studie. „Wenn diese Flüssigkeiten abkühlen oder sich chemisch verändern, trennt sich das Gold ab und wird in Quarzadern eingeschlossen“, so Voisey.

Diese Theorie ist zwar weithin anerkannt, erklärt aber nicht vollständig die Bildung großer Goldnuggets, da die Goldkonzentration in diesen Flüssigkeiten extrem niedrig ist. Eine andere Erklärung musste her.

Wie Quarzuhren und Grillanzünder

Die Geologen um Chris Voisey von der Monash University testeten daher ein neues Konzept: die Piezoelektrizität. Quarz – jenes Mineral, das in der Regel diese Goldvorkommen beherbergt – hat eine einzigartige Eigenschaft, die als Piezoelektrizität bezeichnet wird.

Bei ihr wird eine elektrische Ladung erzeugt, wenn eine gewisse Spannung vorhanden ist. Dieses Phänomen ist uns bereits von Alltagsgegenständen wie Quarzuhren und Grillanzündern bekannt, bei denen eine geringe mechanische Kraft eine erhebliche Spannung und sogar Funken erzeugt. Was wäre, wenn die Belastung durch Erdbeben etwas Ähnliches in der Erde bewirken könnte?

Um diese Hypothese zu testen, führten die Forscher ein Experiment durch, bei dem Quarzminerale ähnlichen Bedingungen wie bei einem Erdbeben ausgesetzt waren. Die Geologen tauchten die Quarzkristalle in eine goldhaltige Flüssigkeit und setzten sie mithilfe eines Motors unter Druck, um die Erschütterungen eines Erdbebens nachzuahmen. Nach dem Experiment wurden die Quarzproben unter einem Mikroskop untersucht, um festzustellen, ob sich Gold abgelagert hatte.

Und siehe da: „Die Ergebnisse waren verblüffend“, so Studienmitautor Professor Andy Tomkins von der Monash University. „Der Quarz hat unter Druck nicht nur elektrochemisch Gold auf seiner Oberfläche abgelagert, sondern auch Gold-Nanopartikel gebildet und angesammelt“, sagte er.

Der Quarz wirkt wie eine natürliche Batterie mit Gold als Elektrode, sodass mit jedem Erdbeben langsam mehr Gold angereichert wird. Foto: Bjoern Wylezich/iStock

Anziehungskraft von Goldnuggets

Doch anstatt neue Goldnuggets zu bilden, lagerte sich das neu entstandene Gold auf bereits vorhandenen Körnern ab. Das liege daran, dass Quarz ein elektrischer Isolator ist, während Gold ein Leiter ist, so die Forscher. Sobald sich etwas Gold abgelagert hat, wirke dieses wie ein Anziehungspunkt und wächst zu einem Goldnugget heran.

Weil Erdbeben das Gestein ebenso belasten, erzeugen sie im Quarz piezoelektrische Spannungen, die das gelöste Gold aus der umgebenden Flüssigkeit „anziehen“. Im Laufe der Zeit könnte der Prozess zur Bildung bedeutender Goldanhäufungen führen und schließlich die massiven Goldnuggets hervorbringen, die Schatzsucher und Geologen gleichermaßen in ihren Bann ziehen.

Unsere Entdeckung liefert eine plausible Erklärung für die Bildung großer Goldnuggets in Quarzadern“, sagte Dr. Voisey. Und weiter: „Im Grunde wirkt der Quarz wie eine natürliche Batterie mit Gold als Elektrode, die mit jedem seismischen Ereignis langsam mehr Gold anreichert.“

Dieser Prozess könnte erklären, warum große Goldnuggets so häufig mit Quarzadern verbunden sind, die sich in erdbebenbedingten Lagerstätten bilden. Mit dieser Erkenntnis bringen die Geologen nicht nur Licht in ein langjähriges geologisches Rätsel, sondern zeigen auch die Wechselbeziehung zwischen den physikalischen und chemischen Prozessen der Erde auf.

Die Studie erschien am 2. September 2024 im Fachmagazin „Nature Geoscience“.