Entstehung von Goldlagerstätten in Südafrika

Der Witwatersrand in Südafrika beherbergt das größte bekannte Goldvorkommen auf der Erde. Doch wie ist es entstanden? Forschende des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel und von kanadischen Einrichtungen haben nun mit detektivischer Kleinarbeit herausgefunden, wie sich ein Teil der weltweit größten Goldlagerstätten vor etwa drei Milliarden Jahren gebildet hat. Öl und heiße Quellen spielen dabei eine wichtige Rolle.

Die weltweit größten bekannten Goldvorkommen im Witwatersrand in Südafrika bringt man zunächst nicht mit Meeresforschung in Verbindung. Doch bei der Bildung der Vorkommen vor etwa drei Milliarden Jahren waren große Teile Südafrikas mit Meerwasser bedeckt, die später austrockneten, mit Flusswasser geflutet wurden und wiederum für eine Zeitlang mit Meerwasser bedeckt waren. Das erste Gold im Witwatersrand wurde im Jahr 1852 von dem englischen Prospektor J.H. Davis entdeckt. Das führte in den folgenden Jahrzehnten zu einem wahren Goldrausch und zur Entdeckung weiterer Goldlagerstätten. Jedoch weiß man trotz jahrzehntelanger Forschung nicht genau, wie sie sich gebildet haben.

Für die Studie haben die Wissenschaftler Erzproben aus den Lagerstätten im Witwatersrand mit Hilfe von hochauflösenden Raster- und Transmissionselektronenmikroskopen untersucht. Neuartige 2D und 3D Software half ihnen bei der Auswertung der so gewonnenen Daten. Die Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Erdöl, gebildet aus organischem Material von den wahrscheinlich ersten lebenden Organismen auf der Erde, kleinste Uranpartikel transportierte. Sie flockten aus und bildeten nanokristalline Uranerze, so der Erstautor der Studie, Dr. Sebastian Fuchs vom GEOMAR. Heiße, hydrothermale Fluide, ähnlich wie wir sie heute bei den Black Smokern in der Tiefsee finden, bewegten große Mengen an gelöstem Gold im Becken und bildeten mit dem Öl in den Lagerstätten eine Wasser-Öl-Emulsion. Diese Öltöpfchen im heißen Wasser initiierten eine massive chemische Ausfällung von Gold und die Entstehung von sehr komplexen Gold-Uranerzen.

In ihrer Studie visualisieren die Wissenschaftler unter Anwendung von komplexen, hochauflösenden bildgebenden Verfahren einen bisher vollkommen unbekannten Erzbildungsprozess, welcher komplett durch Erdöl gesteuert wird, und zeigen wie eng die Bildung von Erdöl und Metallen verknüpft ist. Mit ihrer Methode konnte Dr. Sebastian Fuchs und sein Team ferner erstmals Reste von fossilem Erdöl in Gold nachweisen. Sie waren überrascht auf welchem engen Raum Erdölprodukte und Metalle zusammen vorkommen und hoffen, dass ihre Studie einen neuen Impuls an Industrie und Forschung gibt um neue Rohstofflagerstätten zu finden. Vielleicht ist es in Zukunft möglich wichtige Metalle aus gefördertem Erdöl zu gewinnen.

Mit den angewandten Verfahren ist es nun möglich, nicht nur Erzpartikel am Ozeanboden fast nahtlos vom Millimeter- bis zum Nanometerbereich zu studieren, sondern auch kleinste Fossilien und Lebewesen, wie zum Beispiel Mikroorganismen.

Originalarbeit: Fuchs, S.H.J., D. Schumann, A.E. Williams-Jones, A.J. Murray, M. Couillard, K. Lagarec, M.W. Phaneuf, H. Vali, 2017: Gold and uranium concentration by interaction of immiscible fluids (hydrothermal and hydrocarbon) in the Carbon Leader Reef, Witwatersrand Supergroup, South Africa. Precambrian Research, 293, 39–55, http://dx.doi.org/10.1016/j.precamres.2017.03.007

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