03.05.2019 - Helmholtz-Zentrum Potsdam - Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ Stiftung des Öffentlichen Rechts des Landes Brandenburg

Rätsel um „unsichtbares“ Gold entschlüsselt

In der größten Goldlagerstätte der USA in Nevada kommt Gold nicht in Form von Nuggets vor. Stattdessen liegt es – gemeinsam mit Arsen – in dem Mineral Pyrit verborgen, auch bekannt als „Katzengold“. Bisher war unklar, welche Rolle das Arsen für ein Goldvorkommen spielt. Ein Team aus Wissenschaftlern des Helmholtz-Zentrums Potsdam – Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ hat nun im Experiment erstmals gezeigt, dass die Konzentration des echten Goldes unmittelbar vom Arsengehalt des Pyrits abhängt.

Das Element Gold kommt in der Erdkruste durchschnittlich in Konzentrationen von 2,5 Teilen pro Milliarde (ppb) vor. Damit es wirtschaftlich abgebaut werden kann, muss die Konzentration jedoch sehr viel höher liegen. Chemische Prozesse können dabei helfen, das zu bewerkstelligen.

In Goldlagerstätten des Carlin-Typs wie es sie im US-Bundesstaat Nevada gibt, hat sich Gold angesammelt, indem es – für das bloße Auge unsichtbar – in Pyrit-Kristalle eingebaut wurde. Das Mineral Pyrit ist auch als „Katzengold“ bekannt. Im Laborexperiment haben Forschende um Erstautor Christof Kusebauch vom GFZ, nun gezeigt, dass bei dieser Einlagerung in die Kristallstruktur die Gegenwart des Elements Arsen die entscheidende Rolle spielt. Gold geht umso häufiger eine chemische Bindung mit Pyrit ein, je höher die Konzentration von Arsen liegt.

Arsen gibt Hinweise auf Goldvorkommen

Das erklärt auch, warum Arsen in diesem Typ von Goldlagerstätte immer gemeinsam mit Gold im Pyrit vorkommt: Es ist sozusagen der Wegbereiter der Ansammlung des Goldes. Auch die Form des Pyrits ist wichtig. Je mehr Hohlräume und Poren das Mineral bildet und je größer damit dessen Oberfläche ist, desto mehr Gold sammelt sich an.

Ähnlich wie in dem natürlichen Erzsystem verwendeten die Autoren eisenreiche Karbonate und schwefelreiche Lösungen zur Synthese ihrer Katzengold-Kristalle. „Nur so konnten wir zeigen, dass der Faktor, der steuert, wie viel Gold in Pyrit eingebaut wird, von der Menge an Arsen abhängt“, sagt Christof Kusebauch. „Die größte Herausforderung war, experimentell Pyrit-Kristalle mit Gold und Arsen zu züchten, die groß genug waren, um sie zu analysieren.“

Da nun klar ist, dass das Arsen wichtig für die Ansammlung von Gold ist, kann es als Hinweis auf das Vorkommen von Gold dienen. Das Gold selbst lässt sich aufgrund der sehr viel geringeren Mengen erheblich schwerer nachweisen.

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