Lagerstättenforschung

Kein Gold ohne Mikroben

An Schmuck und anderen Stücken aus Gold erfreuen sich viele Menschen. Das haben sie unscheinbaren Mikroben zu verdanken: Die hielten vor drei Milliarden Jahren das edle Metall in der Erdkruste fest. Das meint zumindest ein Experte von der Universität Würzburg.

Kohleartige, im Wesentlichen aus Kerogen bestehende Lage aus Sedimentgesteinen des Witwatersrand-Beckens in Südafrika – ein extrem selten erhaltener Rest von Matten erster Photosynthese betreibender Mikroben. (Foto: Hartwig Frimmel)

Sämtliche Goldvorkommen der Erde sollten eigentlich im Erdkern stecken – tief verborgen und für den Menschen unerreichbar. Das Metall hat nämlich eine so hohe Dichte, dass es sich im Lauf der Erdentstehung dorthin hätte verlagern müssen. Tatsächlich aber reicherte es sich auch in der Erdkruste an.

Warum blieb das Gold dort? „Das ist bis heute eine der umstrittensten Fragen in der Geologie und Lagerstättenkunde“, sagt Prof. Hartwig Frimmel, Inhaber des Lehrstuhls für Geodynamik und Geomaterialforschung an der Universität Würzburg. Er bereichert diesen Streit jetzt mit einer neuen Theorie: Ihr zufolge sind urzeitliche Mikroben dafür verantwortlich, dass Gold in der Erdkruste gebunden wurde.

Frimmel stellt seine Idee ausführlich in der Fachzeitschrift „Mineralium Deposita“ vor. Der Würzburger Wissenschaftler gilt als weltweit führender Experte für Goldlagerstätten. Lange Zeit hat er als Professor der Universität Kapstadt unter anderem in der südafrikanischen Region Witwatersrand geforscht. Dort befindet sich die weltweit größte Goldanreicherung in der Erdkruste.

Wo viel Gold ist, sind auch Relikte von Bakterien
Was Mikroben mit Gold zu tun haben? „Überall dort, wo es große Mengen Gold gibt, findet man auch lagenweise geschichtete kohleartige Substanzen, die biologischen Ursprungs sind“, so Frimmel. „Wir haben Hinweise darauf, dass es sich dabei um Relikte von Cyanobakterien handelt.“ Diese ursprünglichen Mikroben besiedelten die Küstenregionen der Erde schon vor drei Milliarden Jahren.

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Die Cyanobakterien waren die ersten Lebewesen, die Photosynthese betrieben und erstmals „Aushauchungen von Sauerstoff“ machten, wie Frimmel sagt. Die Erde war damals noch weitgehend lebensfeindlich: Der Regen hatte in etwa den Säuregrad von Essig, und im Oberflächenwasser war reichlich Schwefelwasserstoff vorhanden.

Wo Sauerstoff war, wurde das Gold gebunden
„Unter genau diesen Bedingungen ist die Löslichkeit von Gold in Wasser sehr hoch“, erklärt der Professor. Die Flüsse und auch andere Gewässer müssen damals sehr reich an Gold gewesen sein. Traf dieses Wasser auf die mattenartigen Kolonien von Cyanobakterien, wurde das Gold vom Sauerstoff an der Oberfläche der Mikroben chemisch sofort festgehalten.

Vor drei Milliarden Jahren fand also eine Art „Gold-Mega-Event“ statt: „Die chemischen Bedingungen waren damals perfekt, um Gold zu binden und Lagerstätten entstehen zu lassen“, meint Frimmel. Im Lauf der Zeit seien auf diese Weise zum Beispiel die riesigen Goldvorkommen entstanden, die etwa in der südafrikanischen Region Witwatersrand zu finden sind. Dort lagerten einmal 100000 Tonnen des begehrten Metalls. Mehr als die Hälfte davon ist bereits abgebaut.

Publikation:
„First whiffs of atmospheric oxygen triggered onset of crustal gold cycle“, Hartwig E. Frimmel, Quinton Hennigh, Mineralium Deposita (2015), DOI: 10.1007/s00126-014-0574-8.

Kontakt:
Prof. Dr. Hartwig Frimmel
Lehrstuhl für Geodynamik und Geomaterialforschung
E-Mail: hartwig.frimmel@uni-wuerzburg.de

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