Wissenschaftler entdecken, dass 40 Prozent des Goldes der Welt 3 Milliarden Jahre alt ist
Wissenschaftler haben zum ersten Mal Gold aus den südafrikanischen Witwatersrand-Goldvorkommen, der Quelle von mehr als 40 Prozent des bisher auf der Erde abgebauten Goldes, direkt datiert.
Ein internationales Geologenteam unter der Leitung der University of Arizona hat herausgefunden, dass das Gold rund 3 Milliarden Jahre alt ist und damit eine Viertelmilliarde Jahre älter als das umgebende Konglomeratgestein.
Mehr noch: Ihre hochmoderne Datierungstechnik zeigt, dass sich die Goldlagerstätten zusammen mit Krustengestein direkt aus dem Erdmantel unter Südafrika gebildet haben. Das Ereignis in dieser Größenordnung scheint einzigartig in der geologischen Geschichte der Erde zu sein.
Jason Kirk, Joaquin Ruiz und John Chesley von der UA, John Walshe von der australischen Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation und Gavin England von der University of Edinburgh berichten darüber in der Ausgabe vom 13. September in Science.
Das Witwatersrand-Gold liegt in einem Sedimentbecken. Aber das Alter und die Herkunft des Goldes ist heiß diskutiert worden. Eine Theorie besagt, dass das Gold durch sedimentäre Prozesse in das Becken getragen wurde. Eine widersprüchliche Theorie besagt, dass das Gold durch hydrothermale Fluide, die heißen Quellen aus der oberen kontinentalen Kruste entsprechen, abgelagert wurde.
Die neuen Ergebnisse bestätigen, dass es sich bei den Witwatersrand-Goldvorkommen um „Placer“-Ablagerungen handelt, bei denen vor Millionen von Jahren alte Flüsse Goldpartikel zusammen mit Sand und Schlick in das Witerwatersrand-Becken trugen, das damals ein großer See war, möglicherweise von Granitbergen im Norden und Südwesten. Im Laufe der Zeit und unter Druck verfestigten sich die goldhaltigen Sedimente zu Gestein und bildeten die reichen goldhaltigen Riffe von Südafrikas „Goldenem Bogen“, die seit ihrer Entdeckung im Jahr 1886 abgebaut werden.
Die neuen Erkenntnisse der UA-Wissenschaftler bestätigen, dass sich das Gold zunächst in älteren Gesteinen bildete, Gesteinen, die sich bildeten, als der aufsteigende Erdmantel ein großes Stück der südafrikanischen Kontinentalkruste, den Kaapvaal-Kraton, formte. Kratone sind Gebiete der Erdkruste, die im Laufe der Zeit tektonisch stabil geblieben sind. Der Kaapvaal-Kraton ist einer der ältesten bekannten.
Später wurde das Gold verwittert und konzentrierte sich in den Witwatersrand-Paläolake-Sedimenten wieder.
Kirk untersucht das Alter und die Ausdehnung von Goldvorkommen auf der ganzen Welt für eine UA-Promotion in Geowissenschaften. Er verwendet eine Rhenium-Osmium-Isotopen-Gold-Datierungstechnik, die von Ruiz im NTIMS-Labor der Universität entwickelt wurde.
Ruiz, Dekan des UA College of Science und Professor für Geowissenschaften, war maßgeblich an der Entwicklung des Negative Thermal Ionization Mass Spectrometer (NTIMS) mit einem Zuschuss der W. M. Keck Foundation beteiligt. Das Labor ist eines der wenigen seiner Art auf der Welt.
„Das ist genau die Art von Forschung, die ich mir vorgestellt habe, als ich das Labor gebaut habe“, sagte Ruiz. „Die analytischen Möglichkeiten des W.M. Keck Labors sind so, dass wir weiterhin Aspekte entdecken werden, wie die Erde funktioniert hat, Fragen, von denen wir früher nur träumen konnten.“
Gold und andere Mineralien enthalten ein seltenes metallisches chemisches Element namens Rhenium. Rhenium-187 ist die radioaktive Form des Elements. NTIMS datiert Mineralien direkt, indem es die Anzahl ihrer Rhenium-187- und Osmium-187-Atome zählt. Rhenium-187 hat eine Halbwertszeit von 45 Milliarden Jahren, was etwa dem 10-fachen Alter unseres Sonnensystems entspricht. Es zerfällt in Osmium-187. Durch die Bestimmung des Verhältnisses von radioaktivem Rhenium-187 zu den Tochteratomen von Osmium-187 können die Wissenschaftler also direkt berechnen, wann die Minerale entstanden sind.
„Einer der Gründe, warum ich unsere Ergebnisse für so bedeutsam halte, ist, dass das Rhenium-Osmium-System direkt auf Gold angewendet werden kann und uns auch sagen kann, ob das Gold aus dem Mantel oder der Kruste stammt“, sagte Kirk.
Es gibt relativ mehr Rhenium als Osmium in der Erdkruste, aber relativ mehr Osmium als Rhenium im Erdmantel.
„Witwatersrand hat eine klare Mantelsignatur“, sagte Kirk. „Es ist möglich, dass diese Mantelsignatur so groß ist, weil der Erdmantel vor 3 Milliarden Jahren heißer und an dieser Stelle reicher an Gold gewesen sein könnte, verglichen mit jüngeren Vorkommen.“
Die Menschen sind verständlicherweise sehr daran interessiert, warum Südafrika so mit Gold gesegnet ist. Die Witwatersrand-Goldfelder haben seit 1886 Gold im Wert von einer halben Billion Dollar hervorgebracht.
„Schätzungen gehen davon aus, dass noch eine weitere halbe Billion Dollar an Gold abgebaut werden muss, und das ist eine Menge Geld“, sagte Kirk.
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