Eine Mineralpumpe für Gold in der Erdkruste
Um eine Erzlagerstätte zu bilden, muss Gold tausend- bis millionenfach stärker angereichert werden, als es im Durchschnitt in der Erdkruste vorkommt (das ist nur etwa 1 mg pro Tonne Gestein). In der Natur sind nur sehr wenige Mineralien, nämlich Arsenopyrit (Arsenkies) und Löllingit (Arseneisen), bekannt, die solche Anreicherungsfaktoren für Gold aufweisen. Doch trotz der enormen Bedeutung bleibt der Zustand dieses "unsichtbaren" Goldes und die Ursache seiner Einlagerung in diesen Sulfiden eines der größten Rätsel in der Geschichte der Erforschung von Erzlagerstätten.
Ein internationales interdisziplinäres Konsortium von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern konnte dieses Rätsel aufklären. Sie haben die Art der Goldaufnahme durch diese Minerale gezeigt und dabei den grundlegenden Mechanismus aufgedeckt, der diese "Mineralpumpen" auf atomarer Skala antreibt. Durch die Kombination von hochauflösenden Experimenten - durchgeführt an der Europäischen Synchrotronquelle (ESRF) - und physikalisch-chemischer Modellierung fand das Team heraus, dass Gold mit der Oxidationsstufe +2 in diese Minerale aufgenommen wird. Dies wird durch eine Redoxreaktion zwischen Flüssigkeit und Mineral ermöglicht, die eine Bindung von Gold an Arsen bewirkt und zur Bildung des atomaren Clusters AuAsnS6-n (Bild) führt. Dieser universelle Gold-Arsen-Kopplungsmechanismus erklärt, wie diese Sulfide Gold in großen Mengen einfangen und später wieder freisetzen können und damit sowohl die Konzentration als auch die Verteilung von Gold in verschiedenen Arten von hydrothermalen Lagerstätten kontrollieren. Das neue konzeptionelle Modell eröffnet Perspektiven für die Suche nach neuartigen Quellen von Gold und anderen wertvollen und kritischen Metallen, die in Eisensulfidmineralen verborgen sind, und kann damit zu einer Verbesserung bei Verarbeitung und Recycling von Metallerzen in unserer "metallhungrigen" Gesellschaft beitragen.