Natürliche Häufigkeit von Gold und Silber

Vorkommen von Gold und Silber in der Erdkruste

Ein Abbau von Edelmetallen kann nur dort rentabel erfolgen, wo diese relativ weit oben in der Erdkruste und in gehäufter Anzahl vorkommen. Lange Zeit war es ein großes Rätsel, warum die Edelmetalle auf der Erde so ungleich verteilt sind und manche Regionen über große Vorkommen verfügen, während in anderen Gegenden überhaupt keine Edelmetalle zu finden sind. Heute wissen wir, dass Milliarden Jahre geologischer Veränderungen aufgrund von Plattentektonik, Vulkanismus und Eiszeiten zur heutigen Verteilung der verschiedenen Edelmetalle in der Erdkruste führten. 

Der Großteil der in der Erdkruste vorkommenden Anreicherungen von Gold und Silber ist hydrothermalen Ursprungs. Für die Bildung von Erzlagerstätten war dabei vor allem die Kombination aus divergierenden und konvergierenden Verschiebungen der Grenzen der Kontinentalplatten und einer damit korrespondierenden vulkanischen Tätigkeit von Bedeutung, bei der es zur Bildung von Magma und – zusammen mit den darin enthaltenen Elementen – dem Aufsteigen der magmatischen Schmelzen in Richtung Oberfläche kam. Dadurch wurden die zuvor unerreichbar im Erdmantel eingeschlossenen Elemente in oberflächennahe Gesteinsschichten befördert, kristallisierten nach dem Erkalten der Magmen aus und reicherten sich dort an. Die sich auf diesem Wege in der Erdkruste anreichernden Gold- und Silbervorkommen werden als primäre Lagerstätten bezeichnet. Da Silber weniger gerne Verbindungen mit anderen Metallen eingeht als Gold, ist es in angereicherter Form oberflächennäher in der Erdkruste anzutreffen. Zudem geht Silber leichter in Lösung und weist eine geringere Dichte auf, was den geothermalen Transport aus tieferen und die Anreicherung in höheren Bodenschichten begünstigt.

Infolge von Verwitterungsprozessen können primäre Lagerstätten wie auch weniger angereicherte, aber dennoch erzhaltige Gesteinsformationen erodieren, wodurch Edelmetalle z.B. ins Wasser gelangen. [3] Die elementar vorliegenden Edelmetalle sind zwar sehr stabil, können unter bestimmten Voraussetzungen aber auch in Lösung gehen, vor allem Silber. Gold wird dagegen eher in ungelöster Form vom Wasser transportiert. Aufgrund der geringeren Fließgeschwindigkeit an den Innenrändern der Biegungen von Flüssen kann es dort zur Bildung von mit Gold angereicherten Sedimenten kommen. Die Sedimente verwittern, die schweren Edelmetalle verbleiben und es kommt zur erneuten Sedimentation. Durch diese permanenten Verwitterungs- und Sedimentationsprozesse erfolgen nach und nach Anreicherungen, die als sekundäre Lagerstätten bezeichnet werden.

Im Folgenden werden einige der weltweit bedeutendsten Gold- und Silberlagerstätten aufgeführt, differenziert nach ihrem jeweiligen Entstehungsprozess:[4]

• Mesothermale Lagerstätten:
  Sie sind an Gebirgsbildungsprozesse gebunden und entstanden durch plattentektonische Verschiebungen der Ozeankruste. Der Greenstone Belt (Grünsteingürtel) entstand vor drei Mrd. Jahren. Lagerstätten sind in Afrika, Brasilien, Nordkanada, Sibirien und Westaustralien anzutreffen. Der zirkumpazische Feuergürtel bildete sich vor 150 Mill. Jahren, indem Gesteinsschichten zusammengedrückt und aufgefächert wurden. Lagerstätten entstanden in den Anden, in Mittelamerika, in den Rocky Mountains und in Australien. Der Mother Lode in Kalifornien erstreckt sich mit hintereinander gereihten Quarz-Gängen entlang der kalifornischen Küste in 270 km Länge.

• Epithermale Lagerstätten:
  Sie entstanden durch magmatogene, hydrothermale Fluide, die die in ihnen eingeschlossenen Erze in oberflächennahe vulkanische Gänge transportierten. Die schweren Erze sanken ab und es kam zur Anreicherung von Gold und Silber. Eine Lagerstätte dieses Typs war der Comstock Lode in Nevada, eines der größten jemals gefundenen Silbervorkommen. Hierzu zählen auch die Silber-Lagerstätten in Mexiko, die Blei-Silber-Zink-Lagerstätten in Kanada und den USA sowie die Zinn-Silber-Wismut-Lagerstätten in Bolivien. Derartige Lagerstätten können sich in kurzen Zeitspannen bilden, zum Teil in nur 50 Tsd. Jahren wie z.B. auf den Lihir-Inseln in Papua-Neuguinea. Die Lagerstätten vom Carlin-Typ bildeten sich in weniger als 50 Mill. Jahren. Der Carlin Trend in Nevada gehört zu den größten Goldlagerstätten. Aufgrund des leichten Gesteins ist das Gold hier sehr gleichmäßig verteilt und mit bloßem Auge nicht zu erkennen.

• Fossile Seifen:
  Diese sekundären Lagerstätten entstanden vor rund zwei Mrd. Jahren, indem es in Flusskanälen zur Ablagerung von Geröllen und Kiesen kam. Durch deren Verwitterung reicherten sich die relativ verwitterungsresistenten Edelmetalle an. In Seifenlagerstätten ist der Anteil von Silber gering, da es während des Transports verstärkt in Lösung geht. Zu den fossilen Goldseifen gehört das 52 Tsd. km² große südafrikanische Witwatersrand-Becken, die größte jemals gefundene Goldlagerstätte, die für etwa ein Viertel der bisherigen weltweiten Goldförderung verantwortlich ist. In das Becken mündeten Flüsse aus dem Hinterland und es bildeten sich Paläoseifen in Form von Schutt­flächen. Die Sedimente in einer Mächtigkeit von mehreren Kilometern entstanden durch fortwährende Erosions- und Sedimentationsprozesse.

• Rezente Seifen:
  Gelangt Gold in Flüsse, können Goldpartikel an Stellen, an denen das Wasser keine ausreichend hohe Fließkraft besitzt, abgelagert werden. Das Gold wird durch die Bewegung des Schotters im Flussbett nach und nach von anderen Mineralen abgetrennt, und zwar in Form dünner Blättchen. Sie treten fast immer in der Nähe größerer Primärgoldlagerstätten auf. In seltenen Fällen kann es zur Bildung von sog. Nuggets kommen.

Eine wirtschaftlich sinnvolle Gewinnung von Gold und Silber aus Meerwasser ist angesichts der extrem geringen Konzentrationen und der riesigen Wassermenge allerdings kaum denkbar.

Realistischer ist die Nutzung einer anderen Edelmetallquelle in den Ozeanen: Auf dem ostpazifischen Rücken wurden Ende der 1970er-Jahre mehrere tausend Meter unter dem Meeresspiegel sog. hydrothermale Quellen entdeckt. Inzwischen sind – meist an Stellen, an denen Kontinentalplatten aufeinanderprallen – weitere dieser „heißen Quellen“ gefunden worden. Sie funktionieren nach folgendem Prinzip:[9] Kaltes Meerwasser dringt durch Spalten im Meeresboden tief ins Erdinnere ein und wird dort infolge vulkanischer Aktivität erhitzt, wodurch sich Minerale aus dem Magma-Gestein herauslösen. Das auf mehrere hundert Grad aufgeheizte Wasser steigt dann zusammen mit den Mineralen wieder zum Meeresboden auf und kühlt dort ab. Dadurch fallen die Minerale aus und werden am Meeresgrund abgelagert. Da das Wasser auf diese Weise ununterbrochen zirkuliert, entstehen mit der Zeit Lager, die je nach der Zusammensetzung des Magma-Gesteins Gold, Silber oder andere Metalle enthalten.

Auf Tiefseeexpeditionen spezialisierte Unternehmen würden diese Schätze zwar gerne bergen, stehen allerdings zurzeit noch vor schwer lösbaren technischen Problemen, da eine Bergung der Metalle von Schiffen aus erfolgen müsste. Angesichts der hohen Kosten müssten die Preise der Metalle zunächst noch erheblich weiter steigen, damit sich eine solche Bergungsaktion mehrere tausend Meter unter der Wasseroberfläche des Ozeans rentiert.

Entstehung Goldnuggets

Bislang wurde davon ausgegangen, die Goldbildung sei ein rein abiotischer Prozess. Die kürzlich nachgewiesene Bio-Mineralisation von Gold durch Mikroben war daher eine außerordentlich bemerkenswerte Entdeckung. Das Bakterium Cupriavidus Metallidurans ist demnach dazu in der Lage, in Flüssigkeit gelöste Gold-Ionen in Nanopartikel aus reinem metallischem Gold umzuwandeln.[10] Welche Rolle diese Mikroorganismen im Zusammenhang mit der Goldmineralisierung spielen, ist allerdings noch weitgehend ungeklärt. Möglicherweise sind sie an der Bildung der berühmten Goldnuggets beteiligt. Sie könnten unter Umständen auch praktische Bedeutung erlangen, da sich mit Hilfe der Bakterien eventuell die Ausbeutung von Lagerstätten erhöhen lässt.

Gold und Silber künstlich herstellen

Izzy Friedman,der Godfather of Silver, meinte einst:

„Keiner von Ihnen kann intellektuell den künftigen Preis von Silber erfassen. Jeder Preis an den Sie denken, wird hinter dem wirklichen Preis zurückfallen. Was ich sage, ist solange wahr, solange Silber nicht künstlich hergestellt werden kann.“[11]

Alchemisten träumen schon seit jeher von der künstlichen Herstellung von Gold oder Silber durch eine Umwandlung von unedlen Metallen in Edelmetalle. Trotz aller Bemühungen haben sie den Stein der Weisen (Gold) oder den Weißen Löwen (Silber) nie gefunden. Inzwischen ist es in einigen Fällen aber gelungen, ein bereits bestehendes Element in ein anderes umwandeln. Ein Beispiel dafür ist die Verschmelzung von Wasserstoffkernen zu Helium. Da der Helium-Kern eine geringere Masse als die Summe der Masse der Wasserstoffkerne hat, wird durch die Kernverschmelzung Energie frei. Dieser Prozess läuft tagtäglich in der Sonne ab und ermöglicht überhaupt erst das Leben auf der Erde. Dieser Mechanismus kann zur Energiegewinnung (Wasserstoffkraftwerke) oder für militärische Zwecke (Wasserstoffbombe) genutzt werden.

Eine anthropogene Herstellung neuer Elemente ist auch im Edelmetallbereich möglich: Mit Hilfe des Einsatzes eines Teilchenbeschleunigers oder eines Kernreaktors kann das Quecksilber-Isotop Hg 196, das 0,15 % des natürlichen Quecksilbers ausmacht, in das Goldisotop Au 197 umgewandelt werden.[12] Da es nur dieses stabile Goldisotop gibt, ist künstlich hergestelltes Gold nicht von natürlichem zu unterscheiden. Die künstliche Goldsynthese wird aber aufgrund der damit verbundenen extrem hohen Kosten und der relativ geringen Ausbeute wohl nie wirtschaftliche Bedeutung für die Edelmetallgewinnung erlangen, ebenso wenig wie das Einfangen von metallhaltigen Meteoriten oder ein Abbau auf anderen Planeten bzw. auf Asteroiden.