Japan sitzt womöglich auf einem Goldschatz – allerdings 750 Meter unter der Meeresoberfläche. Dort haben Forschende außergewöhnlich hohe Konzentrationen des Edelmetalls entdeckt. Es steckt weder in sichtbaren Körnern noch in großen Adern, sondern offenbar atomar gebunden im Kristallgitter von Pyrit – jenem Mineral, das wegen seines goldenen Glanzes auch Katzengold genannt wird.
Die Fundstelle liegt in der Higashi-Aogashima-Caldera, einem unterseeischen Vulkankrater etwa zwölf Kilometer östlich der japanischen Insel Aogashima und rund 350 Kilometer südlich von Tokio. Dort treten heiße, metallreiche Flüssigkeiten aus dem Meeresboden aus. Beim Kontakt mit dem kalten Meerwasser entstehen schwarze Schlote und mineralreiche Hügel.
Rekordverdächtige Goldkonzentrationen in Pyrit
Für die neue Studie, die im Fachmagazin „Scientific Reports“ veröffentlicht wurde, untersuchte ein japanisches Forschungsteam Pyrit aus solchen Sulfidhügeln sowie aus dem Schlot eines sogenannten Schwarzen Rauchers, eine heiße Tiefseequelle, aus der mineralreiches Wasser austritt. Das Ergebnis: Die Forschenden fanden „ultrahohe Konzentrationen von unsichtbarem Gold“. In einzelnen Messbereichen enthielt der Pyrit bis zu 1,9 Gewichtsprozent Gold. Das ist den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern zufolge ein spektakulärer Wert.
Sie betonen aber: Er darf nicht mit dem durchschnittlichen Goldgehalt der gesamten Lagerstätte verwechselt werden. Die 1,9 Prozent beziehen sich auf mikroskopisch kleine Bereiche einzelner Pyritkristalle – nicht auf das gesamte Gestein des Kraters. Wie viel goldhaltiges Material insgesamt vorhanden ist, wurde in der Studie nicht bestimmt.
Gold atomar im Katzengold eingebaut
Überraschend war laut Studie zudem die Form des Goldes. Frühere Untersuchungen an Material aus derselben Caldera hatten winzige Goldpartikel von wenigen Nanometern Größe nachgewiesen und Hinweise darauf geliefert, dass sich daraus größere Goldkörner bilden können. In den nun analysierten Pyriten entdeckte das Team jedoch keine solchen Nanopartikel. Die Forschenden gehen deshalb davon aus, dass das Gold hier überwiegend in Form einzelner Atome in die Kristallstruktur des Pyrits eingebaut ist.
Dass die Caldera ungewöhnlich reich an Edelmetallen ist, war bereits bekannt. Frühere Studien hatten in 15 Gesteinsproben eines Sulfidhügels im Mittel 102 Gramm Gold und 432 Gramm Silber pro Tonne gemessen. Die neue Arbeit zeigt nun, dass sich zusätzlich beträchtliche Mengen Gold direkt im Pyrit verbergen können.
Geologischer Prozess der Goldanreicherung
Die Goldanreicherung beginnt tief unter dem Meeresboden. Wasser dringt in Risse der Erdkruste ein, wird durch vulkanische Hitze erwärmt und löst dabei Metalle aus dem Gestein. Die bis zu mehrere Hundert Grad heißen Flüssigkeiten steigen anschließend wieder auf. Treffen sie auf kaltes Meerwasser, verändern sich Temperatur und chemische Bedingungen schlagartig. Schwefel verbindet sich mit Eisen, Kupfer, Zink und anderen Metallen. Die Stoffe fallen aus der Flüssigkeit aus und bauen im Laufe der Zeit Schlote und Hügel aus Metallsulfiden auf. Auch Gold kann dabei ausgefällt oder in neu entstehende Mineralien eingebaut werden.
Die Higashi-Aogashima-Caldera ist dafür besonders günstig. Sie liegt in einem vulkanisch aktiven Inselbogen und ist mit rund 750 Metern vergleichsweise flach. An einigen der untersuchten Austrittsstellen wurden Temperaturen von mehr als 240 Grad Celsius gemessen; an anderen lagen sie sogar bei rund 280 Grad.
Wirtschaftliche Perspektiven und technische Hürden
Die Entdeckung dürfte das wirtschaftliche Interesse an der Region verstärken. Sie bedeutet aber nicht, dass Japan sofort mit dem Gold-Abbau beginnen kann. Dazu müssten unter anderem Größe und durchschnittlicher Metallgehalt der Lagerstätte durch umfangreiche Bohrungen bestimmt werden.
Zudem wäre die Gewinnung des „unsichtbaren Goldes“ technisch anspruchsvoll. Das Edelmetall müsste zunächst zusammen mit dem Pyrit vom Meeresboden geholt und anschließend mit komplizierten Verfahren aus dessen Kristallstruktur gelöst werden. Ob das wirtschaftlich ist, ist bislang unklar.
Japan erforscht hydrothermale Lagerstätten in seinen Meeresgebieten allerdings seit Jahrzehnten. Die staatliche Rohstoffstrategie sieht weitere Erkundungen sowie die Entwicklung von Abbau-, Förder- und Aufbereitungsverfahren vor. Zugleich nennt die japanische Regierung Wirtschaftlichkeit und Umweltfolgen ausdrücklich als noch zu klärende Punkte.
