Ob im US-Filmklassiker „Arsen und Spitzenhäubchen“ oder in Friedrich Schillers Drama „Kabale und Liebe“ – Arsen ist vor allem als tödliches Gift bekannt. Dabei hat es wie viele Wirkstoffe in geringen Konzentrationen heilende ­Wirkung; bis heute wird es daher in Arznei­mitteln verwendet. Bekannt ist das Element schon seit dem Altertum, in der Natur kommt es in unterschiedlicher Konzentration praktisch überall im Boden vor. Meine Kollegen und ich haben es nun als das ­entscheidende Element bei der Entstehung ­großer Goldvorkommen ausgemacht.
In der Lagerstätte Carlin im US-Bundesstaat Nevada zum Beispiel liegt das Halb­metall nicht als Nuggets oder Golderz vor, sondern verbirgt sich fein verteilt in Pyritkristallen. Pyrit ist ein Eisensulfid, das auch als Katzengold bekannt ist. Das Problem: Das im Katzengold verborgene Gold lässt sich erst durch chemische Analysen nachweisen, sodass neue Goldlagerstätten dieses Typs nur schwer zu finden sind. Lange blieb unklar, wie die goldhaltigen Pyrite entstanden sind und vor allem, wie sie sich erkennen lassen.
Genau dieses Rätsel haben wir nun ­gelöst. Für unsere Studie bildeten wir die Bedingungen bei der Entstehung des Pyrits im Labor nach. Wir ließen heiße, schwefelsäurehaltige Lösungen durch eisenreiche Karbonate strömen und erzeugten dadurch Pyritkristalle. Den heißen Lösungen setzten wir unterschiedlich hohe Konzentrationen an Gold und Arsen zu. Wir stellten fest: Je höher die Arsenkonzentration im Pyrit, desto mehr Gold kann sich einlagern. Das Arsen dient dem Gold gewissermaßen als Wegbereiter: Durch das Arsen wird der Pyrit so verändert, dass sich Gold leichter anreichern kann.
Drei Jahre Forschungsarbeit stecken in dieser Studie. Die besondere Herausforderung bestand darin, die Natur im Labor künstlich nachzubauen. Die Ergebnisse sind hoch relevant, denn für Gold steigt die Nachfrage weiter an, etwa in der Elektro­indus­trie. Verstehen wir, wie die Lagerstätten entstanden sind, können wir sie auch besser aufspüren. Da wir nun gezeigt haben, dass Arsen wichtig für die Ansammlung von Gold ist, kann es uns als Hinweis auf weitere Goldvorkommen dienen.