Platin und verwandte Edelmetalle wie Rhodium, Palladium, Osmium und Iridium sind in der Erdkruste extrem selten. In Südafrika, wo sich die weltweit größte Lagerstätte für Platingruppenmetalle befindet, müssen die Metalle daher aus großer Tiefe an die Erdoberfläche gelangt sein, haben die beiden Forscher Stephen Richardson und Steven Shirey jetzt entdeckt.
Etwa 80 Prozent des weltweit geförderten Platins stammen aus einer einzigen Gesteinsformation in Südafrika, dem sogenannten Bushveld-Komplex. Diese Gesteinsformation entstand vor zwei Milliarden Jahren, als Magma mit einer chemischen Zusammensetzung, die für den Erdmantel typisch ist, nach oben quoll und in der Erdkruste steckenblieb. Bislang nahmen Geologen an, dass die zwei besonders edelmetallreichen Gesteinsschichten durch eine Verunreinigung mit Gestein aus der Erdkruste entstanden.
Da die relativ ausgedehnten Edelmetallschichten eine sehr gleichmäßige chemische Zusammensetzung haben, bezweifelten Richardson und Shirey allerdings, dass das Gestein aus der Kruste stammt. Krustengestein ist normalerweise sehr heterogen. Um ihre These zu belegen, untersuchten sie winzige Einschlüsse in 20 Diamanten, die in den benachbarten Gebieten gefunden wurden. Diamanten bilden sich typischerweise im Erdmantel, in 150 bis 200 Kilometern Tiefe. Die untersuchten Steine waren etwa genauso alt wie die Gesteine des Bushveld-Komplexes.
Die Einschlüsse in den Diamanten lieferten sozusagen einen chemischen Fingerabdruck des Gesteins, durch die das Bushveld-Magma sich auf seinem Weg nach oben vorarbeiten musste. Richardson und Shirey stellten fest, dass unterschiedliche Beimischungen dieses Mantelgesteins die gemessenen Spurenelemente im Bushveld-Komplex erklären könnten. “Dieses Modell kann die Reichhaltigkeit der Lagerstätte erklären”, sagt Richardson. Das Bushveld-Magma stieß auf seinem Weg nach oben auf einen der ältesten Kontinent-Kerne, den sogenannten Kapvaal-Kraton, der schon vor 3,7 Milliarden Jahren entstand. Der Mantel, der die untere Schicht der tektonischen Platte bildete, war besonders dick und enthielt hohe Konzentrationen an Platingruppenelementen. Das vorbeiströmende Magma riss dieses Mantelgestein teilweise mit nach oben und reicherte sich dadurch mit den Edelmetallen an.
Die Forscher hoffen, dass sich durch ihre Studie auch die Bildung anderer Platinlagerstätten besser verstehen lässt. Auch neue Explorationsstrategien könnten auf der Grundlage der Erkenntnisse entwickelt werden. Platin und verwandte Elemente sind in den letzten Jahren immer begehrter geworden, weil sie zum Beispiel in Katalysatoren oder in Elektronik-Bauteilen eine wichtige Rolle spielen.
Stephen Richardson (Universität von Kapstadt, Südafrika) und Steven Shirey (Carnegie Institution, Washington): Nature Bd. 453, S. 910 Ute Kehse
