Magmatische Lagerstätten - Die Welt der Rohstoffe - page 104

Fall ist. Mit zwei unterschiedlichen Theorien wurde versucht, das
zu erklären. Die eine geht davon aus, dass es auch hier zur Ent-
mischung einer Sulfidschmelze kam und entsprechende Sulfide
zusammen mit Chromit abgelagert wurden. Diese Sulfide lösten
sich jedoch beim Abkühlen auf, weil Chromit dabei das in ihnen
enthaltene Eisen aufnimmt. Die andere Theorie geht von der
Erkenntnis aus, dass PGE nicht homogen im Magma gelöst sind,
sondern sich zu Clustern zusammenballen, die aus etwa zehn bis
100 Atomen bestehen. Diese können nicht nur von einer Sulfid-
schmelze »aufgesaugt« werden, sondern auch von wachsenden
Kristallen wie Chromit eingeschlossen werden (Ballhaus &
Sylvester 2000). Demnach entstand eine PGE-reiche Chromitit-
lage ohne die Hilfe einer Sulfidschmelze.
Horizonte mit erhöhten PGE-Gehalten sind relativ häufig,
aber nicht immer abbauwürdig. Häufig ist die Mächtigkeit der
betroffenen Schicht nicht konstant, die höchsten PGE-Konzen-
trationen finden sich dann meist dort, wo die Mächtigkeit der
Schicht am geringsten ist. Von großer Bedeutung für das PGE-
Budget ist die Größe des Magmavolumens, aus dem die Sulfid-
schmelze die PGE einsammeln konnte. Dabei spielt natürlich
auch der Zeitpunkt der Entmischung eine Rolle. Es gibt mafische
Intrusionen, bei denen das erst sehr spät passierte, als bereits
Magnetit kristallisierte. Die dortigen Anreicherungen sind je-
doch (zumindest derzeit) nicht abbauwürdig. In anderen Fällen
entmischte die Sulfidschmelze bereits beim Eindringen des
ersten Magmas in die erst entstehende Intrusion, eventuell aus-
gelöst durch die Kontamination des Magmas mit dem Neben-
gestein. Dies sind die sogenannten Kontakt-Typ-PGE-Lager-
stätten. Ein Beispiel ist das Platreef an der Basis der nördlichen
Zunge des Bushveld-Komplexes. Das Nebengestein sind Sedi-
mente wie Tonsteine, Bändereisenerze und Dolomit. Das in Sills
eindringende Magma reagierte mit den Sedimenten beziehungs-
weise löste eingeschlossene Blöcke auf. Das erhöhte den Schwe-
felgehalt der Schmelze, was zur Entmischung führte. Das Kumu-
lat, das sich auf dem Boden ansammelte, war ein Pyroxenit, der
bis zu 3 cm große Sulfidtropfen mit einem hohen PGE-Gehalt
enthält. Deren Isotopenzusammensetzung zeigt eindeutig einen
Anteil von Schwefel aus den Sedimenten an. Allerdings gibt es
auch Anzeichen dafür, dass die Entmischung bereits vor dem
Eindringen begann. Eventuell konnten die Platingruppenele-
mente bereits beim Aufstieg in kleineren Magmakammern in
entmischten Tropfen angereichert werden, die später in Emul-
sion in die Sills gebracht wurden (Holwell et al. 2011). Der
Nickelgehalt im Platreef ist am Rand der Wirtschaftlichkeit.
Die Platingruppenelemente können auch hydrothermal
mobilisiert werden, vor allem in heißem Salzwasser. In einigen
Intrusionen gibt es »Dunitröhren« oder schlierenförmige Ge-
steine, die durch eine Reaktion des festen Gesteins mit spät-
magmatischen Fluiden entstanden sind und die manchmal
erhöhte PGE-Konzentrationen aufweisen. Diese sekundären
Prozesse spielen jedoch nur eine untergeordnete Rolle.

der weltweiten Platinproduktion und fast ein Viertel der Vana-
diumproduktion. Die Anteile an den bekannten weltweiten
Ressourcen dieser Metalle sind ähnlich hoch. Damit ist deut-
lich, dass es sich um eine einmalige und außergewöhnliche
Lagerstätte handelt. Mit einer Fläche von 66 000 km 2 (nur wenig
kleiner als Bayern) und eine Dicke von 6-8 km handelt es sich
um die mit Abstand größte Layered Mafic Intrusion. Obwohl
die Form näherungsweise einer flachen Scheibe gleicht (ein gi-
gantischer Sill), entspricht ihre Dicke immerhin einem Fünftel
der gesamten Erdkruste!
Die aus dem Erdmantel stammenden mafischen Magmen
drangen vor etwa 2,06 Milliarden Jahren ein, bevorzugt entlang
der Grenze zwischen Sedimenten (Transvaal-Supergroup) und
darüber liegenden, damals noch jungen Vulkaniten (Rooiberg
Group). Meistens wird der Zusammenhang mit einem Mantel-
diapir angenommen. Alternativ wurde die Lage im Backarc einer
Subduktionszone vorgeschlagen (Clarke et al. 2009), an der etwa
zeitgleich die Kollision des Kaapvaal-Kratons mit dem
Simbabwe-Kraton begann.
An der Erdoberfläche bildet der Bushveld-Komplex (genauer
gesagt: die »Rustenburg Layered Series«) mehrere Zungen
(Lobes), die kreisförmig angeordnet sind und zum Zentrum hin
abtauchen. Die beiden wichtigsten, Western Lobe und Eastern
Lobe, sind nahezu identisch und tatsächlich sprechen die geo-
physikalischen Daten dafür, dass sie in der Tiefe miteinander
verbunden sind oder waren (Cawthorn & Webb 2001). Die
Intrusion hat eine deutlich höhere Dichte als durchschnittliche
kontinentale Kruste. Es wird daher angenommen, dass sich die
gesamte Kruste unter dem Gewicht der gewaltigen mafischen
Intrusion nach unten wölbte ( . Abb. 3.28 ), was zur heutigen
Form einer flachen Schüssel führte. Anschließend intrudierte
der Bushveld-Granit, der sich im Zentrum über der mafischen
Intrusion befindet und dessen Magma von der Basis der konti-
nentalen Kruste stammt. Erwähnenswert ist, dass es in diesem
Zinnlagerstätten (Zinngranit, 7 Abschn. 3.7.1 ) gibt, aber uns in-
teressiert hier vor allem die mafische Intrusion ( . Abb. 3.29 ) .
Die Marginal Zone an deren Basis besteht aus abgeschreck-
tem Norit (ähnlich Gabbro, aber mit Orthopyroxen statt Klino-
pyroxen), der mehr oder weniger stark vom Nebengestein kon-
taminiert ist. Der Rest der Intrusion ist eine Abfolge von Gestei-
nen, die auf den ersten Blick wie eine Sequenz von Kumulaten
aussehen, welche aus einer zunehmend fraktionierten Schmelze
gebildet wurden. Die Lower Zone sind ultramafische Kumulate
aus Orthopyroxen und Olivin. In der Critical Zone kommt Chro-
mit dazu, in der oberen Critical Zone auch Plagioklas, während
Olivin nur noch in einzelnen Schichten vorhanden ist. Die da-
rüber folgenden mafischen Kumulate der Main Zone bestehen
aus Plagioklas und Pyroxen (Gabbronorit). In der Upper Zone
werden diese mit dem Einsetzen von Magnetit als Kumulusphase
deutlich eisenreicher.
Die Details sind jedoch wesentlich komplizierter. Vor allem
das kryptische Layering macht deutlich, dass wiederholt mehr
oder weniger große Mengen an frischem Magma in die bereits
fraktionierte Schmelze der Intrusion eindrangen und sich damit
vermischten. Dabei muss es sich um mindestens zwei unter-
schiedliche Magmen gehandelt haben, über deren Zusammen-
setzung in der Literatur widersprüchliche Angaben zu finden

3.3.3 Bushveld

Aus dem Bushveld- Komplex in Südafrika ( . Abb. 3.27 ) stammen
fast die Hälfte der weltweiten Chromproduktion, gut zwei Drittel