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3.4
Komatiit
als diejenigen in Layered Mafic Intrusions, weisen aber zugleich
einen deutlich höheren Erzgrad auf. Besonders viele solcher
Lagerstätten befinden sich in Westaustralien (60 % der weltwei-
ten Komatiit-gebundenen Nickelreserven), und zwar vor allem
in den Eastern Goldfields des Yilgarn-Kratons, darunter die un-
gewöhnlich reichhaltigen Vorkommen Kambalda und Mount
Keith (Hoatson et al. 2006). In Kanada gibt es solche Lagerstätten
in Grünsteingürteln rund um den Slave Kraton, und zwar im
Thompson-Nickelgürtel (Manitoba), im Cape-Smith-Gürtel
(nördliches Quebec) und im Abitibi-Grünsteingürtel (Ontario
und Quebec,
7
Kasten 4.27
). Weitere gibt es in Simbabwe. Er-
staunlich ist, dass alle diese Lagerstätten in einer relativ kurzen
Zeitspanne im späten Archaikum und frühen Proterozoikum
entstanden sind. Die große Mehrzahl der weltweiten Komatiite
enthalten hingegen keine Lagerstätten. Ein Grund könnte eine
veränderte Dynamik im Mantel sein. Zusätzlich könnte eine
Rolle spielen, dass sich die Zusammensetzung von Sedimentge-
steinen änderte - denn die Assimilation mit Sedimenten scheint
eine wichtige Rolle zu spielen.
Komatiitlavaströme wurden von Eruptionen entlang von
Spalten gespeist (
.
Abb. 3.36
). Die dünnflüssige Lava breitete sich
vor allem als deckenförmige Ströme aus (weniger als 20 m dick),
die Dutzende bis Hunderte Kilometer weit flossen, aber ver-
gleichsweise schnell abkühlten und mit der typischen Spinifex-
Struktur erstarrten. Im Zentrum dieser Decken bildeten sich
Kanäle, in denen die Lava schneller und turbulenter floss. Die
extreme Hitze der Lava konnte die darunter liegenden Gesteine
mithilfe der turbulenten Dynamik sogar zum Teil aufschmelzen,
was die Kanäle immer tiefer machte. In einigen Fällen handelte
es sich dabei um Sedimente, was den Schwefelgehalt im Magma
erhöhte und die Entmischung von Sulfidschmelze auslöste. In
der Schmelze kristallisierender Olivin sammelte sich ebenfalls
auf dem Boden der Kanäle an.
Die Erde war im Präkambrium (
7
Kasten 3.12
) noch deutlich
heißer als heute. Daher konnte der Erdmantel zu einem höheren
Grad aufgeschmolzen werden (40-70 %), wobei ein ultrabasisches
Magma (< 45 % SiO
2
) mit hohem MgO-Gehalt entstand. Nach
einem Fluss in Südafrika wird dieses Vulkangestein als Komatiit
bezeichnet, es besteht überwiegend aus Olivin und Orthopyroxen.
Dieses Magma ist sehr dünnflüssig und mit mehr als 1600 °C
extrem heiß. Wenn es schnell abkühlt, bildet sich die typische
»Spinifex-Struktur« aus langgestreckten Olivinkristallen, die an
das in der australischen Steppe wachsende Spinifex-Gras erinnern.
Grünsteingürtel
sind Zonen in den archaischen Kratonen
(
Kasten 3.12), die vor allem aus Vulkaniten, Plutoniten und
Sedimenten bestehen, die später kaum metamorph um-
gewandelt wurden. Ein charakteristisches Gestein ist
Grünschiefer, der bei der niedriggradigen Metamorphose
von Basalt entsteht und grüne Minerale wie Epidot, Aktino-
lith und Chlorit enthält. Grünsteingürtel können eine Viel-
zahl von Lagerstätten enthalten: Nickel in Komatiit und
Gabbro, VMS (
7
7
Abschn. 4.16), BIF (
7
Abschn. 5.2), orogene
Abschn. 5.9).
Goldadern (
7
Abschn. 4.2) und Goldseifen (
7
Kissenlaven und große Lavaströme aus Komatiit sind vor allem
in den Grünsteingürteln aus dem Archaikum sehr häufig. Im
Proterozoikum entstanden weniger Komatiite, während es aus
noch jüngerer Zeit nur ein einziges Vorkommen gibt.
In manchen Komatiiten gibt es Nickellagerstätten, die auch
etwas Kupfer und zum Teil auch PGE enthalten. Die Lagerstätten
sind zwar typischerweise um mehrere Größenordnungen kleiner
Kasten 3.12 Die Welt im Archaikum
»Die Gegenwart ist der Schlüssel für die Vergangenheit.«
(Charles Lyell)
Dass in der Vergangenheit dieselben Prozesse abliefen, wie
es in der Gegenwart der Fall ist, war eines der wichtigsten
Dogmen der Geologie. Doch je weiter wir in der Geschichte
der Erde zurück gehen, desto weniger trifft dieses Dogma zu.
Im Archaikum, dem ältesten Zeitabschnitt, aus dem Gesteine
erhalten sind (vor 3,8 bis 2,5 Milliarden Jahren), unterschied
sich die Erde stark von der heutigen. Die Erde war noch deut-
lich heißer als heute und die Plattentektonik lief schneller und
etwas anders ab. An Hotspots und Mittelozeanischen Rücken
waren die Schmelzgrade zum Teil so hoch, dass ultrabasische
Magmen wie Komatiite entstehen konnten. Beim Abtauchen
in eine Subduktionszone konnte ozeanische Kruste direkt
aufgeschmolzen werden, sodass nicht die für heutige Sub-
duktionszonen typischen Magmen entstanden, sondern
plagioklasreiche Plutonite ( Tonalit, Trondhjemit, Granodiorit).
Möglicherweise gab es auch Arten von vertikaler Tektonik wie
Diapire und »Sagduktion«, die es heute nicht mehr gibt.
Die ersten Kontinente, die heute noch als sogenannte Kratone
erhalten sind, entstanden und wuchsen im Archaikum.
Ihre Embryonen hatte der starke Magmatismus über Mantel-
diapiren und an Subduktionszonen gebildet, die schnelle
Plattenbewegung sorgte dafür, dass die Ketten von Tiefsee-
bergen und Inselbögen miteinander kollidierten. Das Ergebnis
sind die sogenannten Grünsteingürtel aus (niedrig meta-
morph überprägten) Vulkaniten, Plutoniten und Sedimenten,
wie zum Beispiel der Abitibi-Grünsteingürtel (
Kasten 4.27).
Wo durch Erosion ein tieferer Teil der Kruste freigelegt worden
ist, gibt es stattdessen Gneise und (hochgradig metamorphe)
Granulite.
Im Archaikum traten auch die ersten Lebensformen wie
Cyanobakterien auf. Durch Fotosynthese gaben diese Einzeller
Sauerstoff ab, was die ursprünglich lebensfeindliche reduzierte
Atmosphäre langsam veränderte und erst die Bedingungen für
höhere Lebensformen schuf. Dieser Sauerstoff spielte zugleich
eine wichtige Rolle für die Entstehung von Bändereisenerzen
(
7
Abschn. 5.2).
7
