Hydrothermale Lagerstätten - Die Welt der Rohstoffe - page 149

Kasten 4.5 Mineral- und Thermalwasser im Schwarzwald

Das Grundgebirge ist bis in eine Tiefe von mehr als 10 km (bis
zum Übergang von spröder zu plastischer Verformung) von
einem Netz aus Klüften durchzogen, die mit Wasser gefüllt
sind. Das tiefe Grundwasser steigt an vielen Orten im Schwarz-
wald auf und tritt als Mineral- oder Thermalwasser an einer
Quelle zutage (Stober & Bucher 1999a, b). Im Gegensatz zum
flachen Grundwasser, das kaum gelöste Stoffe enthält, ist das
Mineralwasser reich an CO 2 , Ca 2+ , Na + , Mg 2+ und HCO 3 - , also
ein typischer »Sprudel«. Das warme Thermalwasser stammt
aus größerer Tiefe und hat einen noch höheren Gehalt an
gelösten Stoffen, wobei es sich vor allem um Chloride (Salz)
handelt, insbesondere Na + und Cl - . Mischungen beider
Wassersorten kommen im Schwarzwald nicht vor, die hydrau-
lischen Systeme scheinen also getrennt zu sein. Thermalwasser
ist vor allem entlang der Verwerfungen des Oberrheingrabens
zu finden, aber auch in den Graniten. Das liegt nicht an der
magmatischen Wärme, die diese Granite schon lange nicht
mehr haben, vielmehr ermöglichen die Dichte und Orientie-
rung des Kluftnetzes eher einen Aufstieg von Wasser aus gro-
ßer Tiefe, als das im Kluftnetz der Gneise der Fall ist, in denen
typischerweise Mineralwasserquellen zu finden sind.
Das CO 2 des Mineralwassers kommt vermutlich aus größerer
Tiefe, etwa aus dem Erdmantel. In Wasser gelöst, bildet es eine
schwache Säure, die das umgebene Gestein angreift. In Granit
und Gneis ist Plagioklas am anfälligsten für chemische Verwit-

terung. Er wird teilweise durch Tonminerale ersetzt, während
Ca 2+ , Na + , HCO 3 - und SiO 2 im Wasser gelöst werden. Mit zu-
nehmender Tiefe nehmen Na + , SO 4 2- und Cl - als Beitrag von
weniger anfälligen Mineralen wie Kalifeldspat, Glimmer und
so weiter zu, da das Kluftnetz weniger durchlässig ist und
Wasser entsprechend mehr Zeit darin verbringt. Je mehr CO 2
vorhanden ist, desto höher wird im Wasser der Gehalt an ge-
lösten Stoffen. Gleichzeitig wird bei der chemischen Verwitte-
rung Wasser verbraucht, da die gebildeten Verwitterungs-
produkte wie Tonminerale Wasser beziehungsweise (OH) -
einbauen. Auf diese Weise wird die Konzentration im Wasser
indirekt noch erhöht. Aus dem Wasser scheiden sich irgend-
wann schon wieder Minerale wie Zeolithe oder Kalzit aus,
was nicht nur die Zusammensetzung des Wassers verändert,
sondern auch die Kluftwände versiegelt und das Gestein vor
weiterer Alteration schützt.
Die aus einer Tiefe von mehreren Kilometer aufsteigenden
Thermalwässer verdanken ihre Zusammensetzung ebenfalls
der Verwitterung von Plagioklas und Glimmer, was in dieser
Tiefe vor allem Na + und Cl - freisetzt - in mafischen Gesteinen
wie Gabbro oder Amphibolit wären es stattdessen Ca 2+ und
Cl - (Bucher & Stober 2010). Im Fall des Schwarzwaldes wissen
wir aus dem Cl/Br-Verhältnis, dass ein Teil des Salzes schon vor
der Reaktion mit dem Gestein vorhanden war: Es handelt sich
um fossiles Meerwasser.

zu klein für einen großen Tagebau und die Geometrie - schmal
und lang - erschwert unter Tage den Einsatz großer Maschinen.
Die hohen Kosten des Abbaus machen Gänge trotz des hohen
Erzgrades weniger interessant.
An dieser Stelle lohnt es sich, beispielhaft einen genaueren
Blick auf die Gänge des Schwarzwaldes und des Erzgebirges zu
werfen. Der Oberharz ist ein weiteres wichtiges Gebiet mit Blei-
Silber-Zink-Gängen, ähnliche Vorkommen sind in aller Welt
weit verbreitet. Eisen- und Eisen-Mangan-Gänge enthalten
meistens vorwiegend Hämatit, mit mehr oder weniger großen
Mengen oxidischer Manganerze wie Pyrolusit oder Psilomelan.
Es gibt aber auch Gänge, die stattdessen das Eisenkarbonat
Siderit enthalten, beispielsweise im Siegerland. Im Verlauf dieses
Kapitels werden uns weitere hydrothermale Mineralisierungen
in Gängen begegnen.

Fluorit und Baryt, in der Grube Clara bei Oberwolfach werden
diese noch immer abgebaut.
Der Schwarzwald und die Vogesen hoben sich im Tertiär, die
beiden Mittelgebirge sind die gehobenen Schultern des gleich-
zeitig abgesenkten Oberrheingrabens. Dabei wurden die meso-
zoische Sedimentbedeckung des Schwarzwaldes bis auf Reste im
Nordschwarzwald abgetragen und das Grundgebirge wurde frei-
gelegt ( . Abb. 4.6 ). Dieses besteht weitgehend aus Gneis und
Granit und geht auf die variszische Gebirgsbildung (im Devon
und Karbon) zurück. Quer durch den Südschwarzwald zieht sich
eine der Nähte dieser Gebirgsbildung: Die sogenannte Badenwei-
ler-Lenzkirch-Zone besteht aus Sedimenten und Inselbogen-
Vulkaniten, die nach Norden subduziert wurden. Eine weitere
Sutur verläuft weitgehend unter Sedimenten versteckt durch den
Nordschwarzwald bei Baden-Baden.
Wenige Quarzgänge mit Zinn-, Kupfer-, Wolframerzen und
Turmalin entstanden bereits mit dem Eindringen von Granit-
magma in der Spätphase der Gebirgsbildung. Mit der fortge-
setzten Dehnung und Erosion des variszischen Gebirges bildeten
sich über den ganzen Schwarzwald verteilt weitere Quarzadern
(orogene Quarzgänge, 7 Abschn. 4.2 ), die oft Antimonminerale
enthalten, vereinzelt auch Silber, Gold, Bismut oder Uran. Diese
Gänge entstanden durch Abkühlen von heißem Wasser (etwa
240-400 °C), das zuvor bei metamorphen Reak tionen (Baatartsogt
et al. 2007, Staude et al. 2011) freigesetzt worden war.
In der Trias war das variszische Gebirge bereits abgetragen,
zeitweise lagerten Flüsse Sand ab, später drang das Meer ein und

4.1.1 Hydrothermale Gänge im Schwarzwald

Der Schwarzwald mit seinen rund 1000 hydrothermalen Gängen
ist ein gutes Beispiel, weil er gut erforscht und bei aller Vielfalt
relativ übersichtlich ist. Schon die Römer begannen mit dem Ab-
bau von Silbererzen, die Blütezeit des Silberbergbaus folgte im
Mittelalter und endete im 14. Jahrhundert. Nach einer langen
Pause begann der Abbau im 18. Jahrhundert erneut, neben Silber
waren nun auch Zink, Kobalt und Kupfer gefragt. Im 20. Jahr-
hundert ging es schließlich um die einst wertlosen Gangarten