Geology Reference
In-Depth Information
Kasten 4.13 Stockwerk, massive und versprengte Erze
Wenn im Zusammenhang von Lagerstätten von Stockwerk
(engl. stockwork oder stringer zone ) die Rede ist, hat dies nichts
mit einer Etage zu tun. Gemeint ist ein fein verästeltes Netz-
werk aus Adern, das im Anschnitt wie die Äste eines Baums
aussieht. Es handelt sich um die Risse, in denen das hydro-
thermale Wasser aufsteigen konnte. Ein Stockwerk ist typisch
für einen Kupferporphyr oder den unteren Bereich einer
VMS-Lagerstätte.
Oft wurden nur Haarrisse und Poren des (in der Regel stark
alterierten) Nebengesteins mit Sulfiden aufgefüllt. Das Gestein
ist dann ein Erz mit geringem Metallgehalt, im Englischen als
»disseminated ore« bezeichnet, was »gesprenkelt« übersetzt
werden kann. Im Deutschen wird entweder eingedeutscht
»disseminiertes Erz«, die Übersetzung »versprengtes Erz« oder
der Begriff »Imprägnationserz« benutzt. Versprengte Erze
sind das Haupterz von Kupferporphyr-Lagerstätten. Auch in
VMS- und SEDEX- und anderen Lagerstätten kann es verspreng-
te Erze geben.
Große Erzkörper, die fast ausschließlich aus Sulfiden bestehen,
werden als massives Erz oder massives Sulfid bezeichnet.
Sie sind typisch für VMS-, SEDEX- und manche magmatische
Lagerstätten.
Zentrum kaum vererzt, weil die Temperatur dort zu hoch war,
sodass die Erzzone glockenförmig ist. Im Zusammenhang mit
Kupferporphyren entstehen oft noch weiterer Lagerstätten, ins-
besondere hochsulfidierte epithermale Adern (siehe oben), Kor-
dilleren-Typ polymetallische Gänge und manchmal Skarne
( 7 Abschn. 4.9 ) und Mantos ( 7 Abschn. 4.8 ).
Eigentlich enthält Granit deutlich weniger Kupfer als ein
Basalt. Dass die größten Kupferlagerstätten trotzdem im Zusam-
menhang mit fraktionierten Magmen entstehen, liegt daran, dass
es hier zu einer effektiven hydrothermalen Mobilisierung des
Kupfers aus einem sehr großen Magmavolumen kommt, das in
einem vergleichsweise kleinen Volumen wieder ausgefällt wird.
Die Entstehungsgeschichte beginnt bereits bei der in der Sub-
duktionszone abtauchenden ozeanischen Platte. Die alterierten
Basalte der ozeanischen Kruste werden mit zunehmender Tiefe
in Hochdruckgesteine wie Blauschiefer und schließlich Eklogite
umgewandelt. Der darunter klebende lithosphärische Mantel,
der eventuell teilweise zu Serpentinit hydratisiert ist, wird zu
wasserfreiem Peridotit umgewandelt. Bei diesen metamorphen
Reaktionen werden große Mengen an Wasser freigesetzt, das in
den darüberliegenden Mantel aufsteigt. Dieses Wasser enthält
gelöste Stoffe, die aus dem Basalt und den in geringerer Menge
subduzierten Sedimenten stammen und den Mantel metasoma-
tisch anreichern. Sicherlich tragen auch subduzierte Lagerstätten
wie Zypern-Typ VMS ( 7 Abschn. 4.16 ) und Manganknollen
( 7 Abschn. 5.6 ) ihren Teil zur gelösten Fracht bei.
Der keilförmige Mantel über der abtauchenden Platte ist heiß
genug, um bei Anwesenheit von Wasser teilweise aufzuschmel-
zen. Es entsteht Basaltmagma, das sich von anderen Basalten
durch einen hohen Wassergehalt und die Anreicherung der vom
Wasser mitgelieferten Elemente unterscheidet. Dieses Magma
steigt in die Kruste auf. Da kontinentale Kruste eine ähnliche
Dichte hat, bleibt ein Teil des Magmas unter der Kruste stecken
und kühlt zu einem Gabbro ab ( underplating ) - kann aber gleich-
zeitig geringe Mengen der Unterkruste zu Granitmagma auf-
schmelzen, das sich wiederum mit dem Basaltmagma vermi-
schen kann. Das Basaltmagma entwickelt sich durch Fraktio-
nierung ( 7 Abschn. 3.1.1 ) zu einer saureren Zusammensetzung
(Gabbro zu Diorit zu Granodiorit zu Granit) und steigt weiter
auf. Während der Fraktionierung kommt es immer wieder zur
Vermischung mit weniger fraktionierten Schmelzen und gerin-
gen Mengen an Krustenschmelzen. Während der Fraktionierung
nimmt der Wassergehalt der Restschmelze immer weiter zu.
Große Mengen dieser Magmen bleiben in einer Tiefe von einigen
Kilometern stecken und kühlen dort zu einem Pluton ab. Es ent-
steht ein Batholith, ein Körper aus unzähligen Plutonen, die sich
gegenseitig intrudiert haben. Ein kleinerer Teil der Magmen er-
reicht die Erdoberfläche und baut die explosiven Stratovulkane
der Subduktionszone auf.
So weit der ganz normale Magmatismus einer Subduktions-
zone. Für uns ist noch wichtig, dass unser Magma einen hohen
Gehalt an Schwefel haben muss und relativ oxidiert sein sollte, der
Schwefel also überwiegend als Sulfat enthalten ist. Dadurch wird
verhindert, dass unsere Metalle und der Schwefel schon zu Beginn
der Fraktionierung durch Kristallisation von Sulfiden oder durch
Entmischung einer Sulfidschmelze ( 7 Kap. 3 ) aus dem Magma
entfernt werden. Eine relativ neue Erkenntnis ist, dass es als Zwi-
schenschritt trotzdem zu einer Entmischung einer Sulfidschmel-
ze kommen kann (Halter et al. 2002, 2005, Nadeau et al. 2010),
allerdings erst bei fortgeschrittener Fraktionierung in einem
Pluton in geringer Tiefe. Dabei fraktionieren Kupfer und Gold
sehr effektiv in die Sulfidschmelze. Selbst wenn weiteres (weniger
fraktioniertes) Magma in den Pluton eindringt, kann die Sulfid-
schmelze darin enthaltene Metalle und Schwefel geradezu auf-
saugen. Die Metalle werden dadurch vorkonzentriert, später lösen
sich diese Sulfide im hydrothermalen Wasser vollständig auf.
Auch die Dicke und Art der Kruste spielen eine Rolle. An
einem jungen Inselbogen können die Basaltschmelzen fast un-
gehindert bis zur Erdoberfläche aufsteigen und es kommt nur zu
minimaler Fraktionierung, die nicht zu einer Entstehung von
Kupferporphyren ausreicht. Wesentlich stärker ist die Fraktio-
nierung bei der Subduktion unter einen Kontinent, insbeson-
dere, wenn dieser durch lange anhaltenden Magmatismus und
durch Überschiebungen eine sehr dicke Kruste hat wie im Fall
der Anden. Bei einem Inselbogen, der schon lange aktiv ist, hat
sich bereits eine Art kontinentale Kruste gebildet. Unter Umstän-
den kann auch hier ein Kupferporphyr entstehen, typischerweise
mit einem hohen Goldgehalt.
Früher stellte man sich vor, dass ein Kupferporpyhr unter
einem Vulkan entstehe. Inzwischen ist klar, dass es sich eben nicht
Search WWH ::




Custom Search