Hydrothermale Lagerstätten - Die Welt der Rohstoffe - page 170

erloschener und erodierter Vulkan

Alteration und Erzbildung
an der Spitze des Stocks

episodisches Entmischen
von Wasser löst wiederholten
Aufstieg eines „Granitstocks“
aus, zusammen mit
Wasser

Pluton erstarrt von den
Rändern aus nach innen

5 km

Abb. 4.25 Starke Erosion verringert den Druck in einem in der Tiefe steckenden Granitpluton. Das kann eine episodische Freisetzung von
großen Mengen magmatischer Fluide auslösen. Diese steigen zusammen mit Magma in die höchsten Bereiche des Plutons auf, zum Beispiel
in kuppelförmige Auswüchse. Dort kommt es zum hydraulischen Zerbrechen des Nebengesteins und zu einem fortgesetzten Aufstieg
von Magma und Fluiden als Granitstock. Bei kompressiver Tektonik bleibt das Magma stecken und es kommt nicht zu einem Vulkanaus-
bruch. Stattdessen führen die Fluide an der Spitze des Granitstocks zu Alteration und zur Erzbildung. Mit großen Zeitabständen wiederholt
sich dieser Prozess und ein neuer Stock steigt innerhalb des älteren auf, wobei jeweils noch nicht erstarrte Partien des Plutons angezapft
werden. Ältere Plutone sind rot dargestellt. Frei nach Sillitoe 2010.

um den normalen Subduktionszonen-Vulkanismus handelt,
denn zum einen würde an einem Vulkan ein Großteil des Schwe-
fels als gasförmiges SO 2 verloren gehen, zum anderen muss unser
Magma unterwegs stecken bleiben, obwohl genug Wasser ent-
mischt wird, das normalerweise zum Aufschäumen und damit zu
einer explosiven Eruption führen würde. Wir benötigen daher
eine Phase mit kompressiver Tektonik, die den aktiven Vulka-
nismus verhindert. Häufig wird der Wechsel auf kompressive
Tektonik als entscheidender Auslöser angenommen. Tatsächlich
kommen Kupferporphyre zusammen mit großen Mengen von
Vulkangesteinen vor, die aber bereits vorher eruptierten. Gleich-
zeitig oder kurz nach der Intrusion eines Kupferporphyrs hat es
hingegen höchstens kleine Eruptionen gegeben, bekannt sind
Lavadome und Maare.
Die kompressive Tektonik hat noch einen weiteren Effekt: Es
kommt zu Überschiebungen und damit wird die Kruste dicker.
Diese erfährt einen stärkeren Auftrieb, was zu einer schnellen
Hebung führt, welche wiederum eine stärkere Erosion auslöst
( . Abb. 4.25 ) .
Das alles hat Auswirkungen auf einen teilweise erstarrten
Pluton, egal ob es sich um Diorit, Granodiorit, Granit oder
Monzonit handelt. Die schnelle Erosion des überlagernden
Gesteins verringert den Druck (alternativ passiert das durch
den Flankenkollaps eines großen Vulkankegels), was zu einer
Freisetzung von großen Mengen magmatischer Fluide aus der
Restschmelze führt. Diese Fluide bestehen überwiegend aus
Wasser, aber auch SO 2 , H 2 S, CO 2 , HF sowie gelöstem Salz und
Metallen (überwiegend als Chloridkomplexe). Eventuell vor-
handene Sulfidschmelzen oder magmatische Sulfide werden
vom Wasser aufgelöst.

Das Wasser steigt zusammen mit etwas Magma auf und führt
zum plötzlichen hydraulischen Zerbrechen des Nebengesteins
im Dach des Plutons. Am stärksten ist dieser Effekt in kuppel-
förmigen Auswüchsen des Plutons. Hier beginnt der Aufstieg
eines fingerförmigen Körpers aus Magma und großen Mengen
von Wasser, der als eine Art Überdruckventil fungiert. In einer
Tiefe von 1-4 km unter der Erdoberfläche bleibt er stecken und
das Magma erstarrt zu einem »Granitstock«, während weiterhin
Wasser aus dem tieferen Pluton strömt.
Im oberen Teil des »Porphyrstocks« ist der Druck so gering,
dass sich das Wasser in eine flüssige und salzreiche Phase und
eine Dampfphase mit geringem Salzgehalt aufteilt. Erze werden
dabei noch nicht ausgefällt, aber es kommt zu einer Fraktio-
nierung der Metalle: Eisen, Zink, Blei, Mangan und Molybdän
gehen bevorzugt in das flüssige Salzwasser, während Kupfer,
Gold, Silber, Arsen, Antimon, Tellur und Bismut bevorzugt in die
Dampfphase gehen, zusammen mit SO 2 , H 2 S, SO 2 und HF. Im
Dampf ist die Konzentration von Metallen aufgrund der gerin-
gen Dichte zwar geringer als in der heißen Sole, aber dafür haben
wir es mit einer wesentlich größeren Mengen Dampf zu tun. Der
Druck und damit die Tiefe wirken sich an dieser Stelle auf das
Cu/Au-Verhältnis aus (Murakami et al. 2010). Aufgrund der ge-
ringen Dichte steigt der Dampf weiter auf, das schwerere Salz-
wasser bleibt zurück. Die Fluide reißen durch hydraulisches Zer-
brechen der Gesteine unzählige Risse auf, durch die sie auch in
das Nebengestein eindringen. Manchmal ist über der Intrusion
das hydraulische Zerbrechen so intensiv, dass eine Brekzie aus
Gesteinsbruchstücken, Gesteinsmehl und hydrothermal abge-
schiedenem Zement entsteht - die in manchen Fällen danach als
bevorzugter Ort der Vererzung dient.