Hydrothermale Lagerstätten - Die Welt der Rohstoffe - page 173

Sehr positiv wirkt sich aus, wenn im Nebengestein Schichten
von Kalkstein oder Dolomit vorhanden sind. In diesem Fall bil-
den sich Skarne ( 7 Abschn. 4.9 ), die aus deutlich hochwertigeren
Erzen bestehen als der eigentliche Kupferporphyr. Etwas weiter
entfernt, wenn saures hydrothermales Wasser fokussiert aus
einem Riss in den Kalkstein strömt, kann es auch zu einer voll-
ständigen Verdrängung des Kalksteins mit massiven Zn-Pb-Ag-
Cu-Sulfiden kommen (»Chimney« oder »Manto«, 7 Abschn. 4.8 ).
Gabbro und andere Gesteine, die viel Fe 2+ enthalten, begüns-
tigen als Nebengestein ebenfalls einen hohen Erzgrad. Das liegt
daran, dass im Wasser gelöstes Sulfat bei der Alteration des Ge-
steins durch Oxidation des Eisens zu Sulfid reduziert wird.
Über dem Kupferporphyr zieht sich der aufsteigende über-
kritische »Dampf« zusammen und entwickelt sich auf dem Weg
zur Erdoberfläche zu einem aggressiven, sauren und oxidierten
Fluid. Dieses führt zu einer extremen Alteration, der sogenann-
ten Argillisierung und Silizifizierung ( 7 Kasten 4.14 ). Die Ge-
steine werden dabei weitgehend zu Tonmineralen umgewandelt,
stellenweise bildet sich, wenn selbst Aluminium gelöst wird,
ein blasenreiches Gestein, das fast nur aus SiO 2 besteht. Dieser
Bereich wird als »Hutzone« (engl. lithocap ) bezeichnet, typisch
sind weiche, bunt gefärbte Hügel. Manchmal umgeben sie einen
etwas älteren Lavadom. In dieser »Hutzone« kann es zur Ausfäl-
lung von Gold in Poren und Adern kommen: die epithermalen
hochsulfidierten Lagerstätten ( 7 Abschn. 4.3 ). Nach unten hin
werden die Adern silber- und kupferreicher und gehen in poly-
metallische Gänge vom Kordilleren-Typ über. Außerhalb der
Hutzone gibt es nahe der Oberfläche noch epithermale Systeme,
die überwiegend aus erhitztem Grundwasser und nur geringen
Anteilen an magmatischen Fluiden gespeist werden.
Üblicherweise besteht ein Kupferporphyr nicht aus einem
einzigen »Granitstock«, sondern aus mehreren, die nacheinan-
der jeweils im Zentrum der älteren Stöcke aufgestiegen sind und
deren Alteration und Vererzung alles Ältere überprägt. Die zeit-
lichen Abstände sind recht groß: Die Aktivität kann sich über
Hunderttausende oder gar mehrere Millionen Jahre hinziehen.
Ein großer Pluton kühlt nicht nur sehr langsam ab, es kann auch
zum Eindringen von weiterem Magma in einen nicht vollständig
erstarrten Pluton kommen. Ein Pluton erstarrt von den Rändern
aus ins Innere hinein, daher startet das Gemisch aus Wasser und
Schmelze, das als Stock aufsteigt, zunehmend aus dem Inneren
des Plutons. Oft erfolgten die stärkste Alteration und Erzbildung
durch die zeitlich mittleren Stöcke. Da jedes Mal auch in den
älteren Stöcken neue Adern entstehen, enthält der älteste Stock
tendenziell am meisten Metalle. In vielen Fällen hat die Erosion
zwischenzeitlich die Erdoberfläche »tiefer gelegt«, daher bleibt
der Stock relativ zu den älteren in größerer Tiefe stecken, was die
Zonierung verschiebt.
Häufig gibt es einen Cluster von mehreren Kupferporphyr-
stöcken, in anderen Fällen ist ein einziger riesiger Stock ent-
standen. Manchmal handelt es sich nicht um runde oder ovale
Stöcke, sondern um einen Schwarm von Granitgängen. Diese
Geometrie wird von der jeweiligen tektonischen Situation be-
stimmt. Fast immer sind die Stöcke entlang von großen Seitenver-
schiebungen aufgestiegen, insbesondere dort, wo diese sich mit
anderen Verwerfungen kreuzen und es trotz vorherrschender
Kompression zu lokaler Dehnung kommen kann. In der Ataca-

Abb. 4.28 Erz mit Chalkosin (Kupferglanz) aus einem Kupfer-
porphyr in Chile. © F. Neukirchen / Mineralogische Sammlungen
der TU Berlin.

Während das System abkühlt, kommt es zu einer starken
Alteration des »Granitstocks« und des Nebengesteins durch Re-
aktion mit den Fluiden ( 7 Kasten 4.14 ) und gleichzeitig in Poren
und Rissen zur Ausfällung von Sulfiden wie Pyrit, Chalkopyrit
und Bornit (sowie Chalkosin ( . Abb. 4.28 ), Digenit, Molybdänit
und andere Sulfide). Genau genommen entsteht bei hoher Tem-
peratur ein Sulfid mit einer Zusammensetzung zwischen Chal-
kopyrit und Bornit, das beim Abkühlen zu beiden Mineralen
entmischt. Gold kann in Bornit und im geringeren Grad in Chal-
kopyrit gemischt sein, es kommt außerdem gediegen als mikro-
skopisch kleine Körnchen vor. Der »Granitstock« besteht nach
der sogenannten Kalimetasomatose fast nur noch aus Kalifeld-
spat und Biotit. Bei abnehmender Temperatur beziehungsweise
in größerer Entfernung ersetzen Chlorit, Serizit und andere
Minerale die ursprünglichen Gesteine.
Nacheinander entstehen während der Alteration unzählige
bei unterschiedlicher Temperatur gebildete Äderchen, die sich
gegenseitig durchschlagen und unterschiedlich zusammen-
gesetzt sind. Die frühesten und am höchsten temperierten Adern
enthalten noch keine oder nur wenig Sulfide, während über eine
große Temperaturspanne hinweg Sulfide überwiegen. Welche
Sulfide das sind, verändert sich mit der Zeit und variiert auch
noch in unterschiedlichen Bereichen der Lagerstätte, sodass
Zonen entstehen, die an unterschiedlichen Metallen angereichert
sind. Dabei kann es auch zur Remoblisierung älterer Sulfide
kommen, was ebenfalls zu lokaler An- oder Abreicherung der
Metalle führt - und beispielsweise Auswirkungen auf den Gold-
gehalt hat (Kesler et al. 2002).
Wie weit die Vererzung in das Nebengestein der Umgebung
reicht, hängt auch davon ab, wie wasserdurchlässig es ist. In der
Regel handelt es sich überwiegend um Vulkanite, einschließlich
poröser Tuffe. Da es wünschenswert ist, dass die Metalle auf ein
kleines Volumen konzentriert sind, sollte das Nebengestein mög-
lichst wasserundurchlässig sein. Andererseits kann ein kleines
Volumen poröser Gesteine zu einer Konzentration der Metalle
führen. Manchmal passiert dies in den gerade erst hydraulisch
gebildeten Brekzien, ein spektakuläres Beispiel ist El Teniente
( 7 Kasten 4.15 ).