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mensetzung des Fluids den Solen ähnelt, die aus Ölfeldern be-
kannt sind und die typisch für Sedimentbecken sind. Anhand
von Flüssigkeitseinschlüssen konnte gezeigt werden, dass in den
Revieren Tri-State und Northern Arkansas nacheinander unter-
schiedliche Fluide ankamen: erst eine metallarme Sole, die Do-
lomit ausfällte, dann eine metallreiche Sole mit der Ausfällung
der Erze und anschließend wieder eine metallarme Sole, die Kal-
zit ausfällte. Offensichtlich stammen diese Fluide aus unter-
schiedlichen Bereichen des Sedimentbeckens (Stoffell et al. 2008).
Als Auslöser für die Ausfällung wird oft eine Mischung mit
einem anderen Fluid angenommen, insbesondere mit dem For-
mationswasser der Sedimente (Stoffell et al. 2008, Wilkinson et
al. 2005, Pfaff et al. 2010). Dabei kommt es zur schlagartigen
Veränderung von pH, Temperatur und Sauerstoffgehalt. Der
Schwefel stammt vermutlich überwiegend aus dem Sulfat des
Formationswassers, das während oder vor der Vermischung re-
duziert wird. Vielleicht wurde in manchen Fällen die Ausfällung
stattdessen durch die Auflösung von Karbonaten und die damit
einhergehende Veränderung des pH-Wertes ausgelöst.
In manchen Lagerstätten gibt es Hinweise darauf, dass sulfat-
reduzierende Bakterien eine mehr oder weniger große Rolle ge-
spielt haben (Pfaff et al. 2011). Das gilt insbesondere für die iri-
schen Vorkommen, die wohl durch Wassermischung in geringer
Tiefe entstanden sind (Wilkinson et al. 2005). In anderen Fällen
wurde das Sulfat wohl weitgehend durch Reaktion mit organischer
Substanz reduziert. Es ist sogar denkbar, dass im Kalkstein enthal-
tenes Kerogen (
7
Abschn. 6.2
) durch die Hitze des hydrothermalen
Wassers erhitzt wird und gasförmiges CH
4
entsteht, das wiederum
Sulfat zu H
2
S reduziert (Andersson 2008). Wie bei Gasfeldern
könnte sich in einer Falle eine Mischung aus CH
4
und H
2
S ansam-
meln. Trifft das hydrothermale, metallreiche Wasser auf das Gas,
kommt es zur Übersättigung und Ausfällung. Bei einem CH
4
-rei-
chen Gas wird zunächst Sulfat aus dem Wasser reduziert, was re-
lativ langsam vor sich geht und zu einem langsamen Wachstum
von grobkörnigem Sphalerit führt. Ist das Gas bereits H
2
S-reich,
ist das Wasser sofort stark übersättigt und es entsteht feinkörniger
Sphalerit. Dieses Modell könnte schichtförmige MVT-Lagerstät-
ten in Strukturen erklären, die Gasfallen ähneln.
Leider ist es nicht leicht, die Erze zu datieren und die Ergeb-
nisse sind nicht immer eindeutig. Laut Leach et al. (2001) sind
fast alle MVT-Lagerstätten in zwei Zeitspannen entstanden, die
wichtigen Gebirgsbildungen entsprechen. Die meisten entstan-
den im Zeitraum vom Devon bis zum Perm, als der Superkonti-
nent Pangäa durch die variszische (Europa) und akadische
(Nordamerika) Gebirgsbildung entstand. In der zweiten Zeit-
spanne, Kreide bis Tertiär, entstanden Lagerstätten im Zusam-
menhang mit den alpidischen Gebirgen (z. B. Oberschlesien im
Vorland der Karpaten) beziehungsweise mit der laramidischen
Gebirgsbildung der kanadischen Rocky Mountains. Erstaunlich
ist, wie wenige MVT im Präkambrium entstanden sind. Mög-
licherweise lag das am geringeren Sulfatgehalt des Meerwassers
oder daran, dass die damaligen Karbonatgesteine aus Stromato-
lithen aufgebaut und weniger permeabel waren.
Offensichtlich spielt es keine Rolle, ob das Gebirge durch die
Kollision zwischen zwei Kontinenten, an einer Seitenverschie-
bung mit Kompression, durch Subduktion ähnlich der Anden
oder durch Kollision eines Inselbogens mit einem passiven Kon-
Abb. 4.48
Erz aus der MVT-Lagerstätte Nanisivik (Baffin Island,
Kanada) mit Sphalerit (dunkelgrau), Pyrit (gelblich) und Dolomit
(weiß). © Mike Beauregard.
minerale vor. Auch Indium, Germanium, Gallium und Kad-
mium werden in manchen Fällen gewonnen. Die Sulfide sind
grob- bis feinkörnig und können massiv oder versprengt sein.
Typisch ist sogenannte Schalenblende (
7
Kasten 4.21
). Überwie-
gend handelt es sich um eine Verdrängung des Karbonatgesteins.
Manchmal wurden auch vorhandene Hohlräume wie Risse oder
ganze Höhlensysteme verfüllt. Die einzelnen Lagerstätten sind
vergleichsweise klein, meist kommen aber viele davon in einem
kleinen Gebiet vor. Das Bergbaurevier Upper-Mississippi-Valley
umfasst zum Beispiel rund 400 Einzellagerstätten mit jeweils
0,2-3 Mt Erz.
Eine wichtige Rolle für die Fokussierung des Wasserstroms
und den Ort der Ausfällung spielen Gesteine unterschiedlicher
Permeabilität. Wichtig sind zum Beispiel sogenannte Fazies-
grenzen der ehemaligen Karbonatplattform, insbesondere zwi-
schen Riffhang, Riff beziehungsweise Lagune, die jeweils aus
Gesteinen unterschiedlicher Permeabilität aufgebaut sind. In
einigen Fällen befinden sich die Erze in Lösungs- und Einsturz-
strukturen. Zum Teil handelt es sich dabei um ehemalige Karst-
systeme, in anderen Fällen sind sie wohl erst kurz vor oder wäh-
rend der Erzbildung durch hydrothermale Fluide entstanden.
Typisch sind auch Adern in den Scharnieren zwischen Verwer-
fungen, insbesondere Abschiebungen oder Seitenverschiebun-
gen. Auch unter einer überlagernden Tonschicht kann es zur
Lagerstättenbildung kommen. In Tunesien befinden sich MVT-
Lagerstätten über Salzdomen in Strukturen, die ähnlich wie eine
Ölfalle funktionieren. Generell befinden sich alle Lagerstätten
eines Reviers innerhalb derselben Gesteinsschicht (schichtge-
bunden), während die einzelnen Lagerstätten die entsprechende
Schicht meistens durchschneiden. Es gibt aber auch schichtför-
mige Erzkörper.
Das hydrothermale Wasser ist typischerweise eine Sole
(Na-Ca-Cl mit 10-30 % Salzgehalt), in der Metalle als Chlorid-
komplexe transportiert werden. Oft spricht das Cl-Br-Verhältnis
der Flüssigkeitseinschlüsse dafür, dass es sich um eine Sole han-
delt, die direkt aus einem teilweise evaporierten Meerbecken
stammt und nicht um unterwegs aufgelöste Evaporite. Die Tem-
peratur des Fluids kann sehr unterschiedlich sein (zwischen 75
und 200 °C). Viele Forscher weisen darauf hin, dass die Zusam-
