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Abb. 4.53
Diskordanzlagerstätten befinden sich in proterozoischen Gesteinen, knapp über oder knapp unter der Diskordanz zwischen etwas
jüngeren Sedimenten und den älteren Metasedimenten. Hier zwei Beispiele aus dem Athabasca-Becken (Kanada): a) Key Lake und b) Cigar
Lake. Nach Jefferson et al. 2007.
4.15 Hydrothermale Systeme
am Meeresboden (Einführung)
höheren Erzgrad auf - meist im Prozentbereich, in einzelnen
Fällen sogar mehr als 20 % U
3
O
8
. Die wichtigsten Diskordanz-
lagerstätten befinden sich im südöstlichen Teil des Athabasca-
Beckens (Saskatchewan, Kanada) und im Alligator River District
(Nordterritorium, Australien). Sie finden sich in proterozoischen
Gesteinen, knapp über oder knapp unter der Diskordanz zwi-
schen flach liegenden »jungen« Sandsteinen (mittelprotero-
zoisch in Kanada, wenig älter in Australien) und dem darunter-
liegenden Grundgebirge aus verfalteten altproterozoischen
Metasedimenten (Schiefer usw.) und archaischen Graniten be-
ziehungsweise Gneisen. Ihr durchweg hohes Alter liegt daran,
dass in der Frühzeit der Erde das inkompatile Uran aus dem
Erdmantel in der Kruste landete.
Das Uran wurde vor allem aus den Graniten oder Gneisen
(Hecht & Cuney 2000) ausgelaugt. Zur Ausfällung von Pech-
blende kam es wohl durch eine Redoxreaktion mit Grafit, der
in den Metasedimenten verbreitet ist (Jefferson et al. 2007).
Auch die Mischung mit dem Formationswasser der Sedimente
kann eine Rolle gespielt haben (Derome et al. 2005). Eine weitere
mögliche Reaktion ist die gleichzeitige Oxidation von Fe
2+
und Ausfällung von Hämatit. Die Erze befinden sich entlang
der Fluidpfade, insbesondere an Verwerfungen und Brekzien
innerhalb der grafithaltigen Metasedimente und dort, wo diese
Verwerfungen auf den Sandstein treffen. Sie sind von einem
Alterationshalo umgeben. Die höchsten Erzgrade sind die
Vorkommen im Sandstein, insbesondere Cigar Lake und
McArthur River im Athabasca-Becken. Am Cigar Lake hat die
Alteration dazu geführt, dass über der Erzzone eine wasser-
dichte Kappe aus Ton liegt. Nach oben geht diese in eine silifizier-
te Alterationszone über, in der zusätzlicher Quarz ausgefällt
worden ist.
Tritt hydrothermales Fluid an einer heißen Quelle am Meeres-
boden aus, vermischt es sich mit kaltem Meerwasser und die
gelöste Fracht fällt schlagartig aus. Auf diese Weise entstandene
Lagerstätten werden als exhalativ (»ausgeatmet«) bezeichnet. Die
Temperatur des Fluids kann deutlich höher sein als in epither
-
malen Systemen und heißen Quellen an Land, weil der Siede-
punkt durch den Wasserdruck erhöht ist. Entsprechend können
größere Mengen an Metallen gelöst sein. Abgelagert werden vor
allem Eisen-, Kupfer-, Blei- und Zinksulfide. In etwas größerer
Entfernung können Manganlagerstätten entstehen, die man
exhalativ-sedimentär nennen könnte (
7
Abschn. 5.5
).
Viele dieser heißen Quellen stehen im direkten Zusammen-
hang mit Vulkanismus, etwa an Mittelozeanischen Rücken oder
Inselbögen, es gibt aber auch solche fernab von Vulkanen in
Sedimentbecken. Im ersten Fall sprechen wir von vulkanogenen
massiven Sulfidlagerstätten, kurz VMS (
7
Abschn. 4.16
), im zwei-
ten Fall von sedimentär-exhalativen Lagerstätten, kurz SEDEX
(
7
Abschn. 4.17
), wobei es einen fließenden Übergang gibt. In
beiden Fällen ist das hydrothermale Wasser ursprünglich Meer-
wasser, das lösliche Stoffe aus dem Meeresboden ausgelaugt hat,
der Vulkanismus war bei den VMS also vor allem die Wärme-
quelle. Für den Metallgehalt spielt natürlich auch eine Rolle, ob
vorwiegend Sedimente, Basalte oder saure magmatische Ge-
steine ausgelaugt worden sind. Im Fall von sauren magmatischen
Gesteinen liegt zum Beispiel oft ein ökonomisch relevanter
Gehalt an Gold vor, das als winzige Körnchen in den Sulfiden
(insbesondere Pyrit) eingeschlossen ist.
