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Was genau an der Quelle passiert, hängt von der Dichte
des Fluids ab und damit von seiner Temperatur und der Menge
der gelösten Stoffe. Ist das Fluid schwerer als das Meerwasser,
sammelt es sich in Senken an, ein Beispiel ist die Atlantis-II-
Senke im Roten Meer (siehe unten). Ist es leichter, entstehen die
im Folgenden besprochenen Schwarzen Raucher. Aber auch
unterhalb des Meeresbodens werden bereits Erze ausgefällt, in
den Klüften, in denen das Wasser aufsteigt, und in den Poren des
Nebengesteins, das im Extremfall vollständig ersetzt wird.
4.15.1
Schwarze
Raucher
Dem Tiefsee-U-Boot Alvin gelang 1977 eine spektakuläre Ent-
deckung: An einem Mittelozeanischen Rücken, der im Pazifik
etwas nördlich der Galápagos-Inseln verläuft, fanden sich in
2500 m Wassertiefe merkwürdige heiße Quellen, die wie rau-
chende Fabrikschornsteine aussehen. An diesen siedelt eine Ge-
meinschaft aus Lebewesen, die vollkommen ohne Licht auskom-
men: hitzeliebende Mikroben, Röhrenwürmer, Muscheln, See-
sterne und Krabben (Corliss et al. 1979). Damit hatte man
das rezente Pendant zu VMS-Lagerstätten gefunden. Solche
»Schwarze Raucher« (engl.
black smoker
) wurden seither in der
Tiefsee in allen Ozeanen gefunden (
.
Abb. 4.54
,
.
Abb. 4.55
,
.
Abb. 4.56
). Die meisten befinden sich an den Mittelozeani-
schen Rücken (siehe auch
7
Kasten 3.7
) und dort vor allem an
Verwerfungen in den zentralen Gräben, in denen es Dehnung
und einen starken Magmatismus gibt. Ihre Hydrothermalsyste-
me spielen eine wichtige Rolle bei der Abkühlung neu gebildeter
ozeanischer Kruste, da sie effektiv Wärme abtransportieren. Es
gibt aber auch Schwarze Raucher in submarinen Gräben mit
kontinentaler Kruste, weitere in den Backarc-Becken von Insel-
bögen und wieder andere an aktiven Tiefseebergen (typischer-
weise in einer Caldera) an Hotspots, Inselbögen und an Mittel-
ozeanischen Rücken abseits der zentralen Achse (Hannington et
al. 2005).
Das austretende Wasser ist extrem heiß. Typisch ist eine Tem-
peratur zwischen 300 und 350 °C, es kann aber bis zu 400 °C
erreichen. Das ist nur möglich, weil der enorme Wasserdruck
der Tiefsee ein Verdampfen verhindert. In weniger als 1500 m
Wassertiefe gibt es keine Schwarzen Raucher, stattdessen geht die-
se Art hydrothermaler Aktivität in epithermale (
7
Abschn. 4.3
)
und »porphyrische« (
7
Abschn. 4.4
) Systeme über, wie sie auch an
Land vorkommen (Large et al. 2001).
Beim Kontakt mit dem 2 °C kalten Wasser der Tiefsee fällt die
gelöste Fracht schlagartig aus. Die Erzschornsteine wachsen
mehrere Zentimeter pro Tag und können ein paar Meter, selten
sogar Dutzende Meter hoch werden, bevor sie kollabieren. Der
starke Temperaturabfall bedingt dabei eine Zonierung auf engs-
tem Raum. Das heiße Innere der Schornsteine besteht über-
wiegend aus zonierten Fe-Cu-Zn-Sulfiden (siehe
.
Tab. 4.7
),
während an der kühlen Außenseite und an den Spitzen von
hohen Schornsteinen vor allem Anhydrit und Baryt abgelagert
werden (das Sulfat stammt aus dem Meerwasser), die fein ver-
teiltes Sulfid und amorphes SiO
2
enthalten. Anhydrit wird oft
später wieder aufgelöst und durch neu ausgefällte Minerale er-
setzt.
Abb. 4.54
Schwarze Raucher sind heiße Quellen in der Tiefsee,
aus deren Wasser große Mengen an Sulfiden und anderen Stoffen
ausfallen, die als »Rauchfahne« über den »Kaminen« aufsteigen.
© NOAA.
Abb. 4.55
Aufgesägtes Stück eines Schornsteins (22 cm lang) von
Schwarzen Rauchern im Marianengraben. Das dunkle Innere
ist überwiegend Chalkopyrit, das graue Äußere besteht aus Pyrit,
Sphalerit und Baryt. © NOAA.
