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Pyrit besteht. Diese Zonierung verändert sich bei Temperatur-
schwankungen oder Veränderungen in der Zusammensetzung
des hydrothermalen Fluids (Petersen et al. 2000, Houghton et al.
2004).
Obwohl es an einem solchen Hydrothermalfeld jährlich zur
Ablagerung von etwa 250 t massivem Sulfid kommen kann, sind
diese Hügel in der Regel nur wenige Meter hoch und enthalten
nur ein paar Tausend Tonnen Erz. Einer der größten ist das TAG-
Hydrothermalfeld im Zentralatlantik (Petersen et al. 2000). Sein
Sulfidhügel ist 50 m hoch und hat einen Durchmesser von 200 m.
Mit 4,5 Millionen Tonnen Sulfiderz hat er eine ähnliche
Größenordnung wie typische VMS-Lagerstätten.
Die Hydrothermalsysteme sind oft nur einige Jahrzehnte
lang aktiv und legen vor dem nächsten Puls eine Pause von
einigen Jahrtausenden ein. Da sich die neue ozeanische Kruste
mitsamt den Sulfidhügeln von den Mittelozeanischen Rücken
wegbewegt, werden sie schließlich inaktiv und mit der Zeit mit
Sedimenten bedeckt. Oft gibt es unter aktiven Schwarzen
Rauchern eine Magmakammer in geringer Tiefe (ca. 2-3 km).
Insbesondere das Eindringen von Magma in die Magmakammer
spielt eine Rolle (Wilcock et al. 2009), da im Nebengestein Risse
entstehen, was die Zirkulation von Wasser fokussiert. Auch der
Rand einer Caldera ist gut als Aufstiegsweg von Fluiden geeignet.
Magmatisches Wasser spielt bei Schwarzen Rauchern hinge-
gen kaum eine Rolle, es geht um Meerwasser, das durch Spalten
in den Meeresboden eindringt, sich aufheizt und mit dem Ge-
stein reagiert. Im Basalt entstehen neue Minerale wie Zeolithe,
Chlorit und Epidot, in denen (OH)
-
eingebaut ist, was den
pH-Wert des Wassers absenkt. Andere Stoffe wie Metalle werden
aus dem Gestein ausgelaugt. Im Wasser gelöster Sauerstoff geht
durch die Oxidation von Fe
2+
im Gestein verloren, gleichzeitig
wird das Sulfat des Meerwassers zu Sulfid reduziert. Das Ergeb-
nis ist heißes Wasser, das sauer und sauerstoffarm ist und einen
hohen Gehalt an gelösten Stoffen hat und das über der heißen
Magmakammer wieder aufsteigt.
Die Schwarzen Raucher in Backarc-Becken von Inselbögen
unterscheiden sich von denen an Mittelozeanischen Rücken vor
allem dadurch, dass neben dem Basalt des Ozeanbodens auch
Sedimente und saure Vulkanite ausgelaugt werden. Die ausge-
fällten Erze sind heterogener, mit weniger Eisen und statt-
dessen mehr Zink, Blei, Silber, Gold, Arsen und anderen Me-
tallen und einer entsprechend vielfältigen Liste von Mineralen
(
.
Tab. 4.8
).
Abb. 4.57
Ausbildung einer Zonierung im Erzhügel durch Remobi-
lisierung und Ausfällung. Nach Large 1992.
stark verändert wurde. In den Poren des alterierten Gesteins
können ebenfalls Erze abgeschieden werden.
Die Schornsteine der Schwarzen Raucher stehen auf einem
Hügel aus massivem Sulfiderz (mit geringen Gehalten an Sulfat
und Silikaten), der sich mit der Zeit aus kollabierten Schorn-
steinen, aus der »Rauchfahne« abgesunkenen Sulfidkörnern
und direkt an Ort und Stelle ausgefällten Sulfiden aufbaut. Der
Temperaturgradient im Inneren bewirkt eine Rekristallisation
und ständige Remobilisierung innerhalb dieses Erzkörpers (engl.
zone refining
), der dabei ebenfalls eine temperaturabhängige
Zonierung erfährt (
.
Abb. 4.57
,
7
Kasten 4.24
). Insbesondere
Zink und Blei wandern dabei nach außen in den kühleren Be-
reich, während das heiße Innere immer kupferreicher wird.
Bei sehr hoher Temperatur bildet sich ein Kern, der fast nur aus
Kasten 4.24
» Chalcopyrite Disease«
»Das ist kein Gefüge, sondern eine Krankheit.« Dieser Aus-
spruch gab dem häufig in Sphalerit zu beobachtenden Gefüge
seinen Namen: »Chalcopyrite disease« (Barton & Bethke 1987).
Dabei handelt es sich um feinkörnige oder mikroskopisch
kleine Einschlüsse von Chalkopyrit, die unregelmäßig im
Sphalerit verteilt sind. Sie werden als Verdrängungsreaktion
interpretiert: Hydrothermales Wasser führte Kupfer zu und
reagierte mit eisenhaltigem Sphalerit. Zink wird dabei ent-
fernt. Diese Reaktion ist typisch für VMS-Lagerstätten, in denen
sich durch Remobilisierung von Metallen eine temperaturab-
hängige Zonierung ausbildet.
