Lagerstätten durch Sedimentation und Verwitterung - Die Welt der Rohstoffe - page 238

Kasten 5.5 Snowball Earth

Im Neoproterozoikum hat es vor etwa 650 und etwa 700 Millio-
nen Jahren vor heute offensichtlich zwei Eiszeiten gegeben,
im Vergleich zu denen die Eiszeiten des Quartärs fast gemütlich
warm erscheinen - die Erde war ganz oder zumindest weitge-
hend mit Eis bedeckt und sah aus wie ein riesiger Schneeball
(Hoffman & Schrag 2002). Aus dem Neoproterozoikum
sind Gletschersedimente von mehreren Eiszeiten bekannt,
aber bei diesen beiden, der Sturischen und der Marinoischen
Eiszeit, muss die Vereisung am extremsten gewesen sein.
Paläomagnetische Daten hatten nämlich ergeben, dass
Gletschersedimente zum Teil in der Nähe des Äquators abge-
lagert wurden, wo die Gletscher bis an die Küsten gereicht
haben müssen. Der zweite Punkt wird durch sogenannte
Dropstones bewiesen: Eisberge können große Steine in Meeren
fallen lassen, in denen sonst nur feine Sedimente abgelagert
werden. Der erste Punkt ergab sich aus einer Untersuchung
von detritischem Hämatit. Dieser ist schwach magnetisch und
die Körner orientieren sich bei der Ablagerung bevorzugt in
Richtung der Feldlinien des Erdmagnetfelds. Daraus kann statis-
tisch die geografische Breite ermittelt werden. Das versuchte
man weltweit an unterschiedlichen Vorkommen, und wo
es möglich war, kam man fast immer auf tropische oder sub-
tropische Breiten. Eine weitere Besonderheit ist, dass diese
Gletschersedimente fast immer direkt mit Karbonaten über-
lagert werden, was einen schnellen Wechsel zurück zu einem
warmen Klima anzeigt. Und schließlich kommen zusammen
mit den Gletschersedimenten auch Bändereisenerze vor, die
ersten nach einer Unterbrechung von 1,5 Milliarden Jahren und
die letzten der Erdgeschichte.

Die Ursache für dieses Szenario könnte gewesen sein, dass sich
die Kontinente alle in tropischen und subtropischen Breiten
befunden haben. Das erhöht die Albedo, also die Reflexion von
Sonnenlicht, außerdem verändern sich die Windsysteme. Mög-
licherweise hat zusätzlich die intensive tropische Verwitterung
auf allen Kontinenten eine Abnahme des CO 2 -Gehalts der
Atmosphäre bewirkt. All diese Effekte führten zu einem kühleren
Klima. An den polnahen Rändern entstanden große Gletscher,
was die Albedo weiter senkte. Das führte offensichtlich relativ
schnell zur sich selbst verstärkenden »Albedo-Katastrophe«. Die
Temperatur fiel schlagartig auf extreme Minustemperaturen und
Eis breitete sich über die gesamte Oberfläche aus. Das isolierte
die Ozeane zumindest teilweise von der Atmosphäre und könnte
Meeresströmungen stillgelegt haben. Dadurch entwickelten
sich in den Ozeanen anoxische Zonen, in denen sich im Wasser
Fe 2+ anreichern konnte. Das wurde gegen Ende der Vereisung
oxidiert und bildete die BIF vom Rapitan-Typ.
Einen komplett vereisten Planeten wieder aufzutauen, ist
wegen der hohen Albedo gar nicht so einfach. Vermutlich stieg
aber der CO 2 -Gehalt der Atmosphäre auf einen extremen Wert
(Vulkane gab es weiterhin, aber wichtige CO 2 -Senken waren
durch das Eis stillgelegt), was die Temperatur wieder ansteigen
ließ. Sobald das Eis zu schmelzen begann und die Albedo sank,
kam es zu einem schnellen Wechsel zu einem heißen Treibhaus-
klima. Möglicherweise folgte die nächste Vereisung, sobald der
CO 2 -Gehalt der Atmosphäre wieder gesunken war. Ob wirklich
die gesamte Erde vereist war, ist allerdings umstritten. So gibt
es Sedimente, die dafür sprechen, dass die Meere zumindest
teilweise eisfrei waren (Allen & Etienne 2008).

5.3 Eisenoolithe

sedimentären Strukturen hin. Onkoide haben eine etwas andere
Bildungsweise. Sie sind unregelmäßiger geformt als die Ooide
und oft auch größer als diese. Sie sind das Produkt biogener Aus-
fällungen von Algen. Die Eisenoolithe werden in der Regel von
einer reichen Fauna an Fossilien begleitet, die meist eine Eisen-
metasomatose zeigen.

Oolithische Eisenerze sind Ablagerungen seichter Inlandsmeere
oder Lagunen, meist wechsellagernd mit mergelig-tonigen Sedi-
menten ( . Abb. 5.13 ). Andere gängige Bezeichnungen sind
Minette (in Lothringen) oder Clinton (nach einem Vorkommen
in New York, USA). Im Englischen werden sie oft auch » iron
stone « genannt, im Deutschen manchmal »Eisenrogenstein«. In
Mitteleuropa sind Eisenoolithe aus dem Jura weit verbreitet, die
nordamerikanischen entstanden im Paläozoikum. Mächtig-
keiten bis zu 30 m und Ausdehnungen bis 150 km können vor-
kommen.
Der Name Oolith bedeutet Eierstein, aus griech. ૶ȩȞ, oon ,
»Ei« und ȜȓșȠȢ, lithos , »Stein«. Charakteristisch für diese Eisen-
erze sind die sogenannten Ooide oder Onkoide, kugelige bis ova-
le Körner aus konzentrischen Anwachsschalen um einen Fremd-
körper. Diese bestehen aus den Mineralen Hämatit, Siderit, dem
eisenreichen Schichtsilikat Chamosit und aus Eisenhydroxiden
(Limonit). Neben rundlichen gibt es auch zerbrochene und
wieder ummantelte Ooide, die zusammen mit Kreuz- und
Schrägschichtung auf bewegtes Wasser bei der Bildung dieser

Abb. 5.13 Oolithisches Eisenerz. Clinton, Oneida County (New York,
USA). © F. Neukirchen / Mineralogische Sammlungen der TU Berlin.