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Kasten 5.16 Fluviatiler Transport und Sedimentation
Der Transport und die Sedimentation in Flüssen sind ein kompli-
ziertes Wechselspiel unterschiedlicher Prozesse und Faktoren.
In der Regel haben wir es mit einer mehr oder weniger turbu-
lenten Strömung zu tun, wobei es meist unmittelbar über dem
Grund eine dünne laminar fließende Schicht gibt. Geröll wird
von der Strömung am Grund durch Rollen und Rutschen be-
wegt. Sand hüpft regelrecht, was als Saltation bezeichnet wird,
und feine Partikel (Silt, Ton) werden in Suspension gehalten.
Es ist offensichtlich, dass auf der einen Seite die Strömungs-
geschwindigkeit und die Turbulenz eine Rolle spielen, auf der
anderen Seite auch die Eigenschaften der Partikel wie Größe
und Dichte. Bei Hochwasser ist die Transportfähigkeit von
Flüssen deutlich erhöht.
Als erste Näherung kann die Sinkgeschwindigkeit von kugeligen
Partikeln in einer Flüssigkeit dienen, die vom Gesetz von Strokes
beschrieben wird:
Die Aufnahme von Partikeln durch eine Strömung wird mit dem
Shields-Parameter beschrieben. Sie ist von der Strömungsge-
schwindigkeit abhängig (genauer: von der Scherspannung am
Grund), von der Dichte der Partikel und in geringem Maß von
der Korngröße. Natürlich werden kleine Partikel mit geringer
Dichte am ehesten aufgenommen. Schwerminerale bleiben
hingegen eher liegen. Modifizierend kommt die Beschaffenheit
des Flussbetts hinzu, ob es flach oder rau ist und ob seine Par-
tikel einheitlich oder sehr verschieden sind.
Doch nicht nur bei Aufnahme und beim Absinken kommt es
zu einer Sortierung, sondern auch beim Transport selbst, allein
durch die unterschiedliche Geschwindigkeit, mit der verschie-
dene Partikel in Suspension, durch Saltation oder durch Rollen
bewegt werden. In einem turbulenten Strom werden suspen-
dierte Partikel ihrer hydraulischen Äquivalenz entsprechend
sortiert, indem sie sich in einem Bereich mit einer bestimmten
Strömungsgeschwindigkeit anreichern. In einer Suspension
mit hoher Konzentration wird es noch komplizierter, weil
die Kollisionen der Partikel zunehmend eine Rolle spielen, was
ebenfalls eine Sortierung bewirkt.
Natürlich ist auch die Form der Partikel wichtig, ein Plättchen
verhält sich ganz anders als eine Kugel. Auch die Beschaffenheit
der Mineraloberfläche und selbst elektrostatische Eigenschaften
können eine Rolle spielen. In geringem Maß könnten noch
Lösung und Ausfällung als weitere Mechanismen hinzukom-
men. Damit erklärt man das extrem seltene Vorkommen von
undeformierten idiomorphen Goldkristallen in Seifenlager-
stätten, die einen längeren Transportweg sicher nicht überlebt
hätten.
Man versucht, Transport und Ablagerung an Computern zu
simulieren und so die Konzentrationen von Schwermineralen in
Seifenlagerstätten zu berechnen. Zum Teil konnte man erfolg-
reich die Variationen des Erzgrades von großen Vorkommen
berechnen.
v = 2r
2
g(
U
p
-
U
f
)/9
K
Dabei ist r der Radius des Partikels, g ist die Erdbeschleunigung,
ρ
p
die Dichte des Partikels, ρ
f
die Dichte der Flüssigkeit und η
die Viskosität der Flüssigkeit. Die Sinkgeschwindigkeit ist also
weitaus stärker vom Radius als von der Dichte des Partikels ab-
hängig. Daraus ergibt sich auch, dass gleich schnell sinkende
Partikel unterschiedlicher Minerale eine unterschiedliche Größe
haben, was hydraulische Äquivalenz genannt wird. Zum Beispiel
wäre das bei Quarz, Pyrit und Gold der Fall, wenn die Radien
etwa die Verhältnisse 32:2:1 haben. Demnach ist es nicht ver-
wunderlich, dass kleine Goldpartikel oft zusammen mit Kies
abgelagert werden. Allerdings ist dies aus einer Reihe von
Gründen eine sehr grobe Vereinfachung, allein schon, weil das
Gesetz nicht in turbulenten Strömungen gilt, aber auch, weil
die Partikel erst sinken können, nachdem sie von der Strömung
vom Grund gehoben wurden.
moderne, prozessorientierte Untersuchungsmethoden der Küs-
tenbildung eine große Rolle (Hardisty 1990).
Strandseifen des Zinngürtels von Südostasien machen den
weitaus größten Teil der weltweiten Zinnproduktion aus. Sie
liegen vor allem in Thailand und Malaysia entlang der West-
küste der malayischen Halbinsel und an den indonesischen
»Zinninseln« Belitung (Billiton) und Bangka (nordöstlich von
Sumatra). Offshore werden sie mit Schwimmbaggern abgebaut,
onshore vor allem mit einem Hochdruckwasserstrahl, der in
einer kleinen Grube das Material auswäscht. Der Schlamm wird
abgepumpt, die Schwerminerale werden in einer mechanischen
Anlage abgetrennt. Neben Kassiterit (siehe auch
7
Abschn. 4.5
)
werden als Nebenprodukte auch andere Schwerminerale ge-
wonnen, darunter Monazit und Xenotim (daher die Bedeutung
von Malaysia für Seltenerdelemente), Ilmenit, Zirkon, Columbit-
Tantalit, Wolframit und Gold.
Einige Strände in Indien (in Kerala, Tamil Nadu und Orissa)
haben hohe Gehalte an Monazit (
.
Abb. 5.41
), der zum Teil für
die Gewinnung von Seltenerdelementen und von Thorium als
Kernbrennstoff abgebaut wird. Weitere Beispiele gibt es in Süd-
afrika und im Südosten der USA. Bekannt für seine extrem hohe
natürliche Radioaktivität ist der monazitreiche Strand der Stadt
Guarapari (Brasilien). Zirkon als Rohstoff für Feuerfestmateria-
len und als Zirkoniumerz wird fast ausschließlich von Strand-
seifen gewonnen, vor allem in Australien und in Südafrika.
Wichtige Vorkommen gibt es auch in den USA und in Brasilien.
Auch die Titanerze Ilmenit und Rutil werden überwiegend von
Strandseifen gewonnen, meist gemeinsam mit Zirkon, Granat,
Monazit und Xenotim. Zu nennen sind Strände an der Ost-
und Westküste von Australien, Indien, Sri Lanka, Südafrika,
Mosambik, U SA und Brasilien.
Große wirtschaftliche Bedeutung haben auch Strandseifen mit
Diamanten, insbesondere entlang der Diamantenküste in Nami-
bia. Kleinere Diamanten in meist sehr guter Qualität finden sich
hier im Sand auf dem Meeresgrund als auch in älteren Strandter-
rassen über eine Länge von mehr als 300 km verteilt. Bekannt ist
