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Kasten 5.18 Witwatersrand
Etwa 40 % alles jemals geförderten Goldes stammen aus den
Goldfeldern des Witwatersrands in Südafrika (Frimmel 2008).
Obwohl die besten Zeiten vorbei sind, wird hier noch immer
ein Drittel der Weltproduktion gefördert. Ein regelrechter Gold-
rausch begann 1886 nach einem größeren Fund auf einer Farm,
was unzählige Glücksritter anzog. Die Goldgräbersiedlung
wuchs in kürzester Zeit zu einer Großstadt an: Johannesburg.
Die Sedimente der Witwatersrand-Supergruppe (benannt nach
dem gleichnamigen Höhenzug) wurden im Archaikum abge-
lagert (Robb & Meyer 1995). Es handelte sich um ein weites
Becken im Kaapvaal-Kraton, wohl mit einem großen See im
Zentrum und riesigen Schwemmfächern an den Rändern. Das
Gold kam aus den Granit- und Grünsteingürteln der Umgebung
und wurde in großen Mengen auf den Schwemmfächern abge-
lagert, zusammen mit Pechblende (und weiteren Uranmineralen
wie Brannerit) und Pyrit. Das Gold blieb in der Nähe des Becken-
randes liegen, nach innen (im unteren Teil der damaligen
Schwemmfächer) nimmt die Konzentration ab, während der
Gehalt an Pechblende höher ist. Später haben Flutbasalte das
Becken begraben, was wohl der Grund dafür ist, dass diese
Lagerstätte nicht längst abgetragen wurde, und das Ganze
wurde metamorph umgewandelt und verfaltet. Am wichtigsten
sind die Schichten der Central Rand Group (2,89 bis 2,76 Milliar-
den Jahre alt), deren Goldfelder am Rand des ehemaligen Be-
ckens in einem 280 km langen Bogen liegen. Das Gold ist in
Konglomeratschichten (»Reefs«) angereichert, die einige Zenti-
meter oder Meter dick sind und die über Dutzende Kilometer
hinweg verfolgt werden können. Sie werden unter Tage abge-
baut, manche Bergwerke erreichen Tiefen von 4 km und sind
mit Abstand die tiefsten Bergwerke der Welt. Nebenprodukte
des Goldbergbaus sind Osmium, Iridium und andere Platin-
gruppenelemente, Silber sowie Uran.
Lange Zeit gab es eine Diskussion darum, ob es sich hierbei
wirklich um eine Seifenlagerstätte handelt, oder ob das Gold
nicht vielmehr nachträglich hydrothermal in den Poren des
Konglomerats ausgefällt wurde. Für die zweite These gab es
gute Argumente. Zum Beispiel sind die Goldkörner nicht
gerundet, sondern unregelmäßig geformt. Außerdem ergaben
U-Pb-Datierungen mancher Minerale ein jüngeres Alter. In-
zwischen ist es gelungen, das Gold selbst mit dem Re-Os-Iso-
topensystem zu datieren. Mit durchschnittlich 3,3 Milliarden
Jahren ist es eindeutig älter als die Sedimente und somit tat-
sächlich detritisch. Allerdings hat die Metamorphose der
Seifenlagerstätte wohl zu einer Rekristallisation und kleinräumi-
gen Mobilisierung geführt (Kirk et al. 2001, 2002).
Auch die gerundeten Pyritkörner sind älter als das Sediment.
Dass Pyrit und Pechblende überhaupt in Flüssen transportiert
und auf einer Seife abgelagert werden konnten, ist nur möglich,
wenn die damalige Atmosphäre noch nahezu frei von Sauerstoff
gewesen ist (Frimmel 2005). Sauerstoff wurde erst im Verlauf
des Archaikums von frühen Einzellern produziert, was sich auch
in Veränderungen der marinen Sedimente bemerkbar macht
(
Kasten 5.2), aber die genaue zeitliche Entwicklung der
archaischen Atmosphäre ist umstritten.
Ein weiterer interessanter Punkt ist der extrem hohe Gehalt
an Osmium im Gold. Normalerweise liegt dieser unter 0,1 ppm,
im Gold vom Witwatersrand reicht er von 2-10350 ppm
(Frimmel 2008). Das kann wegen der geringen Löslichkeit von
Osmium nicht mit hydrothermalen Systemen erklärt werden
und spricht eher für eine magmatische Herkunft. Das Os/Re-
Verhältnis ähnelt am ehesten den Komatiiten (Kirk et al. 2002),
vielleicht spielten entsprechende Mantelschmelzen eine Rolle.
Allein der Witwatersrand macht einen guten Teil des in der
Erdkruste vorhandenen Goldes aus. Es ist zu vermuten, dass es
im Archaikum weitere große Goldlagerstätten gab, die später
erodiert wurden. Interessanterweise entstanden viele große
orogene Goldadern ebenfalls im Archaikum, gehäuft vor
2,7 Milliarden Jahren. Da das Archaikum auch die Zeit war, in
der die ersten Kontinente entstanden und vor allem durch
Magmatismus an Subduktionszonen und Hotspots größer
wurden, ist es plausibel, dass zu dieser Zeit ein Großteil des
im ursprünglich im Erdmantel vorhandenen Goldes durch
magmatische und hydrothermale Prozesse in der Kruste ange-
reichert wurde.
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an Nährstoffen. Beides wird erst durch die Verwitterung der
Gesteine zur Verfügung gestellt. Die grüne Hülle der Erde wird
durch eine braune Hülle von verwitterndem Gestein getragen.
Diese Schicht aus zerfallenden und bei der Verwitterung neu
gebildeten Mineralen wird als Regolith bezeichnet, von altgriech.
ῥῆγμα, regma = Bruch und λἰθος, lithos = Stein.
Man könnte es auch schlicht so ausdrücken: Verwitterung
ist im Großen und Ganzen so ähnlich wie Kaffeekochen. Die
Kaffeebohnen müssen erst zerkleinert werden, bevor sie einen
vernünftigen Kaffee abgeben. Wir erweitern mit der Kaffee-
mühle (physikalische Verwitterung) vorher den Porenraum
unserer Kaffeebohnen und vergrößern damit die Oberfläche.
Dann ziehen wir mithilfe von Wasser bestimmte, leicht lösliche
Elemente aus ihnen heraus und führen diese als Lösung ab (che-
mische Verwitterung). Zurück bleibt der schwerer lösliche Rest.
Die chemische Verwitterung laugt also leicht lösliche Stoffe aus
und reichert schwer lösliche Stoffe im Boden an. Dieser Prozess
kann wichtige Lagerstätten bilden: insbesondere Aluminiumerz
(Bauxit) und Nickellagerstätten.
Gesteine, oder besser gesagt, die Minerale, aus welchen die
Gesteine bestehen, sind unter bestimmten physikalischen und
chemischen Bedingungen entstanden. Werden sie veränderten
Bedingungen ausgesetzt, so verlieren sie meist ihre Stabilität.
Dazu kommt, dass Gesteine in der Tiefe durch den Druck zu-
sammengepresst wurden. Wenn sie durch geologische Vorgänge
an die Erdoberfläche gelangen, dehnen sie sich aus. Diese Aus-
dehnung lässt Scharen von Klüften aufreißen. Neben diesen
Entlastungsklüften kommen auch noch andere Klüfte vor, die je
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