Apr26

Grünsteingürtel haben, wie ihr Name verrät, einen grünlichen Farbton, den sie dem metamorphen Chlorit, Aktinolith und anderen grünen Amphibolen verdanken. Es sind Muttergesteine vieler wichtiger Lagerstätten von Gold, Silber, PGE, Nickel, Kupfer, Blei, Chrom, Zink, Eisen und weiteren seltenen Metallen, z.B. dem Schwermetall Indium.

Barberton Grünsteingürtel, © Danielle Zentner

Barberton (SA) Grünsteingürtel, © Danielle Zentner

Grünsteingürtel (engl. greenstone belt) sind typischerweise 100 bis einige tausend Kilometer lang. Es sind Zonen unterschiedlich metamorphervulkanischer Gesteine, die zusammen mit Sedimentgesteinen in archaischen und proterozoischen Kratonen zwischen Granit- und Gneis-Komplexen auftreten, siehe untere Grafik links. Grünsteingürtel sind während der ganzen Erdgeschichte entstanden. Hier betrachten wir nur die Ältesten! Sie werden als zusammenhängende stratigraphische Gruppe betrachtet. Der Anteil ultramafischer und basischer Gesteine – sei es als Layered Intrusion oder als Komatiit –  ist in den archaischen Grünsteingürteln sehr hoch.

Barberton Grünsteingürtel Greenstone belts in Simbabwe

Grünsteingürtel in Südafrika links und rechts in Simbabwe

Bekannte Grünsteingürtel in Afrika:

  • Barberton (Südafrika), der bekannteste und best untersuchteste Grünsteingürtel der Welt!
  • Pietersberg (Südafrika)
  • Gwanda (Simbabwe)
  • Lake Victoria (Ostafrika)
  • Boromo-Goren (Westafrika)

Die archaische Kruste

Die archaische Kruste besteht im wesentlichen aus niedrig metamorphem Granit-Grünsteingürtel und hochgradig metamorphem Granulit-Terran.

Barberton Grünsteingürtel - Kissen Lava, © Eugene Grosch  Komatiite Lava, South Africa, ©CSIRO

Barberton Grünsteingürtel: Kissen Lava mit einem Rand aus Glas, was auf Kontakt mit Wasser hinweist, © Eugene Grosch; Komatiite, Südafrika, ©CSIRO

Typisch sind basaltische Laven (z.B. Kissen-Laven), die vor 3.5 Milliarden Jahren auf dem ehemaligen Ozeanboden ausbrachen und die aus dem Erdmantel stammenden, ultramafisch vulkanischen Komatiite.

Es sind die Komatiite, die sehr viel über das Archaikum verraten.

Komatiite entstanden nur während des Archaikums, was darauf zurückgeführt wird, dass der Erdmantel langsam abkühlte und aufgrund der höheren Häufigkeit radioaktiver Elemente im frühen Erdmantel von 4,5 bis 2,6 Milliarden Jahre um bis zu 500 °C heisser war als heute. Komatiite besitzen sehr niedrige SiO2-, K2O- und Al2O3-Gehalte, aber einen hohen bis sehr hohen Anteil an MgO.

Komatiitische Lava besass bei der Eruption Eigenschaften eines überkritischen Fluids, nämlich die Viskosität eines Gases, aber die Dichte eines Gesteins. Im Vergleich zu dem Basaltlaven von Hawaii, die mit einer Temperatur von ~1200 °C und der Zähigkeit von Sirup oder Honig austreten, flossen sie mit grosser Geschwindigkeit über die Oberfläche und haben extrem dünne, bis 10 mm dicke Lavaschichten hinterlassen.

Die Thematik findet ihre Fortsetzung. Schöne Woche!

 

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Apr12

Platin leitet sich vom spanischen Wort platina, der Verkleinerungsform von plata “Silber”, ab. Die erste europäische Erwähnung stammt von Julius Caesar Scaliger. Er beschrieb ein mysteriöses weisses Metall, das sich allen Schmelzversuchen entzog.

Platinum Nugget Kondyor-Mine, Khabarovsk Krai, Russland, © Alchemist-hp, own work, Wikimedia Commons

Platinum Nugget Kondyor-Mine, Khabarovsk Krai, Russland, © Alchemist-hp, Lizenz: http://artlibre.org/licence/lal/de/, Wikimedia Commons

Platin wurde schon um 3000 v. Chr. im alten Ägypten und auch von den Indianern Südamerikas verwendet. Beim Gewinnen von Goldstaub im Waschgold fand man es als Begleitung und liess sich nicht abtrennen. So wurde die Tatsache genutzt, dass sich native Platinkörnchen mit Goldstaub in der Glut verschweissen. Dabei wirkt das Gold wie ein Lot und bildet durch wiederholtes Schmieden und Erhitzen eine relativ homogene, helle, in der Schmiedehitze verformbare Metalllegierung. Ein Anteil von etwa 15 % Platin führt zu einer hellgrauen Farbe; reines Platin war noch nicht bekannt.

Mit etwa 80 % fördert Südafrika den höchsten, weltweiten Anteil an Platin.

 

Platinminen, ©Wikimapia

Weltweite Platinminen, ©Wikimapia

Die grösste Lagerstätte befindet sich im Bushveld-Komplex, im Transvaal, in einer 1 bis 3 Meter mächtigen Zone, dem Merensky Reef, die sich durch den ganzen Komplex zieht. Nebst Platin liefert das Merensky-Reef auch Nickel, Kupfer und Gold. In einem weiteren, darunter liegenden Horizont, der 15 bis 250 cm mächtigen UG2-Chromitit Zone, sowie dem Platreef  bei Potgietersrus, liegen die grössten Vorräte an Platingruppenmetallen, den PGMs. Es sind dies nebst Platin, die Metalle PalladiumRhodiumIridium und Osmium. Gold, Kupfer oder Nickel kommen hier nicht vor.

Der Bushveld-Komplex ist in jeder Hinsicht ein Superlativ. Es ist die grösste layered Intrusion der Welt und reich an Mineralien wie nirgendwo sonst.

 

 

Bushveld Chromitit, © Jackie Gauntlett

Chromitit (schwarz) in Wechsellagerung mit Anorthosit (grau ) im Bushveld Komplex, Dwars Rivier, © Jackie Gauntlett

Im Bild sehen wir die UG2-Chromitit Zone aufgeschlossen in Dwars Rivier. Diese Bänke, die aus ca. 40 % Chromit bestehen, ziehen sich uniform über 200 km durch den Komplex. Der Bushveld Lopolith ist wie der Great Dyke in Simbabwe aus fünf separaten, sich überlappenden Komplexen, die jedoch in ihrer Differentiationsabfolge sehr ähnlich sind, entstanden. Mit einer Mächtigkeit von 8 – 9 km und einer Flächenausdehung von 460×245 km oder 100’000 qkm erfolgte die gesamte Intrusion über mehrere Millionen Jahre.

Hier konnte die Theorie der magmatischen Differentation von Magmen speziell gut studiert werden. Durch Differentiationsvorgänge entstehen aus basaltischen Magmen Gesteinspakete, deren Zusammensetzung von ultrabasisch bis sauer reichen. Die layered intrusions, die an sedimentäre Schichtungen erinnern, sind ein weiterer Ausdruck von Differentiationszyklen.

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Mrz22

Südafrika ist ein mächtiger Goldproduzent der Welt. In den 70er Jahren lag der weltweite Produktionsanteil bei 80%, unterdessen ist der Anteil zurückgegangen; seine abbaufähigen Goldreserven im Boden werden noch auf 6000 Tonnen geschätzt und liegen an 2. Stelle hinter Australien. Die tiefsten 8 von 10 Gold Minen der Welt liegen in Südafrika und 90% des südafrikanischen Goldes liegt in einem elliptisch ausgeformten Gebiet von 320 auf 150 km, dem Witwatersrand Becken.

Gold in Quarrst; © WikimediaKrugerrand

v.l.n.r.: Gold in Quarzit; das Südafrikanische “Goldvreneli” der Krugerrand

Vor 3 Milliarden Jahren war dieses Gebiet ein Binnenmeer. Aus den umliegenden, sehr goldhaltigen Gebirgen verfrachteten 6 mächtige Ur-Flüsse ihren Schutt in dieses Meer. In den Deltas der Flüsse lagerte sich zwischen den Geröllen Gold ab, welches sich später zu goldhaltigen Konglomeraten oder Quarziten verfestigte. Das grösste der sechs Flussdeltas war der East Rand mit 40 km Länge und einer Deltabreite von 90 km. Am Oberlauf ist der Goldgehalt sehr klein, was auf rasche Strömung schliessen lässt. In der Mitte des Deltas ist der Goldgehalt meistens am grössten. Die Goldgehalte der Reefs – so werden die goldführenden Sedimenthorizonte genannt – sind daher sehr unterschiedlich, sie liegen bei 4 bis 20 g Gold pro Tonne Erz. Das reichste ist das Main-Reef.

Witwatersrand Basin depositional model

Modell zum Eintrag der Sedimente ins Witwatersrandbecken; © Goldfields

Mponeng bedeutet in Sesotho “Schau mich an”

Früher hiess das Bergwerk Western Deep Levels South Shaft oder einfach Shaft No 1. Namen wie Mponeng, TauTona, Driefontein, Savuka und Karasalethu liegen in West-Witwatersrand südlich von Carletonville, ca. 65 km westlich von Johannesburg und belegen die ersten Ränge des Tiefencharts.

Die Gruben sind mit bis zu z.Z. 4000 Metern Teufe die tiefsten der Welt. Das Erz von Mponeng ist mit einem Goldgehalt von mehr als 8 g/t besonders reich, so dass sich der Abbau in dieser Tiefe trotz der damit verbundenen Kosten lohnt. Die Bergwerke Mponeng und TauTona werden weiter in die Tiefe entwickelt, für Mponeng ist bis 2017 eine Teufe von 5000 m vorgesehen.

Die Arbeitsbedingungen in diesen Teufen sind sehr hart. Die Gesteinstemperatur in 4000 m Tiefe beträgt etwa 60 °C, die Lufttemperatur 55 °C. Durch aufwendige Kühlmassnahmen wird diese auf 28 °C gesenkt.

Minenarbeiter Südafrika

Minenarbeiter in Südafrika; © worldfinance

Nächste Woche wird das Thema weiterverfolgt, bis dahin viel Spass!

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Okt13

Der Minenkomplex

phalaborwa-map  Phalaborwa_foto

Links: Phalaborwa aus der Luft , Google Maps; Rechts: Phalaborwa Stadt, mit den Syenit Kopjes und Minen am Horizont, Google Maps

Karte des Phalaborwa Karbonatits        Kruger to Canyons Biosphärenreservat, RSA

Links: Karbonatit-Komplex; Rechts: Phalaborwa inmitten des Biosphärenreservats Kruger to Canyons

Einst war es ein Hügel, genannt Loole Kop, heute befindet sich dort eine der bedeutendsten Minen Südafrikas. Das geologische Alter reicht 2 Milliarden Jahre zurück, die menschlichen Aktivitäten gerade mal hochgerechnet 3000. Es wurde seit jeher mit Kupfer gehandelt, wofür Phalaborwa nebst Apatit steht, dies auch heute noch.

1934 begann man Apatit abzubauen. Apatit ist, wie wir wissen, der Phosphatlieferant  für die Düngemittelindustrie und einer von drei wachstumsbestimmenden Faktoren im Planzenbau.

Weil Phalaborwa für die damalige Zeit so abgelegen war, wurde der Abbau jedoch wieder eingestellt. Erst mit der Gründung eines Gemeinschaftsunternehmens der Giganten Rio Tinto Zinc und Newmont Mining unter Gründung der Palabora Minen Gesellschaft, startete 1956 eines der grössten Tagebau Minen der Welt.

Geologie

Der Phalaborwa Komplex besteht aus einem ultrabasischen Gesteinskomplex in dessen Zentrum der Karbonatit lagert, siehe mittlere Abbildung. Darum herum sind weitläufig Syenit Hügel bzw. Kopjes gestreut. Der Ultrabasit besteht überwiegend aus Phlogopit- und Apatitreichem Pyroxenit. Sukzessive intrudierten differenziertere Schmelzen, aus denen Phoscorit und Olivin-Magnetit-Phlogopit Gesteine auskristallisierten. Das Ende des ultrabasischen Zyklus bildete der Sövit, ein Karbonatit, der aus fast reinem Kalzit besteht. Seine Zusammensetzung und damit auch sein Abbaupotential besteht im Weiteren aus  Magnetit, Dolomit, Apatit, Chalcopyrit, Bornit und Uraninit-Thorianit mit kleinen Mengen Platin.

Der Phoscorit wird für die Phosphatgewinnung abgebaut, der Sövit für Kupfer, Uran, Zirkon und wenig Platin.

Biosphärenreservat

Die Nähe zum Krugerpark, eines der grössten Parks in Afrika, zeigen folgende Hinweisschilder in der Stadt Phalaborwa: “Beware of the Hippos” ! Die Flusspferde kommen vor allem in den Wintermonaten in die Stadt, verwüsten Gärten, zertreten Gartenzäune und tauchen urplötzlich auf der Strasse auf. Und weil, wie so oft, Minen in den schönsten Landschaften liegen, liegt Phalaborwa heute im von der UNESCO 2001 geschaffenen Biosphärenreservat “Kruger to Canyon“. UNESCO Biosphärenreservate sind international repräsentative Modellregionen, die für eine nachhaltige Entwicklung und den Erhalt von Lebensräumen stehen. Sie sollen die Interessen von Umweltschutz und Wirtschaft in Einklang bringen und dadurch das Zusammenleben von Mensch und Natur ermöglichen. Die Natur wird hier also nicht vor dem Menschen geschützt, sondern für und mit dem Menschen erhalten. Dies ist einer der Gründe der grundlegend positiven Einstellung zum Beispiel eindringenden Flusspferden gegenüber. Könnte dies nicht als Modell für die bei uns geführte Diskussion genommen werden, dass ein Zusammenleben mit Wolf, Bär und Luchs zumutbar ist? – Schöne Woche!

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Die Lösung

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