Hydrothermale Lagerstätten


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Hydrothermale Black Smoker-Chemie. Public Domain.

Wie der Name schon sagt, basieren hydrothermale Prozesse auf Wasser (hydros=Wasser, griechisch) und Temperatur (thermos=Wärme, griechisch). Die Temperatur, oder besser die Wärmequelle, ist der Motor, der den Prozess antreibt. Das Wasser fungiert als Transportmedium, das Energie und Mineralien transportiert. Hydrothermale Prozesse beruhen auf Konvektionszellen. Wasser, das erhitzt wird, dehnt sich aus, wird leichter und bewegt sich so nach oben. Erreicht es eine größere Höhe, in der die Temperatur niedriger ist, kühlt es ab. Nun ist es wieder schwerer und sinkt nach unten, nur um sich erneut zu erwärmen. Temperaturunterschiede führen immer zur Bildung von Konvektionszellen.

Wasser ist ein sehr gutes Lösungsmittel, erst recht, wenn es heiß ist. Kühlt es ab, kann es nicht mehr alle Mineralien halten, die es vorher gelöst hat. Sie werden ausgefällt, mit anderen Worten werden wieder fest und werden abgelagert. Dadurch werden die Mineralien immer vom heißen Ende der Zelle zum kühlen Ende transportiert.

Wie viel Wasser durch das Gestein fließt, hängt natürlich von der Durchlässigkeit des Gesteins ab. Risse und Klüfte sind sehr nützlich. Sie werden in der Regel durch tektonische Kräfte gebildet, die in der Regel auch die Intrusion des heißen Magmas, der Wärmequelle, verursacht haben. Durch die Ablagerung der Mineralien am kalten Ende werden die Risse von diesen ausgefüllt.

Mineralvorkommen sind im Allgemeinen die Anhäufung eines bestimmten Elements oder Stoffes an einem bestimmten Ort. Bei hydrothermalen Prozessen reichern sich Stoffe in Klüften an, die Gänge oder Flöze genannt werden. Das häufigste Mineral in diesen Klüften ist Quarz (SiO2), das nicht von wirtschaftlichem Interesse ist. Oft sind die Klüfte aber auch mit allen erdenklichen Metallen gefüllt. Da gibt es Gold, Silber, Blei, Zinn, Kupfer und vieles mehr. Aus diesem Grund werden hydrothermale Ganglagerstätten oft als polymetallische Lagerstätten bezeichnet.

Manchmal erreichen die Zellen die Oberfläche, das heiße Wasser tritt entweder an Land aus und bildet eine heiße Quelle, oder unter dem Meer und bildet einen Black Smoker. Heiße Quellen bilden auch Ablagerungen, typischerweise wird Kalkstein und Quarz abgelagert, der oft Sinterterrassen bildet. Das Material unterscheidet sich von den umgebenden Gesteinen, oft wird es als "Marmor" abgebaut. Metalle werden normalerweise oxidiert und erodiert, sodass diese Art von heißen Quellen selten Erzkörper bilden. Anders ist das bei heißen Quellen unter dem Meer. Das Meerwasser kühlt das mineralreiche Wasser sehr schnell ab, und die ausgefallenen Mineralien bilden kleine Partikel, die das Wasser wie schwarzen Rauch erscheinen lassen. Deshalb nennt man sie auch Black Smoker (Schwarze Raucher). Dieser "Rauch" fällt langsam zu Boden und bildet eine Schicht aus mineralreichem Schlamm. Wenn sie sich in einer Senke befinden und es keine Wasserströmungen gibt die sie verteilt, können sie dicke Schichten mineralreicher Ablagerungen bilden.