Interview zur untermeerischen Lagerstättenforschung Südsee-Tauchfahrt erfolgreich - scinexx | Das Wissensmagazin
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Interview zur untermeerischen Lagerstättenforschung

Südsee-Tauchfahrt erfolgreich

Forschungstauchboot Pisces V © GPI Kiel/BGR

Während ihrer Tauchfahrt vom 03. Juni bis 03. Juli 2005 hat ein internationales Forscherteam eine Kette von untermeerischen Vulkanen im Tonga-Tiefseegraben untersucht. Die Expedition fand unter Leitung der Universität Kiel und der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe in Hannover statt. Ulrich Schwarz-Schampera berichtet in einem Interview über erste Ergebnisse.

g-o.de:

Würden Sie die Tauchfahrt als Erfolg bewerten?

Schwarz-Schampera:

Die Ergebnisse haben unsere Erwartungen sogar noch übertroffen. So haben wir an zwei Vulkanen stark aktiven Hydrothermalismus ausfindig gemacht und untersucht. Ein Highlight war hierbei sicherlich die Entdeckung und Beprobung des flachsten bekannten Hochtemperatur-Hydrothermalfeldes der Welt in einer Wassertiefe von lediglich 385 Metern. Hier konnten wir den Prozess der Phasenseparation, das heißt das „Kochen“ der mineralisierenden Lösungen und die Abtrennung einer gasreichen Phase, beobachten. Dieser Vorgang ist für die Anreicherung von Gold in diesen Systemen von zentraler Bedeutung. Analysen werden zeigen, inwiefern diese Prozesse die Abscheidung von Gold beeinflusst haben.

g-o.de:

Also Gold in der Südsee? Ist denn an einen Abbau dieser Rohstoffe gedacht?

Schwarz-Schampera:

Nach bisherigen Kenntnisstand, und der ist fast ausschließlich 2-dimensional und liefert keine Informationen über die Tiefenerstreckung, sind potenzielle Vorkommen im Vergleich mit landgebundenen Lagerstätten eher klein. Allerdings können sie über beträchtliche Goldanreicherungen verfügen. Tatsächlich erkundet zurzeit eines der größten internationalen Bergbauunternehmen auf dem Gebiet der Goldgewinnung aktive Hydrothermalfelder vor der Küste von Papua-Neuguinea. Dennoch erscheint ein wirtschaftlicher Abbau derzeit eher unwahrscheinlich.

Mit einem Greifarm untersuchen Wissenschaftler des Tauchbootes PISCES die Sulfidplatten am Meeresboden. © GPI Kiel/BGR

g-o.de:

Welchen wissenschaftlichen Zweck verfolgten Sie dann mit dieser Tauchfahrt?

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Schwarz-Schampera:

Die Expedition und die nachfolgenden Untersuchungen dienen der Grundlagenforschung und dem Verständnis lagerstättenbildender Prozesse. Viele große Goldlagerstätten treten im Bereich von Inselbögen und magmatischen Arcs wie beispielsweise in Papua-Neuguinea, Indonesien, Phillippinen oder Südamerika auf. Allen gemeinsam ist, dass sie an vulkanische Aktivitäten gebunden sind. In submarinen Inselbögen mit vergleichsweise flachen Wassertiefen von unter 1.000 Metern sind erst seit einiger Zeit solche Gold-führenden Hydrothermalvorkommen bekannt. Deren Untersuchung erlaubt Rückschlüsse auf aktive lagerstättenbildende Prozesse vom Ursprung der Metalle über ihren Transport bis hin zur Ablagerung.

g-o.de:

Wieso sind die Lagerstätten an den Vulkanismus gebunden?

Schwarz-Schampera:

Eine zentrale Rolle spielen sowohl die Plattentektonik als auch petrogenetische, also gesteinsbildende Prozesse. Denn die Bildung von Gold- und Buntmetallanreicherungen findet in Hydrothermalfeldern im Bereich von Inselbogensystemen oberhalb von Subduktionszonen statt. In diesen Zonen werden das aufliegende Sediment und ein kleiner Teil der ozeanischen Platte aufgeschmolzen und bilden magmatische Schmelzen. Hierbei werden auch fluidmobil bezeichnete Elemente zugeführt, zu denen unter anderem Metalle wie Kupfer und Gold, aber typischerweise auch Arsen, Antimon und Quecksilber gehören. Vulkanische Magmenkammern dienen darüber hinaus als Wärmemotor für die Zirkulation von mineralisierenden Lösungen.

g-o.de:

Und wie kommt es dann zur Anreicherung dieser Metalle am Meeresboden?

Schwarz-Schampera:

Dies hängt in der Folge ganz entscheidend von Faktoren wie der Schwefelkonzentration und dem Oxidationsgrad der Schmelze ab. Ist der Schwefelgehalt gering und die Schmelze eher oxidiert, reichern sich die Metalle während der Magmenentwicklung in der fluiden (volatilen) Phase an und können in der Folge vulkanischer Eruptionen und mineralisierender Prozesse freigesetzt werden. Darüber hinaus werden Metalle aus den magmatischen Gesteinen durch hydrothermale Zirkulation von verändertem Meerwasser gelöst und tragen ihrerseits zur Anreicherung von gelösten Metallen bei. Die aus dem Magma freigesetzten Metalle und die gelösten Elemente aus dem magmatischen Nebengestein gelangen häufig gemeinsam in den Bereich des Meeresbodens, wo sie durch Abkühlung in Form von Sulfiden abgeschieden werden.

g-o.de:

Sind damit alle Rätsel um Hydrothermalfelder und die Lagerstättenbildung gelöst?

Dieser aktive hydrothermale Schlot liegt in einer Wassertiefe von 385 Metern und ist zehn Meter hoch. An seinem oberen Ende tritt eine Hydrothermallösung mit einer Temperatur von 245°C aus. Der Chimney (= Schornstein) besitzt ein Gerüst aus Baryt (=Bariumsulfat BaSO4) und einen Kern aus Pyrit und Sphalerit (FeS2 und ZnS). © GPI Kiel/BGR

Schwarz-Schampera:

Leider nein, denn dazu ist unser Wissen um die submarinen Hydrothermalfelder bislang viel zu punktuell und lokal beschränkt. So sind die ozeanischen Inselbogen- und Rückensysteme mit einer Länge von über 100.000 Kilometern nur schwer umfassend zu erforschen. Durch unsere Untersuchungen konnten wir allerdings nachweisen, dass die Entwicklung von Hydrothermalfeldern und die Bildung von Lagerstätten durch eine Vielzahl unterschiedlicher Parameter wie Wassertiefe, Temperatur, chemische Zusammensetzung der Gesteine und Fluide, aber auch Spreizungsprozesse und vulkanische Eruptionen beeinflusst wird. Trotzdem bleibt noch genug zu tun. So streben wir als nächstes vor allem die Untersuchung der Tiefenerstreckung durch Bohrungen an.

g-o.de:

Haben Sie weitere Besonderheiten während der Tauchfahrt entdeckt?

Schwarz-Schampera:

Überrascht hat uns sicherlich die enorme Ausdehnung der Inselbogenvulkane vor Tonga, die die Größe von Vulkanen an Land zum Teil deutlich übersteigt. Das Abtauchen in über 1.000 Meter tiefe vulkanische Krater mit mächtigen vulkanischen Lavaströmen und Ablagerungen besitzt eine große Faszination. Auch die überaus reiche Tierwelt, die aus Haien, Rochen und Fischen bis zu Anemonen, Korallen, skurrilen Kolonien aus Einzellern und außerordentlich weitflächig auftretenden Bakterienmatten besteht, ist bemerkenswert. Hierbei ist das Auftreten einer spezifischen Hydrothermalfauna aus Muscheln, Krabben, Krebsen und Bakterien von besonderer Bedeutung.

Link: Gold in der Südsee?

(BGR, 12.07.2005 – AHE)

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