V2

Question 1

Erz:

Answer 1

• Mineralgemenge/Gestein, das ökonomisch abbauwürdig ist (i. d. Regel von Metallen)
• besteht aus Erzmineral und Gangmineral

Question 2

Mineral:

Answer 2

• eine chemische Verbindung welche kristallin ist und welche als Resultat eines geologischen Prozesses gebildet wurde

Question 3

Erzmineral:

Answer 3

• metallhaltiges Mineral

Question 4

Gangmineral:

Answer 4

• nicht verwertbares Mineral

Question 5

Sulfide:

Answer 5

• Mineralklasse/chemische Verbindung der Metalle mit Schwefel

Question 6

Oxide/Hydroxide:

Answer 6

• Mineralklasse/chemische Verbindung der Metalle mit Sauerstoff oder Hydroxy-Gruppe (OH^-)

Question 7

Gesteine und Lagerstätte (Grafik):

Answer 7

Question 8

Lagerstättenbildende Prozesse A:

Answer 8

• Spielen in der Tiefe ab

Question 9

Lagerstättenbildende Prozesse B:

Answer 9

• Spielen sich an der Erdoberfläche ab

Question 10

Magmatische Lagerstätten:

Answer 10

• Liquidmagmatische Lagerstätten:
  
  • Erzminerale scheiden sich im frühen flüssigen Stadium aus (Hauptkristallisation)
• Pegmagmatische Lagerstätte:
  
  • Erzminerale scheiden sich aus silikatischen Restschmelzen und spätmagmatischen Fluiden aus

Question 11

Was sind Magmen?

Answer 11

• Hochtemperierte Gesteinsschmelzen und Mischungen von Gesteinsschmelzen und Kristallen
• Chemisch inhomogen
• Dynamische, nicht geschlossene Systeme, also einer konstanten chemischen Veränderung unterworfen
• Ein konvektierendes System mit ständiger Vermischung
• Magmen produzieren eine Vielzahl von verschiedenen Gesteinen

Question 12

Prozesseder Element Fraktionierung:

Answer 12

• Beim Abkühlen und Kristallisierung von Magmen kommt es zur Separation, Fraktionierung und Differenzierung der Bestandteile (Schmelze, Kristalle, gelöste Fluide und Gase)
• Durch diese orthomagmatischen Prozesse kommt es zur Anreicherung und Konzentration von Erzkomponenten, so daß das magmatische Gesteins selbst aus Erz bestehen kann
• Folgende orthomagmatische Anreicherungsprozesse werden unter anderem unterschieden:
  
  • Fraktionierte Kristallisation und gravitative Mineralanreicherung
  • Liquid Entmischung
    
    • Sulfide, Oxide

Question 13

Fraktionierte Kristallisation:

Answer 13

• 1. Intrusion eines basischen Magmas, Schmelze mit ersten Kristallen (a) sowie einem“chilled margin” an der Basis (b)
• 2. Olivin kristallisiert und sinkt aufgrund der höheren Dichte auf den Boden der Magmenkammer ab (Dunit-Lagen) (c)
     * Kristallisationsreihenfolge:
     
     • Pyroxene (Pyroxenitlagen bzw. Px+ Ol Lagen), dann Fe-Cr Spinelle (z.B. Chromit) und Feldspäte
• 3. Aufgrund von Dichteunterschieden kommt es zum Aufschwimmen der Feldspäte im Magma (a) und zum Absinken der schwereren Fe-Cr Spinellen (d)
• 4. Durch die gravitative Segregation bildet sich eine stratiforme oxiderzreiche Lage (Fe-Cr Spinelle) (d) über Duniten (c) und einem hangenden Feldspatit (a)

Question 14

Liquide Entmischung:

Answer 14

• Grundlage:
  
  • Begrenzte Mischbarkeit zwischen silikatischen und sulfidischen/oxidischen/karbonatischen Schmelzen
• Bei sinkender Temperatur und fortschreitender fraktionierter Kristallisation entmischt sich eine zuvor einheitliche Schmelze in zwei Schmelzen (z. B. Silikat –Sulfid)
• Der Großteil der Metalle (z.B. Cu, Ni, Co, Au, Pt) geht in die Sulfidschmelze (Zusammensetzung v.a. FeS) über und sinkt in Form von Tropfen zum Boden der Kammer um dort zu kompakten Erzmassen auszukristallisieren
• Zur Entmischung von Sulfidschmelzen kann es nur kommen, wenn das Ausgangsmagma an Schwefel gesättigt ist
• Bsp: Ni-Cu-PGE in Layered mafic intrusions

Question 15

Bildungsprozesse von liquidmagmatischen Lagerstätten I:

Answer 15

• Die Bildungsprozesse für liquidmagmatische Lagerstätten finden in der Regel in größeren Tiefen der Erdkruste und dem Mantel statt
• Die Abtrennung und Konzentrierung des relativ niedrigen Metallgehalts der Schmelzen ist von vielen Einflussfaktoren abhängig
• Einflussfaktoren:
  
  • Intrusionstiefe
  • Begleitende Tektonik
  • Temperaturverlauf
  • Fraktionierte Kristallisation

Question 16

Bildungsprozesse von liquidmagmatischen Lagerstätten II:

Answer 16

• Weitere Einflussfaktoren:
  
  • Innere Dynamik und Fließen des Magmas (Viskosität)
  • Wiederholte Intrusionspulse (erneute Magma-Zufuhr)
  • Fluidzufuhr von außen
  • Abpressen von Schmelze aus dem bei der Erstarrung sich bildenden Kristallbrei
  • Entmischung und eventuelle gravitative Saigerung von flüssigen oder festen Silikat- bzw. Erzphasen und von magmatischen Fluiden
• Die Zusammensetzung der Magma, insbesondere der Anteil leicht flüchtiger Komponenten bestimmt den Großteil dieser Einflussfaktoren

Question 17

Liquidmagmatischen Lagerstätten:

Answer 17

Question 18

Liquidmagmatischen Lagerstätten –Cr-PGE und Ni-Cu-PGE in LMI:

Answer 18

• Ausgedehnte mafische Intrusionen
• Gebunden an Manteldiapiren unter kontinentaler Kruste mit Hotspot-Vulkanismus und/oder Grabenbildung
• Layer:
  
  • lagenförmige Gesteinseinheit die modal, chemisch und/oder texturell homogen ist (kann auch intern gradiert sein)
• Lagerstätten in Layered Mafic Intrusions (LMI):
  
  • Cr (-PGE) (Chromit-Platin-Palladium Kumulate)
    
    • BushveldUG-2!! (SA), Stillwater (USA), Great Dyke (Simbabwe), Kemi (Finnld.)
  • PGE (in Pyroxeniten)
    
    • Bushveld Merensky-Reef, J-M-Reefin Stillwater
  • Ni-Cu-PGE (Pentlandit, Chalkopyrit, Platin-Palladium)
    
    • Norilsk (Russland), Pechenga (Russland), Jinchian (China)
  • Fe-Ti-V (Titanomagnetit, Ilmenit)
    
    • Bushveld Main Magnetite Layer, Emei Shan (China), Chineyskoye (Russland)

Question 19

Bushveld Igneous Complex (SA) –Chromit, PGE:

Answer 19

• 67340 km² große (entsp. Kreis mit ca. 300 km Durchmesser) Intrusion nördlich von Pretoria/Johannesburg
• 70% der Cr Weltvorräte! Einer der Haupt-Pt, Pd, V Produzenten
• Größte Crsowie (PGE) Pt, Pd, Os, Ir, Rh, Ru Lagerstätte weltweit mit großen Fe, Ti und V Vorräten
• Alter ~ 2.1 Ga
• „2-stufige“ Intrusion :
  
  • Gabbro-Norit mit Lagen von Harzburgit, Lherzolith, Pyroxenit
• Stratiforme, bis zu 2 m mächtige Chromit Lagen treten in den basischen/ultrabasischen Serien auf
• Intrusion in Zusammenhang mit kontinentalem Rifting
• Bushveld Granit (etwas jünger: ~ 2.0 Ga) enthält zusätzlich disseminierte Sn (Kassiterit) Vererzungen

Question 20

Weitere liquidmagmatische Lagerstättentypen:

Answer 20

• Magnetit-Apatit-Lagerstätten:
  
  • Absonderung von oxidischer Schmelze
  • Bsp.: Kiruna, Schweden (Erz mit 60-67 % Fe und bis zu 5 % P)
• Erzlagerstätten in Karbonatit-Alkalimagmatit-Komplexen:
  
  • Abesonderung von karbonatischer Schmelze
  • Bsp.: Mountain-Pass-Karbonatitin Kalifornien, USA (SEE)
• Liquidmagmatische Lagerstättenbildung an der Oberfläche:
  
  • In extrusiven Komatiiten (Absonderung von Sulfidschmelzean der Basis der Komatiit-Lavaströme; Bsp.: Ni-Cu-Lagerstätte Kambalda, Westaustralien)
  • Magmenbildung durch Meteoriteneinschlag und anschließende Entmischung (sehr selten; Bsp.: Ni-Cu-PGE-Lagerstätte Sudbury, Kanada

Question 21

Pegmatitische Lagerstätten -Pegmatite:

Answer 21

• Entstehen aus Restschmelzen von Granitoiden
• Restschmelzen stark angereichert an H_²O und inkompatiblen Elementen
• Unterschiedliche Pegmatite entstehen in Abhängigkeit von:
  
  • Zusammensetzung der Restschmelze
  • Art des intrudierten Nebengesteins
  • Lage im Druck/Temperatur-Feld
• Nach Platznahme der niedrig viskosen Restschmelze in Klüften kühlt diese schnell von außen nach innen ab
• Zur Bildung der riesenkörnigen Minerale kommt es durch eine geringe Nukleationsbereitschaft bei hohen Diffusionsraten

Question 22

Pegmatitgenese:

Answer 22

• Die entmischte wasserreiche Phase reichert sich am Dach der Magmenkammer an
• Dadurch kommt es zu einem zunehmenden Druckaufbau sodass im Dach der Magmenkammer der Überlagerungsdruck sowie die Gebirgsfestigkeit überschritten werden und die Restschmelze in das Nebengestein injiziert werden kann

Question 23

Pegmatit-Beschreibung:

Answer 23

• Pegmatite sind meist sehr grobkörnige Gesteine welche gang- bis lagerartig ausgebildet und mineralogisch und chemisch inhomogen sind
• Die Haupt- und Nebenphasen sind unregelmäßig verteilt ⇒ Zonierung
• Pegmatite können von ihrer Zusammensetzung von basisch bis sauer variieren ⇒ wirtschaftlich interessant = saure Pegmatite
• Saure Pegmatite bestehen hauptsächlich aus Quarz + Feldspat + Glimmer (häufig Muskovit)
• In der pegmatitischen Restschmelze sind zahlreiche inkompatible Elemente stark angereichert

Question 24

Pegmatitische Lagerstätten:

Answer 24