Endbericht - NachhaltigWirtschaften.at
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Schmelzen, wobei typische Nebengemengteile Biotit, Muskovit, Topas und Turmalin sind. Granitische Lagerstätten finden sich etwa in Yichun (Südost-China) oder Beauvoir (Frankreich) [erný und Ercit 1989]. Tantal ist aufgrund von Fraktionierungsprozessen häufig in den distalen Bereichen der Pegmatite stärker angereichert. Granitische Ta-Erzkörper zeichnen sich durch einen hohen Grad an Albitisierung und Vergreisungserscheinungen auf, welche auf postmagmatische metasomatisch-hydrothermale Alterationsprozesse zurückzuführen sind. Innerhalb der LCT-Pegmatite werden mehrere Untertypen unterschieden [erný 1989, erný und Ercit 2005], wobei aber alle Tantalminerale (Columbit-Reihe, Mikrolith, Wodginit, etc.) führen können. Die weltweit wichtigsten Tantal-Pegmatite dieses Typs sind Greenbushes und Wodgina (Australien), Tanco (Kanada), Mibra/Volta Grande (Brasilien), Kenticha (Äthiopien), Morrua und Marropino (Mosambique), Manono-Kitotolo (Demokratische Republik Kongo) etc. Der Großteil der Coltan-Produktion Zentralafrikas (Ostkongo) stammt aus dem (meist) artisanalem Bergbau auf Pegmatite des LCT-Typs oder daraus infolge Verwitterung entstandenen eluvialen und alluvialen Seifenlagerstätten. Bei den primären Vererzungen handelt es sich um Ta-Sn-Nb-reiche Pegmatite, die mit postkinematischen, neoproterozoischen Zinngraniten des Kibara Orogens assoziiert sind [Pohl 2011]. 1.5 Platingruppenmetalle Die Platingruppenelemente zeigen eine starke Affinität zu Nickel-Kupfersulfiden und Chromiten, wobei deren Lagerstätten zum größten Teil mit (ultra-)mafischen magmatischen Komplexen assoziiert sind. Für die Anreicherung der PGMs sind oft mehrere Prozesse verantwortlich. So spielen die Entmischung sulfidischer von silikatischen Schmelzen, die magmatische Kristallisation dieser Elemente (z.T. mit Chromit), magmatische Differentiationsprozesse aber auch die anschließende Remobilisierung der PGE durch metasomatischhydrothermale Fluide eine bedeutende Rolle bei der Lagerstättenbildung [Dill 2010]. Der zur Bildung von PGE-haltigen Sulfiden benötigte Schwefel stammt entweder primär aus dem Erdmantel oder wird durch Assimilation von krustalem Gestein ins System eingebracht. Den wirtschaftlich bedeutendsten Lagerstättentyp stellen lagige mafische Intrusionen dar. Hierzu zählen der südafrikanische Bushveld Komplex, der in den USA gelegene Stillwater Komplex, sowie der Great Dyke in Zimbabwe. Im Jahr 2010 stammten 77 % der Weltjahresproduktion von Platin, 40 % der von Palladium und 78 % der restlichen PGE aus Südafrika [USGS 2011]. Geologisch werden im Bushveld Komplex zwei PGM-führende Erzhorizonte in den lithostratigraphischen Einheiten der Rustenburg Abfolge unterschieden. Das Merensky Reef stellt ein lateral unterschiedlich mächtiges Band aus Pyroxen- und Plagioklaskumulatphasen dar. Die Anreicherung der Platingruppenelemente wird durch die erneute Intrusion einer PGE-reichen primitiven Schmelze mit anschließender Mischung mit magmatischen 272
Kumulaten erklärt. Durch Segregation bildete sich eine sulfidische Schmelze, in welcher bevorzugt Cu, Ni und die Platingruppenelemente angereichert wurden. [Naldrett et al. 2009]. Die zweite lithostratigraphische Einheit mit PGE-Anreicherungen ist die sogenannte UG2 Chromitit-Abfolge. Sie stellt heute den – zusammen mit dem Merensky Reef – wichtigsten Horizont mit PGM im Bushveld-Komplex dar. Die PGE- und Chrom-Vererzungen der UG2 Abfolge entstanden in Folge einer Injektion frischer Schmelzen in die Magmenkammer und anschließender Assimilation felsischer Gesteine. Durch die Kontamination der Schmelze mit silikatischen Phasen konnte vermutlich Chromit auskristallisieren, welcher angereichert an PGM am Boden der Magmenkammer akkumuliert wurde [Kinnaird et al. 2002]. Die Genese dieser PGM-reichen Chromitite ist jedoch nach wie vor nicht vollständig geklärt. Intensiv wird auch die Genese der PGE-Lagerstätten in der russischen Noril´sk-Lagerstätte diskutiert, die als einer der größten Versorger des Weltrohstoffmarktes mit Nickel und Platingruppenelementen (vor allem Palladium) gilt. Die Lagerstättenbildung steht in Zusammenhang mit kontinentalen Flutbasalten. Als notwendige Schwefelquelle für die Bildung der sulfidischen PGE-Mineralisationen in der Noril´sk-Vererzung wird in nahezu allen genetischen Modellen die Assimilation von Anhydrit-führendem Nebengestein angenommen, wobei eine mögliche Mobilisation von Sulfiden aus der Unterkruste nicht außer Acht gelassen werden darf [Krivolutskaya 2011]. Alternative Interpretationen favorisieren eine Anreicherung der Erze als Folge einer Remobilisierung der Platingruppenelemente aus älteren paläoproterozoischen Sedimenten und deren krustalen Untergrundgesteinen [Starostin und Sorokhtin 2011]. Eine weitere Art von PGE-Lagerstätten tritt in ringförmigen Ultramafitkomplexen (Alaska- Ural-Typus) und in den ultramafischen Anteilen von Ophiolithen auf, in letzteren findet sich zumeist eine Assoziation der PGM mit Chromititen. Beide Typen scheinen derzeit allerdings subökonomisch zu sein und den Autoren sind keine derartigen produzierenden Lagerstätten bekannt (die Acoje Mine in Indonesien, welche bis 2003 PGE als Beiprodukt zu Cr gewann, nahm erst vor kurzem wieder Explorationstätigkeiten auf). Fluviatile Seifenlagerstätten waren historisch gesehen die ersten Produzenten von Platin (Ural). Diese weisen jedoch heute keine Bedeutung mehr auf. In der Verwitterungszone primärer Lagerstätten entstehen unter anderem Platinoxide. Große Mengen (400 Millionen Tonnen) derartiger supergener Erze kommen z.B. in der Hartely Mine, Zimbabwe vor [Oberthür et al., 2003], die aber bisher noch nicht wirtschaftlich gewonnen werden, da das Problem ihrer Aufbereitung bisher ungelöst ist. 1.6 Elemente der Seltenen Erden Genetisch lassen sich unterschiedliche Lagerstättentypen definieren, wobei die Gewinnung der SEE allerdings meist nur als Nebenprodukt erfolgt. Primäre SEE-Lagerstätten sind 273
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Schmelzen, wobei typische Nebengemengteile Biotit, Muskovit, Topas und Turmalin sind.<br />
Granitische Lagerstätten finden sich etwa in Yichun (Südost-China) oder Beauvoir (Frankreich)<br />
[erný und Ercit 1989]. Tantal ist aufgrund von Fraktionierungsprozessen häufig in<br />
den distalen Bereichen der Pegm<strong>at</strong>ite stärker angereichert. Granitische Ta-Erzkörper<br />
zeichnen sich durch einen hohen Grad an Albitisierung und Vergreisungserscheinungen auf,<br />
welche auf postmagm<strong>at</strong>ische metasom<strong>at</strong>isch-hydrothermale Alter<strong>at</strong>ionsprozesse zurückzuführen<br />
sind. Innerhalb der LCT-Pegm<strong>at</strong>ite werden mehrere Untertypen unterschieden [erný<br />
1989, erný und Ercit 2005], wobei aber alle Tantalminerale (Columbit-Reihe, Mikrolith,<br />
Wodginit, etc.) führen können. Die weltweit wichtigsten Tantal-Pegm<strong>at</strong>ite dieses Typs sind<br />
Greenbushes und Wodgina (Australien), Tanco (Kanada), Mibra/Volta Grande (Brasilien),<br />
Kenticha (Äthiopien), Morrua und Marropino (Mosambique), Manono-Kitotolo (Demokr<strong>at</strong>ische<br />
Republik Kongo) etc. Der Großteil der Coltan-Produktion Zentralafrikas (Ostkongo)<br />
stammt aus dem (meist) artisanalem Bergbau auf Pegm<strong>at</strong>ite des LCT-Typs oder daraus<br />
infolge Verwitterung entstandenen eluvialen und alluvialen Seifenlagerstätten. Bei den<br />
primären Vererzungen handelt es sich um Ta-Sn-Nb-reiche Pegm<strong>at</strong>ite, die mit postkinem<strong>at</strong>ischen,<br />
neoproterozoischen Zinngraniten des Kibara Orogens assoziiert sind [Pohl 2011].<br />
1.5 Pl<strong>at</strong>ingruppenmetalle<br />
Die Pl<strong>at</strong>ingruppenelemente zeigen eine starke Affinität zu Nickel-Kupfersulfiden und<br />
Chromiten, wobei deren Lagerstätten zum größten Teil mit (ultra-)mafischen magm<strong>at</strong>ischen<br />
Komplexen assoziiert sind. Für die Anreicherung der PGMs sind oft mehrere Prozesse<br />
verantwortlich. So spielen die Entmischung sulfidischer von silik<strong>at</strong>ischen Schmelzen, die<br />
magm<strong>at</strong>ische Kristallis<strong>at</strong>ion dieser Elemente (z.T. mit Chromit), magm<strong>at</strong>ische Differenti<strong>at</strong>ionsprozesse<br />
aber auch die anschließende Remobilisierung der PGE durch metasom<strong>at</strong>ischhydrothermale<br />
Fluide eine bedeutende Rolle bei der Lagerstättenbildung [Dill 2010]. Der zur<br />
Bildung von PGE-haltigen Sulfiden benötigte Schwefel stammt entweder primär aus dem<br />
Erdmantel oder wird durch Assimil<strong>at</strong>ion von krustalem Gestein ins System eingebracht.<br />
Den wirtschaftlich bedeutendsten Lagerstättentyp stellen lagige mafische Intrusionen dar.<br />
Hierzu zählen der südafrikanische Bushveld Komplex, der in den USA gelegene Stillw<strong>at</strong>er<br />
Komplex, sowie der Gre<strong>at</strong> Dyke in Zimbabwe. Im Jahr 2010 stammten 77 % der Weltjahresproduktion<br />
von Pl<strong>at</strong>in, 40 % der von Palladium und 78 % der restlichen PGE aus Südafrika<br />
[USGS 2011]. Geologisch werden im Bushveld Komplex zwei PGM-führende Erzhorizonte in<br />
den lithostr<strong>at</strong>igraphischen Einheiten der Rustenburg Abfolge unterschieden. Das Merensky<br />
Reef stellt ein l<strong>at</strong>eral unterschiedlich mächtiges Band aus Pyroxen- und Plagioklaskumul<strong>at</strong>phasen<br />
dar. Die Anreicherung der Pl<strong>at</strong>ingruppenelemente wird durch die erneute Intrusion<br />
einer PGE-reichen primitiven Schmelze mit anschließender Mischung mit magm<strong>at</strong>ischen<br />
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