Geschichte der Geowissenschaften: Allgemeine Geologie

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Credner (1891)
Geo­logie

Vieleicht der wichtigste Text um die neueren Ideen der Bildung von hydrothermalen Lagerstätten zu verstehen. Credner schloss mit den alten Theorien ab, und stellt hier zirkulierende Wässer in den Gesteinen in den Mittelpunkt.

Er zeigt:
a) Migration von Wasser in den Gesteinen
b) Lösungs- und Ausscheidungsprozesse in den verschiedenen Gesteinen.
c) Enger Zusammenhang mit vulkanischen Ereignissen.
d) Zusammenhang von Mineralparagenesen und chemischen Faktoren.
e) Herkunft der Erze von anderen Gesteinen oder weit entfernten Formationen.

Es fehlt noch:
a) Begriffe wie Alteration oder Hydrothermal
b) Wissen über detaillierte Imprägnations-Vorgänge
c) Die Oxidationszone und sulfidische Zone werden noch nicht ganz verstanden
d) Die Mineralparagenesen sind recht rudimentär und häufig sehr auf ein Beispiel fixiert..

Interessant ist:
Credner bemüht die spillitisierten Basalte zur näheren Erklärung:
a) Eigentlich ein interessanter Ansatz - heute werden die Prozesse aber etwas getrennt.
b) Die Bildung von Höhlen, Stalagmiten und Stalagtiten wird auch herangezogen, auch ein interessanter Ansatz.

Adelsberger Höhle, Credner, 1891 [siehe in groß]
Credner benutzte dieses Beispiel um die Phänomene der Lösung von Substanzen und die Kristallisation zu beweisen.

Siderit Gang in "Grünstein" , mit Pyrit und Talk - Haile Mine in den USA. (Credner, 1891)
Mehr zur Haile Mine in South Carolina

Veröffentlichungen über die Bildung von Gängen:
Formation von Gängen (Petzholdt, 1840)
Formation von Gängen (Beche, 1852)
Lagerstättenbildung durch Wasser (Credner, 1891)
Wesen und Entstehung von Mineralgängen (Credner, 1891)

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Credner, 1891:Entstehung von Mineralien durch Absatz (Ausfällen) aus Wasser

Originaltext in Deutsch, Credner (1891):
p. 209 - 214

§ 4. Unterirdische Absätze aus Mineralsolutionen.

Wenn die durch Auslaugung des Gebirgsinneren von Seiten reiner oder kohlensäurehaltiger Wasser entstandenen Mineralsolutionen mit atmosphärischer Luft in Berührung gelangen, verdunstet ein Teil des Wassers oder der Kohlensäure und die aufgelösten Mineralsubstanzen scheiden sich zum Teile aus. Zu diesem Vorgänge bietet sich innerhalb der Erdkruste in Spalten, Höhlen und Drusenräumen Gelegenheit.

Die Mineralabsätze in Drusen- und Blasenräumen haben deshalb eine große Bedeutung, weil sie ein Bild der Zersetzungs- und Auslaugungsprozesse geben, welche innerhalb des Gesteines, in dem sie auftreten, vor sich gehen. Am lehrreichsten sind deshalb die Mandelsteinbildungen in zusammengesetzten kristallinischen Gesteinen wie Melaphyr, Basalt, Phonolite, Diabas. Die Blasenräume der Melaphyre sind von Grünerde [Celadonite], Chalcedon, Quarz, Amethyst, Zeolithen, Prehnit und Kalkspat ausgefüllt oder inkrustiert. Gewöhnlich bildet die Grünerde eine feine Rinde, welche die Wände des Hohlraumes auskleidet.

Es müssen deshalb die Gesteinsgemengteile, welche Tonerde-, Eisenoxydul- und Magnesiasilikate enthalten, zuerst zersetzt, fortgeführt und zur Bildung jener Rinde verwandt worden sein. In diesem Falle ist also die Zersetzung des Augites, von welchem jene Silikate stammen müssen, der des Plagioklases vorausgegangen. Dann wurden letzterer und die übrigen Kalksilikat enthaltenden Gesteinselemente unter Bildung von Kalkkarbonat zersetzt, welches, falls eine genügende Menge kohlensäurehaltigen Wassers vorhanden war, ausgelaugt, in die Blasenräume geführt und dort abgesetzt wurde, sodass diese nicht selten vollkommen von Kalkspat ausgefüllt sind.

Wurde jedoch die ganze Kohlensäure von der Zersetzung der Silikate absorbiert, so führten die Gewässer die durch letzterwähnten Prozess freigewordene Kieselsäure weg und den Blasenräumen zu, auf deren Wänden sich die Solution ausbreitete. Verdunstete das Wasser, so schied sich die Kieselsäure aus und bildete dünne, konzentrische Chalcedonlagen von verschiedener Färbung.

Trat später ein schnellerer Zufluss von sich fortwährend erneuernder Kieselsäuresolution ein, welche den Raum innerhalb der Chalcedonkruste ganz ausfüllte, so wurde die Verdunstung außerordentlich beschränkt und die Möglichkeit zur Ausscheidung vollkommener Quarz- oder Amethyst-Kristalle gegeben, wie sie häufig das Innere der Chalcedondrusen erfüllen. Auf die Absätze der kieseligen Substanzen folgen die der Zeolithe, so des Natrolith, Skolezit [Zeolites], Desmin, Stilbit, Analcim, Chabasit. Sie verdanken ihr Material den Silikaten von Kalk, Natron, Kali und Tonerde, welche bei der Zersetzung der Silikatgesteine von Seiten der Gewässer nicht vollständig in Karbonate umgewandelt, sondern z. T. als Silikate fortgeführt wurden, und bestehen gewissermaßen aus regenerierter, wasserhaltiger Feldspatsubstanz.

Deshalb finden sich diese Zeolithe nur in den Hohlräumen von Gesteinen, welche leicht zersetzbare Feldspäte enthalten, nicht aber in Orthoklas-Gesteinen wie Granit und Quarzporphyr. Aus diesem Grunde kommen auch natron- und kalkhaltige Zeolithe häufiger vor als kalihaltige.

In den Phonolithen widersteht zwar der Sanidin als Kalifeldspat der Zersetzung hartnäckiger, dahingegen begünstigen zwei andere natronreiche und sehr leicht zersetzbare Gemengteile, der Nephelin und Nosean, die Bildung von Zeolithen und zwar namentlich von Natrolith, welcher begleitet von Desmin, Apophyllit, Chabasit, Analcim, Kalkspat und Hyalit fast überall, wo Phonolithe auftreten, die Drusen- und Spaltenräume dieses Gesteines auskleidet, während deren Umgebung oft förmlich ausgelaugt erscheint.

Ebenfalls sehr reich an Mineralabsätzen, die von der Zersetzung und Auslaugung des Nebengesteines herstammen, sind die Hohlräume der mandelsteinartigen Basalte. In ihnen haben sich Chalcedon, Opal, Hyalit, Quarz, Amethyst, Kalkspat, Aragonit, Sphärosiderit, Dolomitspat, Grünerde [Celadonite], Desmin [Stilbit Gruppe], Stilbit, Natrolith, Analcim, Chabasit, Apophyllit, Harmotom, Laumontit, Prehnit und andere Silikate angesiedelt.

An sehr vielen Punkten ist der verwitternde Basalt reich an Schnüren, Mandeln und Nestern von reinem kohlensaurem Kalke, also Kalkspat und Aragonit, während Silikate fehlen; hier war demnach die Bildung und Fortführung von Kalkkarbonat durch kohlensäurehaltige Wasser der ausschließliche, bei dem Vorwalten der Zeolithe jedoch die Auflösung der unzersetzten Silikate der wesentliche Vorgang, während dort, wo Chalcedone und Quarz die Hauptausfüllungsmasse bilden, an Kohlensäure arme Wasser die durch Zersetzung der Silikate freigewordene Kieselsäure fortführten und ausschieden.

In den Diabasmandelsteinen wird die Ausfüllung der Blasenräume namentlich von Kalkspat, Eisenhydroxyd, Delessit und Quarz gebildet, welche aus den leicht zersetzbaren Plagioklasen und Augiten dieses Gesteines herrühren.

Ähnliche Neubildungen von Mineralien und zwar namentlich von Zeolithen. wie sie in den Blasenräumen der in Zersetzung begriffenen Gesteine sich vollziehen, sind von Daubree aus dem Mauerwerke altrömischer Bäder, z. B. von Plombiöres in den Vogesen beschrieben worden. *1)  

Hier haben sich in den Poren, Höhlungen und Klüften der von den Silikat haltigen Thermalwassern durchströmten Ziegelsteine und des Mörtels, ganz wie in den Melaphyr-, Phonolith- und Basaltmandelsteinen, Krystallgruppen und Aggregate von Chabasit, Harmotom, Mesotyp [Heute nicht mehr gebräuchlich – vielleicht Natrolit], Apophyllit [grupo de filosilicatos], Gismondin, Kalkspat und Aragonit, ferner Inkrustate von Opal, Hyalit und Chalcedon angesiedelt. Ebenso wie in Drusenräumen konnten die dem Gebirgsinneren entstammenden Solutionen ihren Mineralgehalt in Spalten absetzen.

Durch allmähliche Ausfüllung der letzteren entstehen Mineralgänge und -trümer. Diese führen entweder nur Kalkspat, Quarz, Schwerspat oder Flussspat, oder aber neben diesen, ja selbst ausschließlich Erze, von welchen die des Eisens, Bleies und Kupfers die gewöhnlichsten sind. Der Kalkspat stammt entweder von der direkten Auflösung der Kalksteine (daher die Häufigkeit von Kalkspat in Spalten der Kalksteinformationen) oder von der Zersetzung der Kalksilikate des Nebengesteines.

Der Quarz ist vorwiegend ein Absatz aus Gewässern, welche sich bei der Zersetzung von Silikatgesteinen mit der freiwerdenden Kieselsäure beladen. Der Schwerspat dürfte sich meist aus Lösungen von kohlensaurem Baryt, welche mit Sulfate führenden Gewässern zusammenkamen, ausgeschieden haben. Das Baryt-karbonat in den Sickerwassern ist z. T. aus dem Barytgehalte vieler Feldspäte zu erklären nach Sandberger enthält der Orthoklas des Schwarzwald - Gneises und - Granites 0,22—0,81%. der des Karlsbader Granites 0,48% Baryt).

Der Flussspat gelangt in die Gangspalten dadurch, dass kohlensaure Alkalien die zufälligen Flussspatgemengteile des Nebengesteines zersetzten, wodurch sich Fluoralkalien bildeten, welche als Lösung in die Spalten geführt und hier, falls sie mit Kalksilikaten in Berührung kamen, die Ausscheidung von Flussspat veranlassten. Übrigens ist dieses Mineral auch in 26.923 Teilen reinen Wassers löslich und kann deshalb auf direktem Wege zum Absätze in Spalten gelangen.

Ebenso wie in Mandel- und Drusenräumen können auch Silikate und zwar namentlich Zeolithe, in Gängen auftreten, wohin die Elemente zu ihrer Bildung in gelöstem Zustande geführt werden. So sind die Andreasberger Silbererzgänge reich an Harmotom, Apophyllit, Analcim, Stilbit und Desmin, die Kupfergänge am Lake Superior in Nord-Amerika an Apophyllit, Analcim, Prehnit und Laumontit.

Wie Quarz für sich allein, so kristallisiert er auch in Verwachsung mit Orthoklas aus wässeriger, dem Nebengestein entstammender Lösung aus, z. B. auf der Oberfläche der in Zersetzung begriffenen Porphyrgerölle des Kohlenkonglomerates bei Euba unweit Chemnitz *2), — ja es können auch kristallinisch körnige Aggregate von Quarz, Orthoklas, Oligoklas, Glimmer und Turmalin aus mineralhaltigen Sickerwassern in Spalten zur Ausscheidung gelangen und entweder die Wände derselben inkrustieren, oder sie durch vollständige Ausfüllung zu granitartigen Gängen umgestalten.

Solche pegmatitische Gangsekretionen, wie sie in dem sächsischen Granulitgebirge, im Riesengebirge, auf der Insel Elba, in den nordamerikanischen Gneisen aufsetzen, zeichnen sich durch ihre den Erzgängen ganz analogen Strukturverhältnisse, namentlich durch die stengelige, bandförmige oder kokardenartige Anordnung der Gemengteile, sowie durch ihren Reichtum an Drusenräumen aus, welche letztere dem Orthoklas, Quarz, Turmalin und Glimmer Gelegenheit zur Ausbildung freier Kristall-enden gewährten.

Das Auftreten von Erzen in Gangspalten ist dadurch bedingt, dass lösliche Metallsalze durch Gewässer in jene geführt und darin, falls hier gewisse Bedingungen erfüllt werden (Reaktionen, Verdunstung), als schwerlösliche Schwefelmetalle und Metalloxyde abgeschieden werden. Der Ursprung der den Spalten zugeführten Metallsalzlösungen ist ein höchst mannigfaltiger. Oft mögen dieselben als Metallsulfate von der Vitriolisierung von Schwefelmetallen (S. 201) herstammen, wie solche den Gesteinen sehr gewöhnlich in größeren oder geringeren, z. T. mikroskopischen Dimensionen und schwankenden Mengen beigemengt sind.

Anderseits werden aber auch durch Zersetzung der in den Glimmern, Hornblenden und Augiten der Gesteine enthaltenen Silikate von Eisen und Mangan, sowie spurenweise auch wohl von Kupfer, Blei, Kobalt, Nickel, Wismut, Silber, Arsen, Antimon und Zinn von Seiten kohlensäurehaltiger Wasser (S. 202) Karbonate gebildet und mit der ausgeschiedenen Kieselsäure in die Spaltenräume gelangen können.

Endlich gehen auch direkte Lösungen der Silikate von z. B. Zink, Kupfer, Nickel, Blei und Silber, sowie der als Gemengteile der Kalksteine und Dolomite vorkommenden Eisen- und Mangankarbonate vor sich. — In den Gangspalten fand also einerseits eine Ansammlung von Sulfaten, Karbonaten und Silikaten von Metalloxyden statt, auf der anderen Seite war die Möglichkeit des Zutrittes von Schwefelwasserstoffhaltigen Gewässern geboten. Fand dieses Gas Zutritt zu den Metallsalzsolutionen, so gelangten Schwefelmetalle zur Ausscheidung.

Wo es hingegen in Spalten an Schwefelwasserstoff fehlte, da schieden sich die Erze, wenigstens manche derselben, als schwerlösliche Metallsalze, als Karbonate und Phosphate oder in Verbindung von Metallsäuren aus. Auf letztere Weise sind die Gänge von Brauneisenstein und Spateisenstein entstanden. Kohlensaures Eisenoxydul ging aus direkter Lösung oder aber aus Zersetzung der Silikate dieses Metalls hervor und wurde in die Gangspalten geführt, wo es sich, je nachdem die atmosphärische Luft Zutritt hatte oder nicht, als Eisenoxydhydrat (Brauneisenstein) oder als kohlensaures Eisenoxydul (Spateisenstein) absetzte, während durch Beimischung von schwefelwasserstoffhaltigem Wasser Schwefelkies resultierte.

Die Abstammung aller innerhalb der Spalten zur Ausscheidung gelangten Erze findet Sandberger und vor ihm Forchhammer ausschließlich in den Metallsilikaten der Bestandteile des direkten Nebengesteines der Gangspalten; nach ihm entstehen somit die Erzgänge durch Lateralsekretion. Gewichtige Bedenken gegen die Verallgemeinerung dieser Theorie wurden von A. Stelzner geltend gemacht.

Auf Grund dieser Einwände bleibt es wahrscheinlich, dass die Mehrzahl der Erzgänge Mineralquellen, welche aus größerer Tiefe und Entfernung stammen und dort bereits auslaugend auf die durchsickerten Gesteine eingewirkt haben, ihren Ursprung verdanken. Die Entstehung anderer (z. B. Zinnober und Zinnsteingänge) steht mit vulkanischen Nachwirkungen in Zusammenhang, ist also auf Absätze durch Solfataren, Fumarolen und Thermen zurückzuführen.

In ganz analoger Weise wie auf Spalten konnten die mit Mineralsubstanzen beladenen, unterirdisch zirkulierenden Gewässer auf Höhlen treffen und hier einen Teil ihrer Last absetzen.
Am gewöhnlichsten war dies mit Lösungen von doppelt kohlensaurem Kalke der Fall, aus welchen sich bei der Verdunstung des Wassers oder nach Verdrängung der halb gebundenen Kohlensäure durch die atmosphärische Luft kohlensaurer Kalk als Tropfstein ausscheidet. Dieser bildet dort, wo die Solution sich auf den Wandungen der Höhle ausbreitet, mehr oder weniger dicke Inkrustationen Deckensinter, an Punkten aber, an denen die Wassertropfen so langsam fallen, dass sie an der Höhlendecke hängen bleiben, bis sich ein Teil des Kalkspates ausscheidet, resultieren eiszapfenartige Gebilde von Kalksinter, die Stalaktiten.

An den Stellen, wo die fallenden Tropfen aufschlagen, findet der Absatz des letzten, bis dahin noch in Lösung befindlichen Restes von kohlensaurem Kalke statt, der zur Bildung von Stalagmiten Veranlassung gibt. Diese wachsen allmählich in die Höhe, also den Stalaktiten entgegen, bis sie sich zuweilen mit diesen vereinen und dann Kalksintersäulen (Orgeln) bilden.

Nicht immer ist es rhomboedrischer kohlensaurer Kalk, Kalkspat, welcher auf diesem Wege zum Absätze gelangt, sondern zuweilen auch, und zwar wahrscheinlich infolge der Verunreinigung der ursprünglichen Lösung durch fremdartige Substanzen, Aragonit. Dies ist namentlich in der Höhle von Antiparos der Fall. Höhlen im Kalksteingebirge, in welchen sich Stalaktiten finden, sind außerordentlich häufig. Jede derselben ist ein lehrreiches Beispiel dafür, dass Gewässer, welche durch Spalten und Klüfte des Kalksteines sickern, mit Hilfe freier Kohlensäure kohlensauren Kalk auflösen und denselben in Hohlräumen infolge langsamer Verdunstung des Wassers und der Kohlensäure wieder absetzen.


Seltener sind die Fälle, wo in Höhlen Schwefelmetall e in ähnlicher Weise wie in Spalten zur Ablagerung gelangten.
Die großartigsten hierher gehörigen Vorkommnisse sind die Bleiglanz-, Schwefelkies- und Zinkblendeabsätze in den Höhlen des dolomitischen Silur Kalkes der Bleiregion am oberen Mississippi, an deren Wandungen sie nicht nur als Fuß dicke Krusten auftreten, sondern auch in liniendicken Lagen mit Kalksinter abwechselnd die regelmäßigsten Stalaktiten bilden, welche dann auf dem Querbruche lauter konzentrische Ringe jener Erze und zwischen diesen solche von Kalksinter zeigen. Ganz ähnliche Höhleninkrustate und z. T. zapfenartig herabhängende Stalaktiten von Bleiglanz und Blende finden sich in den im triassischen Dolomit aufsetzenden Erzlagerstätten von Raibl in Kärnten.

Ebenfalls verhältnismäßig seltene Erscheinungen sind die von kristallisierten Mineralabsätzen und zwar vorzüglich von Bergkristall ausgekleideten Höhlen im Granite, die sogenannten Kristallkeller. Sie finden sich z. B. im Granite der Alpen, namentlich in Savoyen und der Schweiz. Besonders berühmt sind die Kristallhöhlen des Zinkenstockes im Berner Oberlande und jene des Viescher Tales und von Naters in Oberwallis, welche letztere Quarz- Kristalle von mehr als einem Meter Durchmesser geliefert hat.    

*1) A. Daubree. Experimental-Geologie. Deutsch v. A. Gurlt. Braunschweig. 1880. S. 138 und Eaux souterraines aux 6p. anciennes. Paris. 1887. S. 30.  

*2) Knop. N. Jahrb. f. Min. 1859. S. 593. — Volger, ebend. 1861. S. 1.