Erzlagerstätten,
natürliches Vorkommen von Erzen in der Erdkruste, die nach Größe und Inhalt für eine wirtschaftliche Gewinnung der Erze infrage kommen können. Die Abbauwürdigkeit der Erze ist abhängig v. a. vom Wert der betreffenden Metalle, vom Metallgehalt der Erze (z. B. bei Eisen mindestens 25 %, bei Gold mindestens 0,001 %), von der Gewinnungsmethode, von der Verhüttbarkeit und von der Lage des Fundorts. Vielfach kommen bestimmte unterschiedliche Erzminerale zusammen vor (Paragenese). Die Bildung der Erzlagerstätten entspricht im Allgemeinen der der Gesteine, sodass magmatische, sedimentäre und metamorphe Erzlagerstätten unterschieden werden.
Magmatische Erzlagerstätten
Magmatische Erzlagerstätten entstehen bei der Erstarrung von Magma, und zwar besonders im Zusammenhang mit plutonischen Vorgängen, wobei die Entmischungsvorgänge der Differenziation zur Auswirkung kommen. Während der Frühkristallisation werden in der liquidmagmatischen Phase mit basischen und ultrabasischen Gesteinen v. a. Chrom-, Platin-, Vanadium-, Nickel- und Kupfererze ausgeschieden, die aufgrund ihrer hohen spezifischen Dichte in der Magmakammer absinken und sich zu lagig-schlierenförmigen Erzkörpern anreichern können (z.B. Buschveld-Komplex). Bei hohem Schwefelgehalt der Schmelze können auch sulfidische Kupfer-Nickel-Eisen-Erzlagerstätten gebildet werden. Während der Hauptkristallisation des Magmas (v. a. granitische Tiefengesteine) entstehen praktisch keine Erzlagerstätten, sondern erst wieder mit der Restkristallisation. In der magmatischen Restschmelze sind nun viele leicht flüchtige Bestandteile (Wasser, Fluor-, Chlor- und Schwefelwasserstoff, Kohlendioxid u. a.) angereichert sowie solche Elemente, die wegen ihrer zu großen oder zu kleinen Ionenradien in die bisher kristallisierten Silikatminerale nicht eingebaut werden konnten (besonders Lithium, Beryllium, Niob, Tantal, Cäsium, Bor, Thorium, Uran und Seltenerdmetalle). Bei der Kristallisation der Restschmelze reichern sie sich in der pegmatitischen Phase in den gang- oder linsenförmigen, v. a. Quarz und Feldspat führenden Pegmatiten an.
In der folgenden pneumatolytischen Phase ist die Restschmelze noch stärker mit flüchtigen Bestandteilen angereichert, sodass es zum Absieden einer Gasphase in das Nebengestein und dort zu starken Umwandlungen kommt. Die wichtigsten pneumatolytischen Erzlagerstätten sind: 1) Gangfüllungen und Imprägnationen des Nebengesteins, und zwar mit Zinn- (Greisen), Wolfram-, Molybdän-, Kupfer- u. a. Erzen; 2) kontaktpneumatolytische Verdrängungslagerstätten (Metasomatose, Skarn), die schon in metamorphe Erzlagerstätten übergehen können; sie beruhen auf der Einwirkung überkritischen Gase auf das Nebengestein (besonders Kalk und Dolomit) und enthalten im Wesentlichen die gleichen Erzminerale (auch Eisenerze), die aber meist feinkörniger verteilt sind.
Die hydrothermale Phase (Temperaturbereich < 400 ºC, unterhalb der kritischen Temperatur des Wassers) ist gekennzeichnet durch eine wässrige Restlösung mit geringem Dampfdruck. Aus ihr scheidet sich bei sinkender Temperatur eine gesetzmäßige Folge von charakteristischen Mineralparagenesen (»Formationen«) aus, die als Erz- und Mineralgänge aufgerissene Spalten im Nebengestein füllen. Nach Bildungsort und Struktur unterscheidet man hier intrakrustale und epikrustale Erzlagerstätten.
Unter den innerhalb der festen Erdkruste entstandenen Erzlagerstätten (intrakrustale Erzlagerstätten) gibt es wiederum Erzgänge, gebunden an mehr oder weniger steil stehende Störungen und Spalten, in die die Erzlösungen aufstiegen. Die Imprägnationslagerstätten bestehen aus vererzten Klüften und Poren; am wichtigsten sind hier die Kupfererze (Porphyry copper ores). Die hydrothermalen Verdrängungslagerstätten sind ebenso wie die pneumatolytischen im Kontakt mit leicht reaktionsfähigem Kalk und Dolomit entstanden: Eisen-, Mangan-, Blei-, Zink-, Magnesium- und Quecksilbererze. Nach der Bildungstemperatur werden bei den intrakrustalen Erzlagerstätten unterschieden: katathermale (400-300 ºC), mesothermale (300-200 ºC), epithermale (200-100 ºC) und telethermale Erzlagerstätten (bis hin zu Ausscheidungen von Thermalquellen). Charakteristisch hydrothermale Erzparagenesen oder -formationen sind: Gold-Silber-, Eisen-Nickel-, Kupfer-Eisen-Arsen-, Blei-Zink-Silber-, Uran-Eisen-, Eisen-Mangan-Barium-Fluor-, Kobalt-Nickel-Wismut-Silber- und Antimon-Arsen-Quecksilber-Formationen.
Während bei den an Tiefengesteinskörpern gebundenen Lagerstätten die Bildungsgruppen räumlich getrennt aufeinander folgen, sind sie bei den aus hoch liegenden Magmenherden stammenden subvulkanisch-hydrothermalen Erzlagerstätten eng ineinander verschachtelt (»Telescoping«).
Die epikrustalen Erzlagerstätten sind an der Erdoberfläche, d. h. subaerisch oder submarin, entstanden, Letztere, die wichtigsten, im Wesentlichen in Geosynklinalen und Riftzonen (Plattengrenzen); Letztere werden wegen der Verknüpfung mit Sedimenten (synsedimentäre Bildungen) auch als submarin-hydrothermal-sedimentäre Erzlagerstätten bezeichnet. Die Erzbildung kann auf submarine Ergussgesteine (vulkanisch) oder auf hydrothermale Lösungen zurückgehen, die aus tief liegenden Magmenherden (tiefenmagmatisch) an Störungszonen aufgestiegen sind. Der vulkanisch bestimmte Typ ist v. a. durch hämatitisch-sideritische Eisenerze (z. B. Lahn-Dill-Gebiet), Manganerze, silikatische Eisenerze (Chamosit, Thuringit) und sulfidische Erze vertreten. Auch die an submarinen Plattengrenzen (Zentralgräben) wie im Roten Meer austretenden heißen Lösungen (Hot Brines), die zur Ausscheidung von Eisen-, Kupfer-, Zink-, Blei-, Silber- und Golderzen führen (Erzschlämme mit einem Buntmetallgehalt bis über 10 %), können hierher gestellt werden (zum Teil zu den sedimentären Erzlagerstätten gerechnet). Festländische vulkanische Lagerstätten wie die Exhalationslagerstätten von Schwefel und Bor haben nur geringe Ausmaße. Die Lagerstätten tiefenmagnetischer Herkunft entstanden fast nur in sauerstoffarmen, tieferen Meeresbecken, und zwar Eisen-, Mangan- und Buntmetallerzlagerstätten (Kupfer, Zink, Blei, Silber, Antimon, Wolfram, Quecksilber u. a.; z. B. Bleiberg, Rammelsberg, Meggen und Almadén).
Sedimentäre Erzlagerstätten
Bestimmende Faktoren für die Bildung sedimentärer Erzlagerstätten sind Verwitterung, Abtragung, Transport und Ablagerung; als Bildungsmilieu kommen Kontinente und Meere infrage. Zu den durch chemische Verwitterung bedingten festländischen Verwitterungslagerstätten gehören die Hut- oder Oxidationszonen in älteren, zutage tretenden sulfidischen und carbonatisch-silikatischen Erzlagerstätten; durch Lösung, Verlagerung und Wiederausfällung in tieferen Bereichen entstehen dagegen Reduktions- oder Zementationszonen. Durch solche Vorgänge können auch Erzlagerstätten, z. B. die Porphyry copper ores, sekundär angereichert und dadurch erst abbauwürdig werden. Durch Verwitterungsprozesse sind auch die Lagerstätten von Bauxit und lateritischen Eisenerzen entstanden. Auf festländische Verwitterung, Lösung und Wiederausfällung beruht ferner die Anreicherung von Nichteisen-Schwermetallen (Kupfer, Silber, Blei, Vanadium, Uran) in Wüstengebieten durch Austrocknen herangeführter Lösungen und Imprägnation von Schuttgesteinen. Im feuchtgemäßigten Klima führt die siallitische Verwitterung gelegentlich zur Bildung von Eisen-Mangan-Erzlagerstätten, u. a. Bohnerzen (Limonit). Auf mechanischer Verwitterung und Umlagerung beruhen die Seifenlagerstätten (Seifen).
Während in (verlandenden) Binnenseen nur Eisen- und Manganerze (Sumpf- und See-Erze, Raseneisenerz) von geringer Bedeutung gebildet werden, haben marin-sedimentäre Ausscheidungslagerstätten große wirtschaftliche Bedeutung. Der Schwermetallgehalt stammt häufig aus Verwitterungslösungen, die mit den Flüssen vom Festland ins Meer transportiert werden. Bei der Ausfällung spielt besonders das unterschiedliche Redoxpotenzial in den Meeresräumen eine Rolle. In einer sauerstoffreichen küstennahen Zone werden oolithische Limonit- und Manganerzlagerstätten (Oolith, Minette) gebildet. Weiter zum Meeresinnern hin, wo Kohlendioxid vorherrscht, entstehen die silikatischen Chamositeisenerze. Größte wirtschaftliche Bedeutung haben die unter besonderen Umweltbedingungen entstandenen präkambrischen Bändereisenerze. In mangelhaft durchlüfteten Meeresbecken wird durch die Tätigkeit der Schwefelbakterien Schwefelwasserstoff gebildet, der Schwermetalle als Sulfide im Faulschlamm ausfällen kann. Unter diesen Erzlagerstätten des Schwefelkreislaufs hatte besonders der Mansfelder Kupferschiefer Bedeutung, der auch Blei, Zink, Vanadium, Nickel, Molybdän u. a. enthalten kann. In den Tiefseebecken werden wichtige Metalle in Form von Manganknollen angereichert.
Metamorphe Erzlagerstätten
Bei den durch Druck- und Temperaturerhöhung (Metamorphose) geprägten Lagerstätten handelt es sich meist um metamorphosierte, bereits vorhandene Lagerstätten; durch Umbildung und/oder Stoffzufuhr kann es aber zur Anreicherung der Erze kommen. Metamorph verändert sind z. B. die meisten Bändereisenerze. Daneben gibt es erst durch Metamorphose gebildete Erzlagerstätten, wie einige Uranerzlagerstätten und die »alpinen Klüfte«, pneumatolytisch-hydrothermale Gangfüllungen in metamorphen Schiefern.
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