Woher kommt der Schwefel in Sulfidische Lagerstätten ?

[Lothar Schuh]

Hallo,
SEDEX, VMS, Porphyritische Lagerstätten entstehen vereinfacht durch hydrothermales Wasser aus dem unter bestimmten p/T-Bedingungen Pentlandit, Chalkopyrit usw auskristallisiert und in Rissen etc ablagert. Die Prozesse kenne ich alle...

Meine Frage: woher kommt der ganze Schwefel?
- ist der schon im Erdmantel / Magma
- oder bringt Subduktion zB Gips im den Mantel und gibt gibt es einen "S-Kreislauf"

Lothar

[smaragd123]

Hallo Lothar
Zuerst einmal kannst du die ganzen Lagerstätten-Arten die du aufgezählt hast nicht einfach der hydrothermalen Entstehung zuordnen. Gerade bei deinen 3 Beispielen spielen auch noch viele andere Prozesse eine wichtige Rolle.

Unabhängig davon muss man schauen welchen Schwefel du nun genau meinst. Meinst du den Schwefel als chemisches Element in Mineralen, wie eben auch dem Chalkopyrit oder meinst du den gediegenen Schwefel, aus Lagerstätten wie Agrigento/Sizilien oder Potosi/Bolivien.

So wie ich es verstanden habe meinst du den Schwefel als Element in den Mineralen, die eben in deinen genannten Lagerstäten vorkommen. Prinzipiell ist es aber egal, da sich 3 verschiedene Hauptentstehungsarten unterscheiden:
 
1. Ja Schwefel kommt in Magma, meist in gasförmiger Form (teils in hohen Mengen) vor. Sieh zum Beispiel die großen Schwefel-Lagerstätten an Vulkanen. Schwefel macht auch 0,46% der gesamten Erde aus. Ein gutes Beispiel sind da deine Vulkanogen-massiven-Sulfiderz-Lagerstätten (VMS). Das H2S in deinem Magma kommt da an die Meeresbodenoberfläche und kann sich mit anderen Fluiden vermischen, wodurch verschiedenste Minerale entstehen. Auch in Plutoniten bilden sich die Sulfide und Sulfosalze durch Liquide Entmischung von Sulfidschmelzen.  Außerdem können auch Sulfate aus dem Meerwasser durch Permeation in die Gesteine eindringen, wodurch es wiederum zu verschiedensten Reaktionen kommt.

2. Wie schon angesprochen enthält das Meerwasser Schwefel (bis zu 8%), das meiste gelöst als SO42- Ionen, sodass durch Verdampfen (Evaporation) Sulfate, wie Gips oder Coelstin gebildet werden können.

3. Ein weiterer riesiger Punkt ist die "Entstehung" von Schwefel durch Mikrobakterien, Cyanobakterien usw. (siehe zum Beispiel Pyrit Lagerstätte Navajun/Spanien), da kenne ich mich aber nicht wirklich mit aus.

Bei den genannten Lagerstätten wird der Schwefel in den Mineralen aber durch den Anteil am Magma/Lava und vielleicht noch in geringen Mengen durch die Reaktion mit anderen Gesteinen (z.B. bei den Porphyrischen Lagerstätten) in die Minerale gekommen sein.

Ich hoffe das hilft dir weiter, falls ich etwas vergessen hab, bitte ich um Ergänzung.


Grüße Noah

[guefz]

Hmmm, H₂S ist eigentlich kein Gas, das in großen Mengen bei Vulkanausbrüchen austritt, Schwefel ist da mehr in Form von SO₂ dabei. Zahlen habe ich jetzt auf die Schnelle für die Holuhraun Eruption in Island 2014/2015 gefunden

Gas Ratios (Mol/Mol)  25%–75% Percentiles   Emissions (Mt)
H 2 O/CO 2                     5–16
H 2 O/SO 2                     18–98                              H 2 O: 49–263 (34–394)
CO 2 /SO 2                     0.3–2                               CO 2 : 5.1 (3.6–7.6)
SO 2 /H 2 S                      9–13                             H 2 S: 0.4–0.6 (0.3–0.9)
SO 2 /HCl                    46–79                                 HCl: 0.07–0.1 (0.05–0.2)
SO 2 /HF                      34-122                              HF: 0.02–0.09 (0.02–0.1)

Quelle: https://www.mdpi.com/2076-3263/8/1/29/pdf

Da ich im Oktober 2015 selber im Norden von Island war, kann ich den deutlichen Geruch nach Schwefeldioxid aus eigener Erfahrung bestätigen. Nach faulen Eiern roch da nur der ein oder andere Wasserhahn...

Günter

[smaragd123]

Danke für den Hinweis, da hast du Recht gerade bei kontinentalem Vulkanismus ist es doch mehr das SO₂ jedoch gibt es gerade in Island einige Vulkane die auch beachtliche Mengen Schwefelwasserstoff ausstoßen. Ich hab mal eine Abbildung von eskp.de rausgesucht.
Bei submarinem Vulkanismus ist H2S aber schon eines der wichtigsten Fluide, gerade im niedrig temperierten Bereich, dass auch z.B an den Black Smokern ausgestoßen wird und in Verbindung mit Metallenverbindungen der gleichen Enstehungstemperatur für verschiedenste Minerale sorgt.

Grüße Noah

[aca]

Der Schwefel ist im Magma nicht als H2S/SO2 enthalten, sondern je nach Redoxbedingungen als Sulfide oder Sulfate. Pyrit ist z.B. in Granit sehr häufig.
Erst wenn das Magma wegen Druckverminderung ausgast, geht Schwefel in die Fluide über. Schwefel ist deutlich weniger "mobil" als Wasser und CO2.
Details kenne ich dazu nicht, aber wer's genau wissen will: "Sulfur in Magmas and Melts". Reviews in Mineralogy & Geochemistry, Vol.73, 2011.

[smaragd123]

Du hast Recht Pyrit und andere Sulfide kristallisieren ja vor vielen anderen Mineralen. Trotzdem entsteht Pyrit erst bei einer Temperatur von ca. 740°C und der Schwefel, sowie das Eisen liegen vorher nicht als FeS2 vor (Vielleicht noch wenig in gelöster Form). Ich zitiere aus deinem besagten "Sulfur in Magmas and Melts". Reviews in Mineralogy & Geochemistry, Vol.73, 2011":

"It is also important to bear in mind that the behavior of sulfur in silicate melts is much more complex than that of other volatiles, such as water and carbon dioxide, because sulfur dissolves in silicate melts in at least two different oxidation states. At low oxygen fugacities below that of the nickel-nickel oxide oxygen buffer, sulfide (S2-) is the predominant sulfur species whereas at higher oxygen fugacities sulfate (SO42-) is dominant. Other species such as sulfite (S4+) may exist as well at specific conditions."


Grüße Noah

[Lothar Schuh]

Halla und Dankeeee an ALLE.

Meine Frage wurde perfekt beantwortet!

Danke

Lothar

[guefz]

H₂S braucht eine wässerige Umgebung, was bei submarinem Vulkanismus natürlich reichlich gegeben ist. Auch bei einer frisch entstandenen Insel wie Surtsey ist reichlich Wasser im Spiel. Aber auch da ist der Anteil im Vergleich zu SO₂ eher klein. Den H₂S-Geruch findest du in Island nur in heißen Quellen und heißen Schlammtöpfen, wo eben genug Wasser im Spiel ist, z. B. Námafjall Hverir, Þeistareykir, Kerlingarfjöll. Es gibt in Island aber auch heiße Quellen, die wenig bis gar keinen Schwefel führen und dementsprechend auch fast geruchslos sind, z. B. Laugarvellir, Hveravellir

[Fabian99]

Hallo,

meines Wissens  kann Schwefelwasserstoff auch zu Schwefel und Schwefeldioxid verbrennen, der Schwefel dann weiter zu Schwefeldioxid, alles je nach Sauerstoff-Partialdruck.

Am Laacher See riecht man die Blubber-Stellen bevor man sie sieht, typisch H2S.

Schwefel und Pyrit:
Es gibt Bakterien, die aus Sulfat unter Sauerstoffabschluss, also in anaeroben/reduktivem Mileu H2S machen. H2S und Fe-Salze reagieren zu Eisensulfid dann. https://de.wikipedia.org/wiki/Desulfurikation
Das technisch wird mit Eisensalzen zur Biogas-Anlage genutzt um H2S zu minimieren.

LG + HTH

[cmd.powell]

Moin

Schwefelwasserstoff ist ein brennbares Gas, welches mit fahlblauer Flamme an der Luft zu Schwefeldioxid und Wasser verbrennt. Interessant ist die Reaktion von Schwefelwasserstoff mit Schwefeldioxid zu Schwefel und Wasser. Diese Reaktion wird durch Spuren von Wasser katalysiert und da sich bei der Reaktion Wasser bildet läuft sie, einmal in Gang gesetzt, weiter bis eines der Edukte aufgebraucht ist.
Wenn man die Verbrennung von Schwefelwasserstoff geschickt steuert, kommt man so auch zu Schwefel und Wasser als Reaktionsprodukte. Wird in der Industrie gerne gemacht, da man keines der beiden Gase gerne in die Umwelt pustet.