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Lagerstätten

Garnierit
Garnierit

Mine Camps des sapins Mine, Thio, Nordprovinz, Neukaledonien;
Größe: 21x12 cm

Didier Descouens


Nickelhydrosilikatlagerstätten




Wie entstehen Nickelhydrosilikate (Nickellaterite)?

Nickelhydrosilikate entstehen durch die Verwitterung ultramafischer Gesteine (Peridotit mit 0,2 - 0,3 % Ni, Dunit, Serpentinit, Wdehrlit) an. Sie enthalten meist nur sehr wenig Nickel, welches sich aber im Zuge der Verwitterung anreichern kann. Um aus einem Gestein, in dem Nickel nur in Spuren vorkommt, eine abbauwürdige Lagerstätte zu machen, muß es zu einer Anreicherung kommen. Hier kommt die tropische Verwitterung ins Spiel.

Die Verwitterung geht von Spalten im Gestein aus, wobei das frische Gestein langsam durch verwittertes Material verdrängt wird. Ultramafische Gesteine sind besonders anfällig für tropische Verwitterung. Olivin ist unter den Bedingungen der Erdoberfläche äußerst instabil und wird leicht aufgelöst. Wenn ein Mineral im Vergleich zu einem anderen unter den gegebenen Bedingungen instabil ist, dann wird leicht das erste Mineral durch das Zweite ausgetauscht. Da Olivin auch das Mineral ist, welches in den Ultramafiten den höchsten Gehalt an Nickel hat, geht mit seinem Zerfall nicht nur Magnesium, sondern auch Nickel in Lösung.

Die Lateritisierung ultramafischer Gesteine bewirkt eine starke Lösung von Magnesium und Silizium, die zu einer starken Rückstandsanreicherung von Eisen und Nickel in einer Goethit-reichen Oberflächenschicht führt (Nickel-Limoniterz). Ein Teil des Nickels wird in gelöster Form abwärts verlagert und in dem darunter liegenden verwitterten ultramafischen Gestein (Serpentinit-Zersatz) gebunden. Dieser Prozess führt zu einer allgemeinen, relativ geringen Nickelerhöhung im gesamten zersetzten Gestein (Nickel-Silikaterz, Nickel-Saprolith) und darüber hinaus zu einer Ausscheidung von Ni-reichem Garnierit in Taschen und Klüften des zersetzten Gesteins. Zwei Arten lateritischer Nickelerz-Zonen sind zu unterscheiden:

  • Limonit-Zone

Hier ist die Struktur des Ausgangsgesteins vollständig zerstört, es herrschen Eisenhydroxide, meist Goethit, vor. Dies ist die Lateritdecke sensu strictu.

    • Eisenkruste
    • Roter Laterit, Mischung aus Goethit und anderen Eisenhydroxiden.
    • Gelber Laterit, meist feinkörniger Goethit.

Ein sehr eisenreiches Ni-Limonit-Erz an der Oberfläche enthält 1 - 2 % Nickel an Goethit gebunden, der infolge weitgehender Lösung von Silizium und Magnesium stark angereichert ist. Unterhalb dieser Zone steht in manchen Vorkommen Nickel-Silikat-Erz mit häufig mehr als 2 % Ni an, das in Silikaten, insbesondere Serpentin, gebunden ist. Darüber hinaus ist in Taschen und auf Klüften des Serpentinits grüner Garnierit in geringer Menge, aber mit sehr hohen Nickelgehalten zumeist 20 - 40 % ausgeschieden. Hierbei handelt es sich um ein Gemenge verschiedener Ni-reicher Schichtsilikate. Das gesamte in der Silikat-Zone vorliegende Nickel wurde aus der überlagernden Goethit-Zone gelöst und deszendent verlagert. Die Abwesenheit der Goethit-Zone ist auf Erosion zurückzuführen.

  • Saprolit-Zone

Diese Zone wird von SiO2 und Magnesium dominiert, die Strukturen des Ausgangsgesteins sind noch mehr oder weniger erkennbar. In den tieferen Lagen dieser Zone finden sich auch noch Minerale des ursprünglichen Gesteins.

    • Erdiger oder Weicher Saprolit
    • "Steiniger" Saprolit, mit mehr oder weniger verwitterten Bruchstücken des ursprünglichen Peridotites.

Anmerkung: In Neu Kaledonien wird nur das saprolitische Material abgebaut, denn hier finden sich die Nickelsilikate mit Nickelgehalten von 1,3 bis 2,5 %. In der Limonit-Zone unterhalb der Eisenkruste kann der Goethit aber ebenfalls bis zu 1,5 % Ni enthalten, die Eisenkruste ist hingegen an Nickel verarmt. Die Abfolge kann in manchen Lagerstätten unvollständig sein, so ist in der Lagerstätte Morro do Niquel in Brasilien die lateritische Zone der Erosion zum Opfer gefallen.


Lagerstätten

Nickellagerstätte Goro in Neu-Kaledonien
Nickellagerstätte Goro in Neu-Kaledonien

Goro Nickel Mine, Kwe West Bassin

Barsamuphe

Rund 75% der irdischen Nickelreserven werden durch lateritische Nickelerze dargestellt. Diese Lagerstätten sind in den meisten Fällen miozän bis sub-rezenter Entstehung und liegen daher auch vielfach in den tropischen bis subtropischen Breiten (Kuba, Neu Kaledonien, Australien, Indonesien, Philippinen, Brasilien), aber es sind auch fossile Vertreter bekannt, in Gegenden, in denen heute keine tropische Verwitterung mehr stattfindet (Ural, Albanien, Griechenland, Schlesien). So stellen beispielsweise die sedimentären Karst-Nickelerze von Euböa (Griechenland) eine Trümmereisenerzlagerstätte dar, deren Basis mit bis zu 6% Nickel angereichert ist. Hier wurden während der Kreide die lateritische Verwitterungsdecken umliegender Ophiolithe abgetragen und in flachen Bereichen des Meeres abgelagert. Aus deszendenten Lösungen wurde in den unterlagernden Kalken der Trias und des Jura Nickel wieder ausgefällt. Auch in Deutschland gibt es Lagerstätten dieses Typs, beispielsweise im sächsischen Granulitgebirge.


Neu-Kaledonien

Ni-reiche Gesteine in Neu-Kaledonien
Ni-reiche Gesteine in Neu-Kaledonien

Nickel-reiche lateritische Gesteine in einem Fluss im Süden von Neukaledonien

Bananaflo
Nickelerz-Bergbau in Neu Kaledonien
Nickelerz-Bergbau in Neu Kaledonien

Bergbaugebiet bei Kouaoua im südosten Neu Kaledoniens. Aufgrund der geringen Tiefenlage der Erze werden die Berge terrassenförmig abgetragen.

Gunnar Ries

Einer der bekanntesten Vertreter der Nickellateritlagerstätten ist Neu Kaledonien ((französisch Nouvelle-Calédonie, bedeutet Neuschottland), eine zu Frankreich gehörende Inselgruppe im westlichen Südpazifik, zwischen 17° und 23° südlicher Breite und 163° und 167° östlicher Länge, rund 1500 Kilometer von der Küste Australien (Queensland) entfernt. Die Inselgruppe ist auch als „Kanaky“ bekannt. Die Hauptinsel ist rund 400 Kilometer lang und 40 Kilometer breit. Das Klima ist subtropisch, heftige Regenfälle treten vor allem im Sommer (Januar bis März) auf.

Im Jahr 1865 fand der französischer Bergbauingenieur Jules Garnier ein grünes, nickelhaltige Magnesiumsilikat, welches später nach ihm benannt werden sollte. Bereits im Jahr 1875 begann der Abbau. Damals betrug der Nickelgehalt des Erzes noch bis zu 10%. Knapp 100 Jahre später, im Jahr 1974 wurden 7 Millionen Tonnen Erz abgebaut, die rund 2.63% Nickel enthielten. Dieser Abbau entspricht 20 Millionen Tonnen bewegten Gesteins. Heute ist der größte Nickelproduzent, die Societe Metallurgique le Nickel (SLN) in 4 Gebieten tätig: Thio, Kouaoua und Poro an der östlichen Küste sowie Nepui an der Westküste (Abb. 1.2.). Das gewonnene Erz wird nach Noumea verschifft, um in der Hütte von Doniambo verhüttet zu werden. Da die bauwürdigen Erzvorkommen niergends sehr tief unter der Oberfläche liegen, gleichten die Berbauregionen mehr dem terrassenförmigen Reisanbau in bergigen Gegenden als tiefen Tagebauen wie sie aus den Porphyry-Lagerstätten bekannt sind

Mit gut 7000 km2 machen mehr oder weniger serpentinisierte ultramafische Gesteine 1/3 der gesamten Hauptinsel aus. Meist sind es Olivin-reiche Harzburgite und Dunite, untergeordnet auch Lherzolithe, Wherlite etc. Diese Ultramafite wurden im Oligozän auf mesozoische Grauwacken, Schiefer und Sandsteine sowie Basalte des Eozän in Richtung Südwest überschoben. Von den ultramafischen Massiven ist das südliche Massiv mit gut 5500 km2 das größte. Kleinere Massive finden sich entlang der Westküste vom Norden bis hin zu dem südlichen Massiv. In den ultramafischen Gesteinen war Olivin mit 0,3% Ni der Hauptnickelträger, gefolgt von Orthopyroxen mit 0,06%.

Das Hauptmineral der Nickellaterite auf Neukaledonien ist Garnierit (Ni,Mg)6 [(OH)8/Si4O10]. Meist ist dieses Mineral vergesellschaftet mit Nickel-Chlorit (Schuchardit), Nickel-Talk (Willemseit, Nickel-Montmorillonit (Pimelit) sowie mit Chrysopras, einer durch Nickel grüngefärbten Varietät von Quarz. Goethit kann ebenfalls bis 1,5% Ni enthalten.


Literatur

  • Brindley, G.W., Hang, P.T., 1973; The nature of garnierite. Structures, chemical composition and color characteristics, Clays and Clay Mineral. 21, S. 27–40.
  • Dixon, C.J. (1979): Atlas of economic mineral deposits. Chapman & Hall, p. 18 ff.
  • ESCAP Virtual Conference, 2010; Mining activities in New Caledonia.
  • Golightly, J.P. (1979): Nickeliferous Laterites: A general description. International Laterite Symposium, pp. 3-23.
  • Guilbert, J. (1986): The geology of ore deposits. Freeman, pp. 783 - 789.
  • Langer, E. (1969): Die Nickellagerstätte des Morro do Niquel in Minas Gerais, Brasilien. Ihr Aufschluß, ihre Bemusterung und Bewertung. Bornträger, Stuttgart.
  • Mbendi Information Services, 2010; Mining in New Caledonia
  • Mining Technology.com.; 2010; Goro Nickel Project, New Caledonia
  • Proenza, J.A. et al., 2008; Garnierite mineralization from Falcondo Ni-laterite deposit (Dominican Republik) (PDF; 250 kB) Revista de la Sociedad Espanola de Mineralogia. Macla no.9, S. 197-198.
  • Schellmann, W. (1983): Geochemical principles of lateritic nickel ore formation. Proc. of the II international Seminar on Lateritic Processes. pp. 119-135.
  • Troly, G., Esterle, M., Pelletier, B., Reibell, W. (1979): Nickel deposits in New Caledonia. Some factors influencing their formation. International Laterite Symposium, pp. 85-119.
  • United Nations University, 2010; The history and economics of mining in New Caledonia.
  • USGS, 2010; Nickel (pdf). (pdf)
  • Wacaster, S., 2008; The Mineral Industry of New Caledonia, USGS

Quellen / Copyright

  • Der obige Abschnitt "Neu Kaledonien" ist Teil des Artikels "Lateritische Nickellagerstätten in Neu Kaledonien" von Gunnar Ries. ; die Genehmigung zum Abdruck unter Anwendung der CC-Lizenz wurde am 7..5.2013 erteilt.
  • wikipedia: Texte sind unter der Lizenz „Creative Commons Attribution/Share Alike“ verfügbar


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