Neue Spur zu großen Kupfer-Vorkommen

Aluminium als Signal: Forscher haben eine neue Methode entdeckt, um große, tiefliegende Kupfervorkommen zu finden. Denn diese sehr seltenen, aber begehrten Lagerstätten verraten sich durch erhöhte Aluminiumgehalte im umgebenden magmatischen Gestein. Weil dieses Elementsignal auch in Oberflächennähe über diesen Vorkommen nachweisbar ist, könnte dies künftig das Aufspüren solcher Vorkommen erleichtern, so die Forscher im Fachmagazin „Nature Communications“.

Metalle sind für unsere moderne Welt unverzichtbar. Denn Eisen, Kupfer oder die Seltenerd-Metalle sind wichtige Rohstoffe für unsere Technologien. Doch einige Metallrohstoffe werden inzwischen bereits knapp, weil die Lagerstätten entweder spärlich sind oder aber extrem lokal begrenzt vorkommen. Unter anderem deshalb wecken Metallvorkommen in der Tiefsee neue Begehrlichkeiten.

Großlagerstätten: selten, aber begehrt

Kupfer gehört zwar nicht zu den akut knappen Metallen, aber gerade von den besonders großen und daher im Abbau lohnenden porphyrischen Kupfer-Lagerstätten gibt es nur wenige auf der Welt. Diese Lagerstätten liegen dicht an der Oberfläche und umfassen oft hunderte Millionen Tonnen von metallhaltigem Gestein, was den Abbau im Tagebau lukrativ macht.

„Die porphyrischen Kupfer-Vorkommen liefern heute 75 Prozent des weltweiten Kupfers, 50 Prozent des Molybdäns und 20 Prozent des Goldes“, berichten Ben Williamson von der University of Exeter und seine Kollegen. Doch diese Großlagerstätten sind sehr selten und die oberflächennahen

Vorkommen gelten bereits alle als entdeckt. Geologen vermuten in größerer Tiefe zwar weitere Lagerstätten, diese sind aber von der Oberfläche aus extrem schwer zu finden.

Dünnschliff eines magmatischen Gesteins aus eimem porphyrischen Kupfer-Vorkommen. © University of Exeter

Aluminium als Indikator

Williamson und seine Kollegen haben nun eine Möglichkeit entdeckt, wie sich tieferliegende porphyrische Kupfer-Vorkommen verraten könnten. In ihrer Studie verglichen sie systematisch die chemische Zusammensetzung magmatischer Gesteine von Orten mit und ohne Kupfervorkommen. Außerdem führten sie Fallstudien an den Kupferminen von La Paloma und Los Sulfatos in Chile durch.

Dabei stellten die Forscher fest, dass magmatisches Gestein, das Kupfererze enthält, auch einen erhöhten Aluminiumgehalt in Kristallen des Minerals Plagioklas aufweist. Das Spannende daran: Dieser Überschuss an Aluminium lässt sich offenbar auch dann in Oberflächennähe nachweisen, wenn die Kupfererze tiefer liegen.

Konzentrische Verdrängung

Der Grund dafür: In den vulkanischen Phasen, in denen die Kupfervorkommen entstanden, strömte kurzeitig mineralreiches Wasser oder wasserreiches Magma in diese Zonen der Kruste ein, wie die Forscher erklären. Weil Aluminium dabei auf etwas andere Weise an das Gestein gebunden wurde als Kupfer, bildeten sich um die Kupferlagerstätten ringförmige Zonen aus überschüssigem Aluminium.

„Diese chemische Signatur kann als Indikator bei der Erkundung von porphyrischen Kupfer-Lagerstätten genutzt werden“, sagen Williamson und seine Kollegen. Ihre Erkenntnisse zur Bildung dieser typischen Elementsignatur erweitert zudem das Wissen um die Bildung der großen Kupfer-Vorkommen. „Unsere Funde liefern wichtige Einsichten darin, warum manche Magmen eher Kupferlagerstätten produzieren als andere“, so die Forscher. (Nature Geoscience, 2016; doi: 10.1038/ngeo2651)

(University of Exeter, 03.02.2016 – NPO)