Lithium-Lagerstätten vulkanischen Ursprungs entdeckt

Gigantische Lithium-Lagerstätte in vulkanischer McDermitt-Caldera exploriert

Spätestens seit der Energiekrise und dem staatlich verordneten Boom von Elektroautos, sowie der Errichtung von Solaranlagen mit Speichermöglichkeit, ist Lithium ein begehrter und knapper Rohstoff. Lithium ist das Herzstück moderner Akkus, die als Solarenergiespeicher und in Elektroautos Verwendung finden. Lithiumhaltige Akkus haben den Vorteil gegenüber anderen Batteriearten, dass sie eine hohe Energiedichte haben, eine geringe Selbstentladung und keinen Memory-Effekt aufweisen. Dafür besteht die Gefahr von Überhitzung, besonders wenn die Akkus zu tief entladen werden. Zwar wird auch an anderen Batteriearten ohne Lithium geforscht, aber diese haben bislang nicht die Serienreife erreicht. Daher ist Lithium „State of the Art“ in modernen Akkus und wird weltweit nachgefragt. Schon in wenigen Jahren könnte die Nachfrage nach Lithium höher sein, als durch den Abbau in Lagerstätten gewonnen werden kann. Daher wird mit Hochdruck daran geforscht, wie man das hochreaktive und ätzend wirkende Lithium gefahrlos recyceln kann und wo weitere Lagerstätten gefunden werden können.

Bis vor kurzem waren nur zwei Arten von Lithiumlagerstätten bekannt, und es wurde überwiegend aus Sole von Salzseen gefördert. Bei der zweiten Lagerstättenart handelt es sich um Ablagerungen von lithiumhaltigen Mineralien wie Spodumen und Smektit. Spodumen ist ein Kettensilikat aus der Gruppe der Pyroxene und kommt in magmatischen Gesteinen vor. Smektite sind quellfähige Tonmineralien (Phyllosilikate), die beispielsweise durch hydrothermale Umwandlung aus Basaltobsidian entstehen. Nun haben amerikanische Forscher eine Lithiumlagerstätte aus einem weiteren Phyllosilikat entdeckt, nämlich Illit, das aus Smektit entstehen kann.

McDermitt-Caldera im Zusammenhang mit der Yellowstone-Hotspot-Strecke und der Columbia River Basalt Province. Nach Brueseke und Hart, 2008. © Christopher D. Henry

Die besagte Lagerstätte befindet sich in der großen McDermitt-Caldera im Grenzgebiet zwischen den US-Bundesstaaten Nevada und Oregon. Sie entstand vor etwa 16 Millionen Jahren, als es im Nordwesten der USA zu einer Jahrtausende dauernden Phase gewaltiger Eruptionen kam, bei denen auch die Columbia-Flutbasalte entstanden. Der Vulkan unter der McDermitt-Caldera eruptierte jedoch lithiumreiche Rhyolith-Lava und ist kein Unbekannter im Vulkangeschäft, da er über dem Mantelplume entstand, der Jahrmillionen später den Yellowstone-Vulkan speisen sollte. Als sich der Magmenkörper des Vulkans weitestgehend entleert hatte, sackte die Erde ein, und es entstand die 75 x 45 km durchmessende Caldera. Weitere Eruptionen füllten die Depression teilweise mit einer mächtigen Rhyolith-Schicht. Hinzu kam Wasser, das einen großen Calderasee bildete. Wie es für große Calderen im postvulkanischen Stadium typisch ist, entstand ein großes Hydrothermalsystem, und die heißen Lösungen begannen den Rhyolith in Smektite umzuwandeln. Am Grund des Sees wurden die Smektite weiter in Illite umgewandelt. Bei den Umwandlungsprozessen wurden die Tonmineralien mit Lithium angereichert, das die hydrothermalen Fluide zuvor aus dem Rhyolith gelöst hatten. So entstand diese bis jetzt einzigartige Lagerstätte mit einem Lithiumanteil von bis zu 2,4 Prozent, was eine ungewöhnlich hohe Konzentration ist. Die Illit-Schichten sind bis zu 40 m mächtig.

Die Entstehungsgeschichte der Lagerstätte wurde von einem Forscherteam unter der Leitung des Geologen Thomas Benson von der Columbia University in New York entschlüsselt und kürzlich in einer Studie veröffentlicht. Es handelt sich um eine der größten Lithium-Lagerstätten der Welt, und natürlich untersucht man nun andere alte Calderen, ob sich dort möglicherweise vergleichbare Lagerstätten gebildet haben könnten.

Die McDermitt-Caldera liegt auf einem Hochplateau in der Basin-and-Range-Provinz. Die Landschaft wirkt auf den ersten Blick karg, doch wie so häufig in abgelegenen Gegenden gibt es auch hier eine schützenswerte Flora und Fauna. Außerdem befindet sich hier eine Gemeinschaft von Native Americans (Indianern), denen im Falle einer Ausbeutung des Lithiums erneut die Vertreibung droht. Eins ist gewiss: Ein Abbau des Lithiums würde im Tagebau erfolgen und das Gesicht der Caldera für immer verändern.

Vulkan Villarrica am 03.09.23

Staat: Chile | Koordinaten: -39.42; -71.93 | Aktivität: Asche-Exhalation

Ascheexhalationen und Erdbeben am Villarrica in Chile

Der Vulkan Villarrica in Chile war gestern aktiver als es in den letzten Wochen der Fall war und erzeugte eine kleine Ascheeruption. Laut der chilenischen Bergbaubehörde  SERNAGEOMIN stieg dabei Vulkanasche bis auf einer Höhe von gut 180 m über den Kraterrand auf. Zudem gab es ein vulkanotektonisches Erdbeben unter dem Vulkan, das der Ascheexhalation voranging. Es stand im Zusammenhang mit dem Sprödbruch von Gestein, der von aufsteigendem Magma verursacht wurde. Die Erschütterung ereignete sich um 16:47 Ortszeit und hatte eine geringe Magnitude von 1,1.

Das VAAC Buenos Aires, das den Luftraum Südamerikas auf Aschewolken hin beobachtet, brachte 3 VONA-Meldungen heraus. Die Vulkanasche war zwar nicht auf den Satellitenaufnahmen auszumachen, aber man meldete kontinuierliche Ascheemissionen, die bis auf eine Höhe von 3350 m aufstiegen. Da der Vulkan 2847 m hoch ist, wäre die Asche demnach gut 500 m über Kraterhöhe aufgestiegen, also deutlich mehr, als es dem Bericht der Vulkanologen von SERNAGEOMIN zu entnehmen ist. Die Ascheemissionen wurden via Livecam detektiert.

Nachts sieht man auf den Livecambildern rot illuminierten Dampf aus dem Krater aufsteigen. Im letzten Bulletin der Vulkanologen heißt es, dass ein Lavateich im Förderschlot steht. Unklar ist, ob er vom Kraterrand aus einsehbar ist, oder ob er dafür zu tief unten im Schlot steht. Heute Nacht registrierte MIROVA eine moderate Wärmestrahlung mit 23 MW Leistung.

Beim SERNAGEOMIN ist ein Aktivitäts-Bulletin des Villarricas für die erste Augusthälfte einsehbar. Dort wies man insbesondere auf die hohe Anzahl von Erdbeben mit langen Perioden hin: Es wurden 14.560 entsprechende seismische Signale aufgezeichnet. Zudem wurde ein kontinuierliches Tremorsignal empfangen. Beide Erdbebenarten stehen mit der Fluiddynamik im Zusammenhang und zeigen, dass Magma bzw. Lava im Untergrund und Schlot des Vulkans brodelt.

Aus der Schmelze wird auch viel Schwefeldioxid freigesetzt. Der Tagesdurchschnitt lag bei 1642 Tonnen am Tag. Ein Spitzenwert wurde am 8. August gemessen, als 2.237 Tonnen Schwefeldioxid ausgestoßen wurden.

Nicht zu den Werten passt, dass die Bodendeformation einen negativen Trend zeigt und Subsidenz registriert wurde. Die Vulkanologen teilten aber auch mit, dass die Werte aufgrund der Jahreszeit ungenau sein könnten und möglicherweise von variierenden Schneehöhen beeinflusst wurden.

Der Alarmstatus des Vulkans Villarrica steht auf „gelb“. Zuletzt gab es im Januar Meldungen von strombolianischen Eruptionen. Die Aktivität könnte sich jetzt wieder dahingehend steigern.

Zusammenfassung:

  • Am Villarirca stieg Vulkanasche bis gut 500 m über Kraterhöhe auf.
  • Es gab einen schwachen VT-Erdstoß, LP-Erdbeben und kontinuierlichen Tremor.
  • Im Schlot steht ein Lava-Pond und es steigt rot illuminierter Dampf auf.