Forschungsmission untersuchte hydrothermale Sulfatlagerstätte am Kolumbos bei Santorin – Gold und Silber enthalten
Der griechische Unterwasservulkan Kolumbos liegt nordöstlich von Santorin und ist spätestens seit der seismischen Krise Anfang des Jahres Gegenstand zahlreicher Studien. Eine Forschergruppe um Simon Hector vom Karlsruher Institut für Technologie beschäftigte sich jedoch bereits zuvor mit den hydrothermalen Quellen im Kraterbereich des Vulkans und veröffentlichte ihre Ergebnisse kürzlich bei nature.com. Ziel der Untersuchung war es, die Prozesse zu verstehen, die zur Bildung einer umfangreichen Metallsulfid-Lagerstätte am Kraterboden geführt haben – und das in einer Wassertiefe von rund 500 Metern.
Mithilfe einer Unterwasserdrohne entdeckten Wissenschaftler schornsteinartige Strukturen, die als sogenannte „Black Smokers“ bekannt sind. Aus diesen Kaminen treten heiße, metallreiche und schwefelhaltige Fluide aus, die bei der Abkühlung im Meerwasser mit diesem reagieren. Dabei bilden sich Metallsulfide, die sich am Meeresboden ablagern und dort Lagerstätten entstehen lassen. Im Fall von Kolumbos fanden die Forscher ungewöhnlich große Mengen an Gold und Silber, die gemeinsam mit Sulfiden der Metalle Arsen (As), Blei (Pb), Kupfer (Cu), Quecksilber (Hg), Antimon (Sb), Zinn (Sn), Titan (Ti) und Zink (Zn) auftreten. Im Fokus der Forschungen stand dabei jedoch nicht das Edelmetallvorkommen, sondern das vergleichsweise preiswerte Element Blei – ein Schlüsselelement für die Herkunftsanalyse der hydrothermalen Lösungen.
Geologie des Vulkans Kolumbos
Der Unterwasservulkan Kolumbos liegt nordöstlich von Santorin im Anhydros-Riftbecken, einem Teil des südägäischen Vulkanbogens. Er befindet sich in einer geologischen Senkungszone mit tiefreichenden Verwerfungen. Unter dem Vulkan liegt ein mehrere Kilometer mächtiges Grundgebirge aus Granit, Gneis und Schiefern, überlagert von jüngeren Gesteinseinheiten.Das Vulkangebäude besteht aus 5 Schichten vulkanischen Materials. Die beiden jüngsten stammen vom letzten Ausbruch im Jahr 1650 und bestehen überwiegend aus rhyolitischem Bimsstein, mit basaltischen und andesitischen Einschlüssen.
Im Untergrund liegen zwei Magmakörper in unterschiedlichen Tiefen. Im Tieferen wird aus basaltischer Schmelze durch Reaktion mit dem granitischen Grundgebirge Rhyolith. Dieses steigt von der unteren Erdkruste aus auf und akkumuliert sich in einem zweiten Magmenkörper in nur 2 bis 4 Kilometer Tiefe unter dem Kolumbos.
Durch die Untersuchung des Bleis wollten die Forscher klären, ob die Metalle magmatischen Ursprungs sind – also aus einem Magmenkörper stammen – oder ob sie durch Auslaugung bereits vorhandener Meeresgesteine in Lösung gingen. Hierzu verglichen sie das Blei-Isotopenverhältnis in Gesteinsproben aus den Black Smokers mit dem potenzieller Ausgangsgesteine des Meeresbodens. Das Ergebnis: Das Isotopenverhältnis des Bleis in den Schlotwänden entspricht dem der vulkanischen Gesteine, die der Kolumbos gefördert hat.
Magmatische Gase transportierten neben Blei auch Arsen, Silber, Gold, Kupfer, Quecksilber, Antimon, Zinn und Zink. Das ebenfalls nachgewiesene Titan hingegen stammt aus der Auslaugung rhyolithischer Gesteine. Aus diesem Rhyolith stammen zudem Sulfide, die an der Bildung von Pyrit beteiligt waren. Verschiedene Salze sowie das Bleisulfid Galenit wurden durch hydrothermale Prozesse in die Meeresumgebung eingebracht. Im Pyrit identifizierten die Forscher unter dem Mikroskop wachstumsbedingte Zonierungen aus Galenit – ein Hinweis auf episodische Pulse magmatischer Fluide während des Wachstums der Schlote.
Insgesamt überwiegt der magmatische Anteil an den hydrothermalen Lösungen bei der Bildung der Sulfid-Lagerstätte im und am Kolumbos. Das spricht für das Vorhandensein eines aktiven Magmenkörpers unter dem Vulkan. Die austretenden hydrothermalen Fluide weisen Temperaturen von bis zu 265 °C auf – ein weiterer Beleg für die Präsenz von Magma im Untergrund. Lediglich der hohe Wasserdruck in 500 Metern Tiefe verhindert das Verdampfen der Fluide.
Wie hoch der Anteil an Gold und Silber in der Lagerstätte tatsächlich ist, bleibt offen. Doch ein Vulkan, der Gold und Silber hervorbringt, ist in jedem Fall bemerkenswert. (Quelle: nature.com)