McDermitt-Caldera

USA: Schwarmbeben nahe altem Calderavulkan in Nevada

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Erdbebenschwarm erschüttert Nevada – Nähe zu uralter Supervulkan-Caldera sorgt für Aufmerksamkeit

Seit Ende August bebt der Boden im Norden Nevadas: Mehr als 40 Erschütterungen mit Magnituden größer 2,5 wurden bislang registriert, die stärkste Erschütterung hatte eine Magnitude von 4,8. Das Beben erzeugte Bodenrisse und war bis nach Idaho zu spüren gewesen. Zählt man die schwächeren Beben mit, umfasst der Schwarm mehr als 170 Erschütterungen. Obwohl sie keine Schäden verursachten, sorgen die Erdbeben für wachsendes Interesse bei Geologen und Anwohnern.




Die Erdbeben konzentrieren sich im Basin-&-Range-Verwerfungssystem, einer der aktivsten seismischen Zonen der USA. Hier dehnt sich die Erdkruste seit Millionen von Jahren, was regelmäßig zu Brüchen und mittelstarken Erdbeben führt. Das aktuelle Schwarmbeben liegt in rund 120 Kilometer Entfernung zur McDermitt-Caldera, einem Supervulkanfeld, das vor etwa 16 Millionen Jahren entstand und mit der Hot-Spot-Spur der drei Yellowstone-Calderen assoziiert ist.

Die McDermitt-Caldera misst 45 × 35 Kilometer und ist nicht nur von geologischer Bedeutsamkeit, sondern auch von wirtschaftlichem Interesse. In den vulkanischen Ablagerungen gibt es neben Quecksilber- und Uranvorkommen vor allem riesige Mengen Lithium – ein Schlüsselrohstoff für Batterien moderner Elektroautos. Studien schätzen, dass es sich um eine der größten Lithiumreserven der Welt handeln könnte. Bereits seit Jahren wird in der Region der Tagebau vorbereitet, allen voran im umstrittenen Projekt Thacker Pass, das von Umweltschützern und indigenen Gemeinschaften kritisiert wird.

Geologen betonen, dass McDermitt heute als „erloschen“ gilt und es keine Anzeichen für aufsteigendes Magma gibt. Dennoch weckt die Nähe zwischen den Beben und der gewaltigen Vulkanstruktur Aufmerksamkeit.

Während die aktuellen Beben also voraussichtlich nicht mit vulkanischen Unruhen zusammenhängen, verdeutlichen sie einmal mehr die besondere Dynamik Nevadas: eine Region, die geologisch aktiv bleibt, in der Rohstoffinteressen auf Naturschutz treffen – und in der selbst ein längst erloschen geglaubter Supervulkan nicht aus dem Blickfeld geraten sollte.

Die McDermitt-Caldera ist zwar die bekannteste vulkanische Manifestation der Gegend, aber bei weitem nicht die einzige. Etwa 10 Tage vor dem Schwarmbeben bin ich auf meinem Weg von Reno nach Salt Lake City und dann weiter zur Yellowstone-Caldera über die Interstate 80 gefahren, die genau an dem Ort des Schwarmbebens vorbeiführt. Zwischen Winnemucca und Elko wunderte ich mich über die zahlreichen alten Lavaströme entlang des Highways. Und auch am nächsten Tag passierten wir ausgedehnte Lavafelder in Idaho. All diese vulkanischen Manifestationen markieren die Spur des Yellowstone-Hotspots und sind mehrere Millionen Jahre alt.

Lithium-Lagerstätten vulkanischen Ursprungs entdeckt

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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.