Bändererz

    Unter Bändererzen versteht man eisenhaltige proterozoische Gesteine mit einer charakteristischen Schichtstruktur (im dazu senkrechten Schnitt als „Bänderstruktur“ erscheinend). Gebräuchlich ist auch die englische Bezeichnung Banded Iron Formation (abgekürzt BIF).

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Aufbau

Bändererze haben einen geschichteten Aufbau, wobei sich eisenhaltige Lagen mit Hornsteinlagen (engl. chert, mikro-kryptokristalliner Quarz von < 30μm Korngröße) abwechseln. Die in den eisenhaltigen Lagen hauptsächlich auftretende Minerale sind Magnetit (Fe₃O₄) und Hämatit (Fe₂O₃). Die einzelnen Lagen sind einige Millimeter bis einige Zentimeter dick.

Entstehung

  Bändererze sind marine Sedimentgesteine, die zu einer Zeit entstanden sind, in der die Sauerstoff-Konzentration der Atmosphäre und der Meere äußerst gering war; dies war im Proterozoikum (vor 2,5–1,8 Milliarden Jahren) der Fall. Durch die Sauerstoffproduktion der zu dieser Zeit existierenden photosynthetisierenden Cyanobakterien wurde das im Meerwasser gelöste Eisen unmittelbar oxidiert und es bildeten sich schwer wasserlösliche hydroxidische und oxidische Verbindungen des dreiwertigen Eisens (u, a. Eisen(III)hydroxid und Eisen(III)oxihydrate). Durch Wasserabgabe entstanden daraus die Minerale Magnetit und Hämatit. Diese schwer wasserlöslichen Minerale sedimentierten. Es wird angenommen, dass die Aufnahme des Sauerstoffs durch das im Meerwasser gelöste Eisen immer nur eine gewisse Zeit andauerte, nämlich so lange, bis das verfügbare Eisen aufgebraucht war. Dadurch soll eine für die Cyanobakterien schädliche Sauerstoffkonzentration entstanden sein, die zum Absterben der Bakterien führte. Nachfolgend kam es dann zur Sedimentation der Hornsteine. Diese sind anscheinend durch direkte abiotische Ausfällung von Siliziumdioxid und durch Siliziumdioxid abscheidende Organismen gebildet worden. Der beschriebene Prozess verlief zyklisch über einen Zeitraum von mehreren 100 Mio. Jahren, bis die Oxidation des vorhandenen freien Eisens abgeschlossen war. Es wird angenommen, dass das Eisen hauptsächlich vulkanischen Ursprungs war. Es wurde durch Exhalation an den Mittelozeanischen Rücken und entlang von Tiefseegräben dem Meerwasser zugeführt. Bei der Untersuchung der Nb-Isotope im Gestein wurde diese These bestätigt. Gegen die These, dass das Eisen aus der Verwitterung kontinentaler Gesteine stammt, spricht der geringe Gehalt an Aluminium in den BIFs und die Tatsache, dass keine klastischen Sedimente, wie Tone, auftreten.

Die Bändererzformationen weisen Mächtigkeiten (Schichtdicken) von etwa 50–600 m auf und sind damit wirtschaftlich bedeutsame Eisenerzlagerstätten.

Typen

Es werden drei Typen unterschieden:

• Erstens der Algoma-Typ, der linsenförmig auftritt und mit Vulkaniten und Grauwacken verzahnt ist (nur wenige Lagerstätten dieses Typs, zum Beispiel in Canada und Australien). Die vulkanische Aktivität war submarin.
• Zweitens der Superior-Typ, der wegen seiner Entstehung in Schelfgebieten großflächigere Ausdehnungen besitzt. Eine Beziehung zu vulkanischen Aktivitäten ist bei diesem Typ nicht zu beobachten.
• Drittens der Rapitan-Typ, welcher ausschließlich im Neoproterozoikum im engen Zusammenhang mit glazialen Sedimenten (Schneeball Erde) auftritt.

Vorkommen

Die regionale Verbreitung der Bändererze ist an die Schildgebiete der Kontinente gebunden. Bändererze sind von enormer wirtschaftlicher Bedeutung. Die Vorräte an Eisen werden auf 150 Mrd. Tonnen geschätzt, was bei einem Verbrauch von rund einer Milliarde Tonnen pro Jahr für eine lange Reichweite der Eisenreserven spricht.