close

Anmelden

Neues Passwort anfordern?

Anmeldung mit OpenID

Es ist nicht alles Pegmatit, was so aussieht Tout n'est pas - svsmf

EinbettenHerunterladen
Es ist nicht alles Pegmatit, was so aussieht – Details und Hintergründe zum Hauptartikel im Schweizer Strahler Heft 3/2014
Tout n’est pas pegmatite qui y ressemble – Details et arriere-plans a l’article principal dans le Cristallier Suisse numéro 3/2014
Es ist nicht alles Pegmatit, was Tout n’est pas pegmatite qui y
so aussieht
ressemble
DETAILS UND HINTERGRÜNDE ZUM
HAUPTARTIKEL
DETAILS ET ARRIERE-PLANS A
L’ARTICLE PRINCIPAL
Mischa Crumbach, Stéphane Cuchet, Ate van der Burgt
Hintergrund: Welche Bedeutung haben SEE?
Als Selten-Erd-Elemente (SEE) werden die Elemente
mit
den
Atomnummern
57
bis
71
des
Periodensystems bezeichnet – Lanthan (La), Cer
(Ce), … bis Lutetium Lu). Yttrium (Y) mit der
Atomnummer 39 wird üblicherweise zu den SEE
hinzugezählt.
SEE haben in den letzten Jahrzehnten eine enorme
technische Bedeutung erlangt. Zur traditionellen
Anwendung für Katalysatoren, in der Glasindustrie
oder als Legierungselemente (z.B. für neue
Magnesiumlegierungen),
kommen
High-Tech
Anwendungen hinzu, z.B. in modernen Keramiken, in
Nickel-Metall-Hydrid-Batterien (man denke an Hybridund Elektro-Autos!), oder insbesondere für Neodym
(Nd)-Permanentmagnete, die z.B. in Windkraftanlagen
eingesetzt werden. Ce und La machten 2008 ca.60%
des gesamten weltweiten SEE-Bedarfs aus, jedoch
nimmt die Bedeutung von Nd oder auch Praesodym
(Pr), Dysprosium (Dy), Gadolinium (Gd) und
Samarium (Sm) unaufhaltsam zu, da auch sie in
Permanentmagneten und Batterien eingesetzt werden
(Details siehe Tabelle 1) [Goonan 2011].
Bei diesen Anwendungsfeldern verwundert es nicht,
dass der weltweite SEE-Bedarf förmlich explodiert –
wurden 1970 weltweit nur ca. 16‘000 Tonnen SEEOxid gefördert, so waren es kurz vor der Finanzkrise
2008 schon über 130‘000 Tonnen [USGS Website
2011].
Daher drängt sich die Frage auf – gibt es überhaupt
genügend Vorräte von einem Rohstoff, der „Seltene—
Erden“ heisst? Generell kann man heute sagen, dass
die SEE zusammengenommen nicht wirklich selten
sind in der Erdkruste – durchschnittlich ca. 150-220
ppm (davon Ce 50-70 ppm, Y ~30 ppm). Der Gehalt
von Kupfer beträgt im Vergleich nur 55 ppm! (Details
siehe Tabelle 1) [Long et al. 2010]. SEE sind aber
selten in Lagerstätten angereichert. Der nötige
Anreicherungsgrad um wirtschaftlich produzieren zu
können hängt naturgemäss stark vom Marktpreis der
SEE ab.
In den letzten Jahren entwickelte sich um die SEE ein
wahrer Wirtschaftskrimi, und daher bekamen sie
einige Beachtung in den Medien. Während der 80er
und 90er Jahre stellten die meisten Minen ausserhalb
Chinas ihre Förderung ein, zuletzt Mountain Pass in
1
Toile de fond : Quelle importance ont les TR ?
Les terres rares (TR) sont les éléments chimiques qui
possèdent un numéro atomique de 57 à 71 dans le
tableau périodique des éléments, soit le lanthane (La),
le cérium (Ce), …jusqu’au lutétium (Lu). L’yttrium (Y)
de numéro atomique 39 est habituellement intégré
dans les TR.
Les TR ont acquis une énorme importance technique
lors des dernières décennies. De leur traditionnelle
utilisation dans les catalyseurs, dans l’industrie du
verre ou comme alliage (par ex. pour des nouveaux
alliages au magnésium) s’ajoutent désormais de
nouvelles applications « high-tech », par ex. dans les
céramiques de dernières générations, dans les
accumulateurs nickel métal hydrure (penser aux
voitures hybrides et électriques !), ou particulièrement
pour le néodyme, dans les aimants permanents au
néodyme, qui par ex. sont employés dans les
éoliennes. Le cérium et le lanthane représentaient en
2008 environ 60% de la demande totale mondiale en
TR. Toutefois, l’importance du Nd ou aussi du
praséodyme (Pr), du dysprosium (Dy), du gadolinium
(Gd)
et
du
samarium
(Sm)
augmente
irrémédiablement, comme ils sont aussi intégrés dans
les aimants permanents et les accumulateurs. (détail,
voir tableau 1) [Goonan, 2011].
De part ces domaines d’applications, il ne faut pas
s’étonner que la demande mondiale en TR explose
vraiment : en 1970, seulement 16’000 tonnes environ
d’oxydes de TR n’étaient nécessaires, alors que peu
avant la crise financière de 2008, il s’agissait déjà de
plus de 130'000 tonnes [site web USGS, 2011].
A partir de là, la question s’impose de savoir s‘il y a
assez de réserves d’une ressource qui se nomme
« terres rares » ? D’une manière générale, il est
possible de dire actuellement que prises ensemble,
les TR ne sont pas vraiment rares dans la croûte
terrestre, avec une moyenne d’environ 150-220 ppm
(dont 50-70 ppm de Ce, ~30 ppm de Y). La teneur en
cuivre pour comparaison est de seulement 55 ppm !
(détail voir tableau 1) [Long et al. 2010]. Les TR sont
cependant rarement enrichies dans des gisements. Le
niveau d’enrichissement nécessaire pour produire de
manière économique dépend naturellement fortement
du prix du marché des TR.
Il s’est développé au cours des dernières années une
véritable « intrigue économique » autour des TR, qui
leur a permis d’attirer l’attention dans les médias.
Pendant les années 80 et 90, la plupart des mines en
dehors de la Chine cessent leur production, la
Es ist nicht alles Pegmatit, was so aussieht – Details und Hintergründe zum Hauptartikel im Schweizer Strahler Heft 3/2014
Tout n’est pas pegmatite qui y ressemble – Details et arriere-plans a l’article principal dans le Cristallier Suisse numéro 3/2014
Kalifornien 2002, ein zuvor weltweit dominierender
Lieferant. Grund war ein starker Preisverfall von SEEOxiden durch neue, grosse und günstige
Förderkapazitäten in China. Die Förderkosten in der
westlichen Welt waren nun zu hoch – die chemische
Aufbereitung der Erze ist sehr komplex und kann
einen negativen Einfluss auf die Umwelt haben, und
die Aufbereitungsreste sind oft angereichert an Uran
und Thorium.
Ein mittlerer SEE-Oxid-Mix wurde im Jahr 2000 zu ca.
8 US $ pro Tonne gehandelt [Muir 2012]. Darauf
folgten viele Jahre, in denen China der einzige
Lieferant von SEE-Oxid war. Die Binnennachfrage
nach SEE-Oxid in China wuchs aber so enorm,
angetrieben z.B. durch die eigene Automobilindustrie
und den Ausbau der Windkraft, dass die Regierung ab
ca. 2007 Exportquoten für SEE einführte. Deren Ziel
war es wahrscheinlich im Wesentlichen, den eigenen
Bedarf zu sichern und statt auf Rohstoffexporte auf
die Entwicklung der eigenen High-Tech-Industrie zu
setzen und diese zu promoten. Das führte zu einer
starken Verknappung des SEE-Angebots in der
westlichen Welt, was dort schon fast so etwas wie
eine Panik auslöste – die High-Tech-Industrie schien
auf dem Spiel zu stehen! Manch einer unterstellte
China sogar böse Absichten.
dernière étant celle de Mountain Pass en Californie en
2002, un fournisseur auparavant dominant au niveau
mondial. La raison en était une chute des prix des
oxydes de TR, suite à une capacité de production
nouvelle, grande et bon marché de la part de la Chine.
Un autre aspect était celui lié aux coûts de production
en occident, devenus trop grands. En effet, il
s'agissait de maîtriser les processus très complexes
industriels, pouvant avoir un impact négatif sur
l'environnement, avec en plus création de déchets
souvent enrichis notamment en thorium et uranium.
En 2000, un mélange d’oxydes de TR était traité à 8
US$ la tonne [Muir 2012]. Depuis lors, de nombreuses
années se sont écoulées durant lesquelles la Chine
était l’unique fournisseur mondial d’oxydes de TR. La
demande intérieure en oxydes de TR a cependant
augmenté en Chine de manière tellement énorme,
stimulée par ex. par sa propre industrie automobile et
par la construction de l’énergie éolienne, que le
gouvernement a introduit depuis 2007 environ des
quotas à l’exportation des TR. Leurs buts étaient
probablement pour l’essentiel de sécuriser le propre
besoin et, au lieu d’exporter des matières premières,
de se reposer sur, et de promouvoir le développement
de leur propre industrie « high-tech ». Cela conduisit à
une forte réduction de l’offre en TR dans le monde
occidental, ce qui s’y traduisit presque par une
panique : l’industrie « high-tech » semblait être en
jeu ! Certains pensaient même que la Chine avait de
mauvaises intentions.
Wieviel
SEE
verstecken
sich
unter den Füssen?
–
Frühmorgendlicher Blick vom
Felsplateau
des
Ritterpass
nach
Westen zum Mt.
Leone.
Combien de TR de
cachent sous les
pieds? – Vue à
l’ouest au point du
jour
depuis
le
plateau rocheux du
Ritterpass direction
Mt. Leone.
Foto MC August
2008
China hielt trotz vieler Proteste des Westens an seiner
Politik fest – und eigentlich muss man sagen „Zum
Glück“! Die westliche Welt ist sich seitdem der
strategischen Bedeutung eigener SEE-Förderung
2
La Chine tint bon à sa politique, malgré de
nombreuses protestations de la part de l’Occident : et
nous devons dire en fait « par chance » ! Le monde
occidental a depuis pris conscience de la nécessité
Es ist nicht alles Pegmatit, was so aussieht – Details und Hintergründe zum Hauptartikel im Schweizer Strahler Heft 3/2014
Tout n’est pas pegmatite qui y ressemble – Details et arriere-plans a l’article principal dans le Cristallier Suisse numéro 3/2014
bewusst. Ausserdem stieg durch die Verknappung
des Angebots der Preis von SEE-Oxid auf ca. 50 US
$ pro Tonne für einen mittleren Mix in 2012 [Muir
2012]. Das machte viele Minen wieder wirtschaftlich.
So fördert Mountain Pass seit 2011 wieder, und
weltweit gibt es zahlreiche neue oder wiederbelebte
Minen und Explorationsprojekte auf SEE, z.B. Mount
Weld in Australien (ein Karbonatit von 29 Millionen
Tonnen mit durchschnittlich 7.9 % REE-Oxid!) und
Kvanefjeld in Grönland (Syenite und Pegmatite von
242 Millionen Tonnen aber durchschnittlich nur 1.1 %
REE-Oxid), [Karpel 2012]. Somit dürfte sich die
Angebotslage mittelfristig wieder beruhigen, und bei
dem eingangs beschrieben Bedarfswachstum ist in
den kommenden Jahrzehnten mit einigen Neuigkeiten
aus dem SEE-Bergbau zu rechnen. Das könnte auch
Neufunde für uns Mineraliensammler bedeuten.
d’avoir ses propres ressources en TR. En outre, de
par la raréfaction de l’offre, le prix des oxydes de TR
s’est élevé en 2012 à 50 US$ par tonne, pour un
mélange moyen [Muir 2012]. De nombreuses mines
sont dès lors redevenues rentables. Ainsi, Mountain
Pass produit à nouveau depuis 2011, et il y a partout
dans le monde, de nombreuses mines ou projets
d’exploration de TR nouveaux ou à nouveau viables,
comme par ex. Mount Weld en Australie (une
carbonatite de 29 millions de tonnes avec en
moyenne 7.9 % d’oxydes de TR !) et Kvanefjeld au
Groenland (syénites et pegmatites de 242 millions de
tonnes, mais avec une moyenne de seulement 1,1%
d’oxydes de TR) [Karpel 2012]. De cette manière,
l’offre devrait à nouveau s’apaiser à moyen terme, et
suite à la croissance de la demande précitée, il faut
compter dans les prochaines décennies avec
quelques nouveautés dans le domaine des
exploitations de TR. Cela peut aussi signifier pour
nous, chercheur de minéraux, de nouvelles localités.
Tabelle 1: Häufigkeit der SEE in der Erdkruste, Verbrauch und Hauptanwendungsfelder /
Tableau 1: Fréquence des TR dans la croûte terrestre, consommation et applications majeures
Ungefährer mittlerer
1
Gehalt in der Erdkruste /
Teneur moyenne
approximative dans la
SEE / TR
Cer / Cérium (Ce)
Verbrauch /
croûte terrestre 1 Consommation 20082
Tonnen SEE-Oxide /
ppm tonnes oxydes des TR
60.0
42'200
Neodym / Néodyme (Nd)
33.0
23'900
Lanthan / Lanthane (La)
30.0
38'700
Yttrium / Yttrium (Y)
Hauptanwendungsfelder 2 / Applications majeures 2
Glasindustrie, Katalysatoren, Legierungselement, Batterielegierungen /
Industrie du verre, catalysateurs, alliages, alliages pour accumulateurs
Nd-Permanentmagnete / Aimants permanents au Nd
Katalysatoren, Glasindustrie, Batterielegierungen / Catalysateurs,
Industrie du verre, alliages pour accumulateurs
Phosphore, Keramiken / Produits au phosphore, céramiques
30.0
11'600
Praesodym / Praséodyme (Pr)
8.0
8'740
Samarium / Samarium (Sm)
6.5
549
Batterielegierungen / Alliages pour accumulateurs
Gadolinium / Gadolinium (Gd)
6.0
762
Nd-Permanentmagnete / Aimants permanents au Nd
Dysprosium / Dysprosium (Dy)
5.0
1'310
Nd-Permanentmagnete / Aimants permanents au Nd
Erbium / Erbium (Er)
3.5
k.A.
Ytterbium / Ytterbium (Yb)
3.0
k.A.
keine Anwendungen / pas d'applications
Europium / Europium (Eu)
1.2
441
Phosphore / Produits au phosphore
Nd-Permanentmagnete / Aimants permanents au Nd
keine Anwendungen / pas d'applications
Holmium / Holmium (Ho)
1.2
k.A.
keine Anwendungen / pas d'applications
Terbium / Terbium (Tb)
0.9
467
Phosphore / Produits au phosphore
Lutetium / Lutetium (Lu)
0.8
k.A.
keine Anwendungen / pas d'applications
Thulium / Thulium (Tm )
0.5
k.A.
keine Anwendungen / pas d'applications
150 - 220
129'000
Gesamt /Total
1 Gemäs s / d'après [Long et al. 2010]
2 Gemäss /d'après [Goonan 2011]
Detail 1: Unstetige Kornvergrösserung
Der Begriff kommt ursprünglich aus der Metallphysik,
wird aber heute genauso in der Geologie verwendet
[Urai and Jessel 2001]. Als Körner werden die
einzelnen Kristallite, die einen polykristallinen
Festkörper aufbauen, bezeichnet. Das gilt für Metalle
wie für Gesteine. Besitzt ein Metall (z.B. ein
Aluminiumblech) ein unverformtes (Korn-)Gefüge,
nimmt bei einer Glühung im Normalfall die Korngrösse
gleichmässig – stetig (!) – zu. Das ist stetige
3
Detail 1: Croissance discontinue de grains
La notion provient à l’origine de la physique des
métaux. Elle est actuellement aussi employée en
géologie [Urai and Jessel 2001]. Nous décrivons les
« cristaux individuels » comme des « grains ». Réunis,
ils forment une « phase solide polycristalline ». Cela
vaut pour les métaux comme pour les roches. Un
métal (par exemple une plaque d’aluminium) qui
possède une structure (en grain) non déformée va
dans un cas normal, lors d’une cuisson, s’agrandir
Es ist nicht alles Pegmatit, was so aussieht – Details und Hintergründe zum Hauptartikel im Schweizer Strahler Heft 3/2014
Tout n’est pas pegmatite qui y ressemble – Details et arriere-plans a l’article principal dans le Cristallier Suisse numéro 3/2014
Kornvergrösserung,
angetrieben
durch
die
einhergehende Verringerung der Korngrenzenfläche –
also der Energie – des Gefüges. Das ist vergleichbar
mit Seifenschaum, dessen Blasen mit der Zeit immer
grösser werden, angetrieben durch die Reduktion der
Oberflächenspannung.
Als unstetige Kornvergrösserung, wie der Name
schon sagt, bezeichnet man nun den Fall, dass nur
einige wenige Körner des Gefüges wachsen (die
anderen fast nicht). Es resultiert ein bimodales
Gefüge – eine feinkörnige Matrix enthält „Inseln“ mit
Riesenkörnern. Möglich ist dies nur, wenn im Gefüge
die meisten Korngrenzen unbeweglich sind - dann
können die Körner nicht wachsen. In technischen
Aluminiumlegierungen z.B. halten meist winzige
Ausscheidungen (Partikel einer 2. Phase, also mit
anderer Zusammensetzung) die Korngrenzen fest.
Wenn einige wenige Körner aber nicht von
Ausscheidungen festgehalten werden, können sie zu
einer Grösse wachsen, ab der die Treibende Kraft für
das weitere Wachstum gross genug ist, um über die
anderen Körner inklusive ihrer Ausscheidungen
„hinweg zu wachsen“. In der Literatur findet man den
gleichen Vorgang auch unter der Bezeichnung
„diskontinuierliches Kornwachstum“ oder „Sekundäre
Rekristallisation“ [Gottstein 2007]. Man macht sich
diesen Vorgang z.B. bei der Herstellung von
Transformatorblechen aus Silizium-Stahl zunutzen
[z.B. Zaefferer and Chen 2005].
continuellement de manière uniforme. C’est la
croissance continue de grains. Elle est pilotée par la
diminution qui en découle de sa surface granulaire –
en somme l’énergie de la structure. Comparable est la
mousse de savon, dont les bulles deviennent toujours
plus grande au cours du temps, pilotées par la
réduction de la tension superficielle.
La croissance discontinue, comme son nom l’indique,
représente le cas où seul quelques grains de la
structure croissent (et les autres presque pas). Il en
résulte une structure bimodale : une matrice finement
grenue contient des « îles » composées de grains
géants. Ceci n’est possible que si la plupart des
limites de grains de la structure ne sont pas mobiles :
dès lors les grains ne peuvent pas croître. Dans les
alliages techniques d’aluminium, par ex., de
minuscules exsolutions (des particules d’une 2ème
phase, donc d’une autre composition) maintiennent
les limites de grains. Si quelques rares grains ne sont
pas maintenus par les exsolutions, ils peuvent alors
croître jusqu’à la taille critique à partir de laquelle la
force nécessaire pour une croissance ultérieure est
assez grande, pour croître, dépasser puis englober
les autres grains, y.c. leurs exsolutions. Le même
principe est décrit dans la littérature sous le terme de
« croissance discontinue de grains » ou de
« recristallisation secondaire » [Gottstein 2007]. On
utilise ce principe par ex. lors de la fabrication de
transformateur en plaque d’acier à base de silicium
[par ex. Zaefferer et Chen, 2005]
In Metallen ist eine Situation die zu unstetigem
Kornwachstum führt eher die Ausnahme, da Metalle
oft einphasig sind, und die Beweglichkeit aller
Korngrenzen mehr oder weniger die gleiche
Grössenordnung hat (stark vereinfacht). In Gesteinen
dürften
grosse
Unterschiede
in
der
Korngrenzenbeweglichkeit
häufiger
vorkommen.
Gesteine sind meist mehrphasig. Phasengrenzen –
also
Grenzen
zwischen
zwei
Körnern
unterschiedlicher Mineralien – sind kaum beweglich.
Korngrenzen
(zwischen
2
Körnern
gleicher
Mineralien)
sind
vergleichsweise
um
Grössenordnungen beweglicher. Ansammlungen
mehrerer Körner eines Minerals im Gestein
nebeneinander
haben
also
einen
Beweglichkeitsvorteil. Wenn nun also z.B. nach der
Metamorphose
ein
Gesteinsgefüge
aus
rekristallisierten (verformungsfreien) Körnern vorliegt,
und dieses Gestein weiter einer hohen Temperatur
ausgesetzt wird – ohne es zu schmelzen (!) – dann
kann es in diesem Gestein zu unstetiger
Kornvergrösserung kommen. Neben den im Haupttext
erwähnten Quarzlagen eines metamorphen Gesteins
der Sesia-Decke sind geologische Beispiele für
unstetiges Kornwachstum, z.B., beschrieben in
[Masuda et al. 1991] (Quarz mit Glimmer), und
[Segata 2008] (mehrphasiges Peridotit-Gestein).
Im Fall des Gneises, der die Matrix der Knauern der
SEE-Mineralisation der Region Binntal – Alpe Veglia
bildet, kann man sich folgendes vorstellen: durch die
Paleoplacer-Geschichte des Gneises sind die
Dans les métaux, une situation qui implique une
croissance discontinue est plutôt une exception,
comme les métaux ne sont souvent constitué que
d’une phase, et que la mobilité de toutes les limites de
grains a plus ou moins le même ordre de grandeur (en
très simplifié). Dans les roches, de grandes
différences dans la mobilité des limites de grains
devraient se rencontrer de manière plus fréquente.
Les roches sont majoritairement constituées de
plusieurs phases. Les limites interphases - soit les
limites entre deux grains de minéraux différents - sont
à peine mobiles. Les limites de grains (entre 2 grains
du même minéral) sont dans l’ordre de grandeur
comparativement plus mobiles. Dans une roche, les
regroupements de plusieurs grains d’un même
minéral l’un à côté de l’autre ont donc une mobilité
avantagée. Si maintenant, par ex. après le
métamorphisme, la structure d’une roche présente
une structure en grains recristallisés (exempte de
déformation), et que cette roche continue d’être
soumise à des hautes températures, sans fusion !,
alors la croissance discontinue peut s’y réaliser. En
plus
des
niveaux
quartzeux
d’une
roche
métamorphique de la nappe de Sesia cités dans le
texte principal, d’autres exemples géologiques de
croissance discontinue sont décrits, par ex., dans
[Masuda et al. 1991] (Quartz et micas) et [Segata,
2008] (plusieurs phases d’une roche péridotitique).
Dans le cas du gneiss, qui forme la matrice des
nodules de la minéralisation à TR de la région Binntal
– Alpe Veglia, on peut s’imaginer la situation
4
Es ist nicht alles Pegmatit, was so aussieht – Details und Hintergründe zum Hauptartikel im Schweizer Strahler Heft 3/2014
Tout n’est pas pegmatite qui y ressemble – Details et arriere-plans a l’article principal dans le Cristallier Suisse numéro 3/2014
einzelnen Mineralphasen nicht
gleichmässig im
Gestein verteilt. Auf Zentimeter-Ebene gibt es lokale
Anhäufungen, z.B. von Quarz oder Feldspat-Körnern.
In diesen war lokal Kornwachstum möglich, da dort
kaum unbewegliche Phasengrenzen vorlagen. So
konnten einzelne Quarz- und Feldspatkörner die
kritische Grösse erlangen, um in den Rest des
Gefüges hineinzuwachsen – über Phasengrenzen
hinweg. Um letzteres zu ermöglichen, müssen die in
Quarz und Feldspat nicht einbaubaren Elemente des
dabei aufgezehrten Volumens wie in Abb. 5 skizziert
abtransportiert worden sein – höchstwahrscheinlich
über ein hydrothermales Fluid auf der Korngrenze der
wachsenden Körner, da Korngrenzendiffusion alleine
zu langsam gewesen sein könnte. Ein solcher
Stofftransport über Wasser bei Kornwachstum in
Gesteinen wurde z.B. von Karato et al. [1989]
beschrieben. Im Fall extremer lokaler Anreicherungen
von Hämatit- oder Allanit-(Ce)-Körnern könnten sogar
diese unstetig gewachsen sein. Meistens dürften die
grossen Hämatit- und Allanit-Ce)-Kristalle aber erst
wie in Abb. 5 (Haupttext) skizziert durch das
Wachstum der Quarz- und Feldspatkörner initiiert
worden sein.
Wir möchten darauf hinweisen, dass in der
beschriebenen
SEE-Mineralisation
der
Grössenunterschied der grossen Körner (in den
Knauern) zu den kleinen Körnern (in der Gneismatrix)
um ein Vielfaches grösser ist, als bei den
geologischen
Beispielen
für
unstetiges
Kornwachstum, die wir in der Literatur finden konnten.
Sollte sich unser Modell bestätigen, wäre das aus
dieser Sicht neu.
suivante : le gneiss provenant historiquement d’un
paléoplacer, les phases minérales n’y sont pas
réparties de manière uniforme. À l’échelle
centimétrique, des amas, par ex. de grains de quartz
ou de feldspath, sont fréquents. Une croissance de
grains y est possible, les limites non mobiles étant
rares. Ainsi, des grains individuels de quartz ou de
feldspath ont pu atteindre la taille critique pour croître
dans le reste de la matrice, au-delà des limites de
phases.
Pour permettre ce dernier aspect, les
éléments qui ne peuvent pas être intégrés dans le
quartz ou le feldspath, et provenant du volume
consommé, doivent être transportés (schéma 5 ). Ceci
se déroule le plus probablement au travers d’un fluide
hydrothermal en bordure des grains grandissants (la
diffusion en limite de grain est perçue à elle seule
comme trop lente). Un tel transport de matière à l’aide
d’eau lors de la croissance d’un grain dans une roche
a été décrit par Karato et al. [1989]. Dans le cas d’un
enrichissement local extrême en grains d’hématite ou
d’allanite-(Ce), ceux-ci peuvent croître de même de
manière discontinue. Mais dans la plupart des cas, les
gros cristaux d’hématite et d’allanite-(Ce) ont tout
d’abord dû être initiés par la croissance des grains de
quartz et de feldspath, comme esquissé dans la fig. 5
(dans l’article).
Nous aimerions mentionner le fait que dans la
minéralisation à TR décrite, la différence de taille
entre les gros grains (dans les nodules) et les petits
(dans la matrice du gneiss) est de multiples fois plus
grande que dans les exemples géologiques de
croissance discontinue trouvés dans la littérature. Si
notre modèle se confirme, il serait de ce point de vue
nouveau.
Extremes Beispiel einer fast nur
aus Hämatit bestehenden Knauer,
bei der die angrenzende Matrix an
dunklen Mineralen verarmt ist.
Exemple extrême d’un nodule
constitué presque uniquement
d‘hématite, autour de laquelle la
matrice environnante est appauvrie
en minéraux foncés.
Cima delle Piodelle, I, in-situ foto
SC August 2012
Detail 2: Woher stammt die Auslaugung um einige
Knauern herum?
Da man heute um einige Knauern herum eine
gewisse Verarmung dunkler Mineralien im Bereich
weniger Zentimeter beobachten kann, haben wir
lange nachgedacht, in welcher Phase dies zustande
gekommen sein könnte.
Der Effekt dürfte zum Grossteil aus der Phase IV
stammen, denn um die dort entstandenen Risse und
5
Detail 2: D’où provient le lessivage autour de
certains nodules?
Nous avons longuement réfléchi pour déterminer lors
de laquelle des phases pourrait s’être produit
l’appauvrissement en minéraux sombres entourant
certains nodules, ceci sur moins de quelques
centimètres,. Cet effet doit principalement provenir de
la phase IV, car il existe des zones de lessivage
typique de quelques centimètres autour des fissures
Es ist nicht alles Pegmatit, was so aussieht – Details und Hintergründe zum Hauptartikel im Schweizer Strahler Heft 3/2014
Tout n’est pas pegmatite qui y ressemble – Details et arriere-plans a l’article principal dans le Cristallier Suisse numéro 3/2014
Klüfte herum gibt es typische Auslaugungszonen von
einigen Zentimetern, somit also auch um die
zerklüfteten Knauern.
Es ist allerdings möglich, dass auch in Phase II
während des Wachstums der Knauern für einige
Elemente, z.B. Fe, Ce, Ti, ein negativer
Konzentrationsgradient bestand, d.h., dass sie
gewissermassen in Richtung der Knauer chemisch
angezogen wurden. Das kann man sich für den Fall
vorstellen, dass ein grosser Hämatit-, Allanit-(Ce)-,
Titanitoder
auch
Biotit-Kristall
an
der
Wachstumsfront der Knauer lag, dieses Wachstum
aber langsamer voranschritt, als der Transport von
Fe, Ce oder Ti durch die feinkörnige Matrix hindurch.
Quellen für diese Elemente wären dann kleine Körner
der „dunklen Mineralien“ der Matrix gewesen. Wir
denken, dass dies ein möglicher Sekundäreffekt der
Knauernbildung
ist,
aber
nicht
notwendige
Voraussetzung (denn diese Auslaugung ist bei vielen
Knauern mit Fe, Ce oder Ti nicht erkennbar).
et cavités découlant justement de cette phase IV : il
doit en être de même autour des nodules caverneux
fracturés.
Mais c’est aussi possible qu’au cours de la phase II,
pendant la croissance des nodules, un gradient de
concentration négatif ait existé pour certains
éléments, par ex. pour le Fe, Ce, Ti, et qu’ils aient été
d’une certaine manière attiré chimiquement en
direction du nodule. On peut se représenter ceci pour
le cas où un gros cristal d’hématite, d’allanite-(Ce), de
titanite ou aussi de biotite se situait sur le front de
croissance d’un nodule, mais que cette croissance se
propageait plus lentement que le transport du Fe, Ce
ou Ti au travers de la matrice finement grenue. La
source dans la matrice de ces éléments seraient les
petits grains de « minéraux sombres ». Nous pensons
que c’est un effet secondaire possible de la formation
des nodules, mais pas une conditions nécessaires
(car ce lessivage est souvent absent de gros nodules
contenant des minéraux primaires à Fe, Ce ou Ti).
Tektonisch zerbrochener
Allanit,
mit
einem
aufgelösten Stück, mit
resultierendem Boxwork.
Allanite
brisée
tectoniquement, avec un
des fragments dissout,
formant un boxwork.
Cima delle Piodelle, I, insitu foto SC August
2012,
15 cm.
Detail 3: Selektive Auflösung – Zufall oder
Schicksal?
Unserer Beobachtung nach sind 95% der Allanite
frisch, und nur ca. 5% sind aufgelöst und haben
Boxwork hinterlassen. Beim Titanit sind ca. 50%
aufgelöst, und bei den Glimmern fast alle (ca. 90%).
Wie kann man diese selektive Auflösung der Titanite
und Allanite erklären?
Detail 3 : Dissolution sélective : Hasard ou
destin ?
Selon nos observations, 95% des allanites sont
fraiches et 5% sont dissoutes avec création de
boxworks. Pour la titanite, le rapport est d’environ
50% de dissoutes et pour les micas presque tous
(env. 90 %) Comment expliquer cette dissolution
sélective de l’allanite et de la titanite?
Wir sind zum Schluss gekommen, dass beim Titanit
das Schicksal vorgezeichnet ist, abhängig von seinem
Chemismus – Details dazu werden wir in einem
zukünftigen Artikel veröffentlichen [Cuchet et al., in
Vorbereitung].
Nous sommes arrivés à la conclusion que pour la
titanite son destin était déjà inscrit dans sa chimie :
dans un article futur nous en publierons les détails
[Cuchet et al., en préparation]
Beim Allanit-(Ce) gehen wir allerdings von Zufall aus!
Schauen wir uns das einmal an:
Die Allanit-(Ce)-Kristalle sind wahllos in der
Mineralisation
verteilt.
Wir
konnten
keinen
Zusammenhang ihrer Auflösung mit ihrer Grösse,
ihrer Orientierung, ihrer Position in den Knauern (im
Inneren oder an der Grenzfläche zur Matrix), ihrer
Verbindung mit Klüften oder Zwickelräumen, dem
Concernant l’allanite-(Ce), nous penchons plutôt pour
le hasard ! Voyons ceci :
Les cristaux d’allanite-(Ce) sont aléatoirement répartis
dans la minéralisation. Nous n’avons pu observer
aucun lien entre leur dissolution et leur taille, ni leur
orientation, leur situation dans les nodules (dedans ou
à l’interface), les fissures, les interstices, le degré
tectonique de leur déformation ou fragmentation, ou
6
Es ist nicht alles Pegmatit, was so aussieht – Details und Hintergründe zum Hauptartikel im Schweizer Strahler Heft 3/2014
Tout n’est pas pegmatite qui y ressemble – Details et arriere-plans a l’article principal dans le Cristallier Suisse numéro 3/2014
Grad
ihrer
tektonischen
Verbiegung
oder
Zerstückelung,
oder
ihren
Begleitmineralien
feststellen. So sind zum Beispiel solche Kristalle, die
in Zwickelräume hineinragen, fast immer intakt, und
der Abstand eines intakten Allanit-(Ce)-Kristalls (oder
sogar eines Fragments desselben Kristalls!) von
einem aufgelösten kann nur wenige Millimeter
betragen!
Auch der Grad des Materie-Abtransports von den
aufgelösten Kristallen weg (also aus dem Boxwork
heraus) variiert stark: Das Boxwork kann quasi
komplett leer sein, mit wenigen kleinen Monazit-(Ce)
Kristallen an den Wänden der Hohlform des
ehemaligen Kristalls, oder es ist komplett gefüllt mit
Sekundärmineralien, oft einem massiven Gemisch
aus Muskovit, Bastnaesit/Synchisit, Hämatit und
Klinochlor, die in diesem Fall eine komplette
Pseudomorphose nach Allanit-(Ce) bilden. Auch
dieses Phänomen konnten wir mit keinem Kriterium
korrelieren.
Also wie anders soll man das erklären als durch kleine
Schwankungen in der Zusammensetzung der Allanit(Ce)-Kristalle sowie in der Aggressivität der
hydrothermalen Lösung (Zusammensetzung, pHWert, Temperatur, Strömungsgeschwindigkeit etc.),
die dann in ihrer Kombination an einigen Allanit-(Ce)Kristallen zufällig eine kritische Konstellation
ergaben?
leur association minéralogique. Pour rappel, les
cristaux d’allanite-(Ce) dans les interstices sont
presque toujours intacts, et la distance entre un cristal
d’allanite-(Ce) intact et un cristal (voire un fragment
d’un même cristal !) d’allanite-(Ce) dissout peut être
de l’ordre du millimètre !
Detail 4: Placer- und Paleoplacer-Lagerstätten
Placerlagerstätten
sind
vereinfacht
gesagt
Schwermineralkonzentrate
in
Sedimenten
–
prominentestes Beispiel sind Goldseifen. Heutige
Placerlagerstätten für SEE befinden sich in alluvialen
oder
marinen
(Küsten)sedimenten.
Die
Schwermineralfraktion beinhält meist Körner von
Monazit,
Ilmenit
und
Magnetit,
je
nach
Ursprungsgesteinen
können
diverse
andere
hinzukommen, z.B. Xenotim, Zirkon, Kassiterit, Rutil.
Ein zusätzliches Beispiel zum im Haupttext erwähnten
Barrytown in Neuseeland ist Cooljarloo in
Westaustralien [Long et al. 2010]. Heute bekannte
alluviale
Placer
scheinen
dabei
geringere
Ausdehnungen und Mächtigkeiten zu haben als
marine [Orris et al. 2002].
Detail 4 : Gisements de type placer et paléoplacer
Les gisements de type placer sont, exprimé
simplement, des concentrations de minéraux lourds
dans des sédiments : l’exemple le plus connu sont les
placers aurifères. Les gisements de type placer à TR
se trouvent actuellement dans les sédiments côtiers
alluviaux ou marins. La fraction minéral lourde
contient principalement des grains de monazite, de
l’ilménite et de la magnétite, et en fonction des roches
sources d’autres peuvent s’y ajouter, par ex. le
xénotime, le zircon, la cassitérite et le rutile. Les
exemples typiques sont Cooljarloo dans l’ouest de
l’Australie [Long et al. 2010] et, comme déjà
mentionné dans l’article, Barrytown en Nouvelle
Zélande. Actuellement, les placers alluviaux connus
semblent avoir une extension et une puissance plus
faibles que ceux marins {Orris et al. 2002].
Les gisements de type paléoplacer sont, exprimé
simplement, ceux chez qui le sédiment d’origine, y
compris le placer en minéraux lourds, a été
transformé en une roche. L’exemple actuel le plus
connu pour un gisement de type paléoplacer est celui
des conglomérats aurifères du Witwatersrand en
Afrique du Sud. Les gisements à TR de type
paléoplacer jusqu’ici connus se situent le plus souvent
dans des conglomérats, par ex. Elliot Lake, en Ontario
(et dans ce cas en présence d’uranium). Dans les
gneiss, Orris et al. [2002], ne décrivent que peu
d’exemples, tel celui de Archie Lake en Saskatchewan
déjà mentionné dans l’article.
Paleoplacer-Lagerstätten sind vereinfacht gesagt
solche, bei denen das ursprüngliche Sediment
inklusive der Schwermineralseife in ein Gestein
umgewandelt wurde. Gängigstes Beispiel für
Paleoplacer-Lagerstätten im Allgemeinen sind die
Gold führenden Konglomerate von Witwatersrand in
Südafrika. Auch die bisher bekannten PaleoplacerLagerstätten für SEE befinden sich meist in
Konglomeraten, z.B. Elliot Lake, Ontario (hier
zusammen mit Uran). In Gneis listet Orris et al. [2002]
nur wenige Beispiele, wie den im Haupttext erwähnten
Archie Lake in Saskatchewan.
7
Le pourcentage de matière évacuée des cristaux
dissouts (donc vers l’extérieur des boxworks) est très
variable : elle peut être entière. Dans ce cas il ne reste
plus que l’empreinte du cristal sur la gangue, tapissée
de quelques cristaux dispersés de monazite-(Ce).
Autre possibilité, le volume entier du cristal dissout est
remplacé par des minéraux secondaires, souvent par
un
mélange
massif
de
muscovite,
bastnaesite/synchysite, hématite et clinochlore, qui
forme ensuite dans ce cas une pseudomorphose
complète d’après l’allanite-(Ce). Ce phénomène n’a
pu être corrélé avec aucun critère.
Alors comment doit-on expliquer ceci, autrement que
par des faibles variations de composition de l’allanite(Ce), ou par des variations de l’agressivité des
solutions hydrothermales (pH, température, vitesse du
courant, etc.), qui ont ensuite, de par leur
constellation, généré une situation critique au hasard
pour quelques cristaux d’allanite-(Ce) ?
Es ist nicht alles Pegmatit, was so aussieht – Details und Hintergründe zum Hauptartikel im Schweizer Strahler Heft 3/2014
Tout n’est pas pegmatite qui y ressemble – Details et arriere-plans a l’article principal dans le Cristallier Suisse numéro 3/2014
Block mit typischem Konglomeratgneis im Gletscherkar des Mt.
Giove, I.
Bloc typique de gneiss „conglomératique“, glacier du Mt. Giove, I.
Foto MC August 2012
Rechts : Migmatitischer Gneisblock im Gletscherkar des Mt.
Giove, I.
Gneiss migmatitique, glacier du Mt. Giove, I.
Foto MC August 2013
Detail 5: Detaillierter Vergleich der SEEPaleoplacer- Mineralisationen Ritterpass – Cima
delle Piodelle und Mt. Giove, Val Formazza
Folgende Parallelen zur Mineralisation am Ritterpass
– Cima delle Piodelle beobachteten wir am Mt. Giove:
 Allanit-(Ce), Epidot, Hämatit und Titanit bilden
grosse primäre Kristalle eingewachsen in
ähnliche karbonathaltige Quarz-FeldspatKnauern. Braun [1993] nennt diese Minerale
die „ältere Paragenese“.



Diese primären Kristalle sind verbogen und
oft zerbrochen, segmentiert.
Der Titanit ist bis zu 3-4 cm gross, von
gelblich-grauer Farbe und mit typisch
„massiver“ Erscheinung.
Allanit-(Ce) ist teilweise aufgelöst und führte
zur
Bildung
von
„Boxwork“
mit
Sekundärparagenesen mit SEE-Mineralien,
die Bastnaesit-(Ce), Monazit-(Ce), ThoritThorogummit, Muskovit und sekundären
Hämatit enthalten.

Wenn der Titanit umgewandelt/aufgelöst
wurde, führte dies meist zur Bildung einer
Sekundärparagenese mit (Nb)-Rutil, Xenotim(Y), Gramaccioliit-(Y) und Muskovit. Dabei
bildet der (Nb)-Rutil sowohl „Sagenit“, als
auch sehr charakteristische gelbe pulvrige
Massen!

In
unregelmässigen
Zwickelräumen
der
8
Detail
5:
Comparatif
détaillé
entre
les
paléoplacers à TR
des minéralisations du
Ritterpass – Cima delle Piodelle et celle du Mt.
Giove, Val Formazza.
Nous observons les parallèles suivants entre les
minéralisations au Ritterpass – Cima delle Piodelle et
au Monte Giove :
 L’allanite-(Ce), l’épidote, l’hématite et la
titanite y sont présentes en grands cristaux
primaires dans des nodules quartzofeldspatiques carbonatés similaires. Braun
[1983] nomme ces minéraux « l’ancienne
paragenèse ».
 Ces cristaux primaires sont courbés et
souvent brisés, segmentés.
 La titanite s’exprime en cristaux jusqu’à 3-4
centimètres, jaunâtre gris, avec un aspect
« massif » typique.
 L’allanite-(Ce) s’est également dissoute pour
former des « boxworks » contenant des
assemblages de minéraux secondaires avec
parmi eux des minéraux à terres rares :
bastnaesite-(Ce),
monazite-(Ce),
thoritethorogummite, muscovite, et présence
d’hématite secondaire.
 La titanite est plus rarement dissoute, mais
lorsque c’est le cas, la dissolution produit en
général comme au Ritterpass l’assemblage à
(Nb)-rutile, xénotime-(Y) et gramaccioliite-(Y)
en présence de muscovite. Le (Nb)-rutile
s’exprime d’ailleurs soit sous sa forme
« sagénite », soit en masses pulvérulentes et
jaunes, très caractéristiques!
 Des cristaux primaires de xénotime-(Y),
Es ist nicht alles Pegmatit, was so aussieht – Details und Hintergründe zum Hauptartikel im Schweizer Strahler Heft 3/2014
Tout n’est pas pegmatite qui y ressemble – Details et arriere-plans a l’article principal dans le Cristallier Suisse numéro 3/2014
Knauern finden sich primärer Xenotim-(Y),
Gadolinit/Hingganit-(Y) und Rutil, teilweise
eingewachsen in Karbonate. Manchmal sind
auch an diesen Mineralien Spuren von
Verformung zu beobachten.
gadolinite-(Y)/hingganite-(Y)
et
rutile,
partiellement inclus dans des carbonates,
sont présents dans les interstices des
nodules. Parfois, il est possible d’observer
aussi sur ces minéraux des traces de
déformation.
Folgende Unterschiede zur Mineralisation Ritterpass –
Cima delle Piodelle gibt es am Mt. Giove:
Les différences entre le Monte Giove et la
minéralisation du Ritterpass – Cima delle Piodelle
sont les suivantes :
 La minéralisation du Monte Giove est située
dans la nappe du Lebendun, dans un gneiss
conglomératique, tandis qu’au Ritterpass elle
est située dans la nappe du Monte Leone,
dans un gneiss finement grenu à deux micas.







Die Mineralisation am Mt. Giove liegt in der
Lebendun-Decke in aus Konglomeraten
hervorgegangenen
Gneisen.
Die
Mineralisation am Ritterpass liegt in einem
feinkörnigen Zweiglimmergneis der Monte
Leone Decke.
Die Ausdehnung der Mineralisation am Mt.
Giove (soweit nachgewiesen) ist deutlich
geringer als am Ritterpass – Cima delle
Piodelle.
Die mineralisierten Bereiche finden sich nur
vereinzelt
im
sie
enthaltenden
Gesteinshorizont, nicht so gleichmässig
verteilt wie am Ritterpass – Cima delle
Piodelle. Das deutet gemäss Braun [1993] auf
wenige sehr kleine Paleoplacer hin, evtl. in
Strudeltöpfen
eines
Flusses
(Konglomeratgneis !), und nicht, wie für
Ritterpass – Cima delle Piodelle vermutet, auf
einen Strand mit Schwermineralseife.
Die Quarz-Feldspat-Knauern am Mt. Giove
enthalten weniger Hämatit, aber etwas mehr
Karbonate.
Die Knauern mit Allanit-(Ce) sind zum Teil
weniger
scharf
abgegrenzt
von
der
Gneismatrix und formen manchmal nur
schmale Bänder oder, wie Braun [1993] es
formuliert, „Lagen“ (siehe Foto). Sie sind
ausserdem nicht so grobkörnig wie am
Ritterpass
–
Cima
delle
Piodelle.
Wahrscheinlich hat Braun [1997] wegen
dieses feineren Gefüges gar nicht erst an
einen Pegmatit als Erklärung gedacht. Das
Gefüge lässt sich aber sehr gut mit unserer
Theorie des Unstetigen Kornwachstums
erklären – hier hat es nur nicht zu so grossen
Körnern (Quarz, Feldspath) geführt wie im
Binntal.
Rutil bildet am Mt. Giove grosse Kristalle – wir
konnten bis 3 cm Länge bei 4 mm Breite
beobachten. Vergesellschaftet ist immer ein
spezieller Typ Xenotim: eingewachsene
hellgelbe Kristalle bis 4 mm zwischen den
grossen Rutilen. Diese Paragenese werden
wir eingehender untersuchen [Cuchet et al., in
Vorbereitung].
Am Monte Giove kommt punktuell auch der
von dort erstbeschriebene Monazit-(Nd) vor
[Graeser & Schwander 1987, Braun et al.
1996]. Diese Fraktionierung der SEE in Cedominante Minerale (Allanit-(Ce)) und solche
mit Nd-Vormacht [Braun, 1997] konnte bisher
9

L’extension de la minéralisation au Monte
Giove est, selon les connaissances actuelles,
nettement plus petite qu’au Ritterpass.

Les zones minéralisées sont plus dispersées,
et ceci de manière discontinue, pas aussi
régulièrement que dans la région du
Ritterpass – Cima delle Piodelle. Cela signifie
selon Braun [1993] qu’il s’agit de très petits
paléoplacers, évt. de marmites de rivière
(gneiss conglomératique) et non, comme
supposé au Ritterpass – Cima delle Piodelle,
d’une plage avec des enrichissements de
minéraux lourds.
Les
nodules
quartzo-feldspathiques
contiennent moins d’hématite au Mt. Giove,
mais sont un peu plus carbonatés.
Les nodules à allanite-(Ce) sont en partie
moins distincts du gneiss, et forment parfois
seulement des bandes étroites, ou, comme
Braun le formule, des « couches » (voir
photo). Ils sont en outre moins grossiers que
dans la région Ritterpass – Cima delle
Piodelle. Braun [1997] n’a, à cause de cette
matrice plus fine, vraisemblablement pas
pensé en premier lieu à une origine
pegmatitique.
La
matrice
s’explique
néanmoins très bien par notre théorie de la
croissance discontinue, mais ici elle n’a
seulement pas conduit à des cristaux (quartz,
feldspath) aussi gros qu’au Binntal.




Le rutile forme au Mt. Giove des gros cristaux
– nous avons pu en observer de 3 cm de long
sur 4 mm de large. Un type particulier de
xénotime est toujours présent, sous forme de
cristaux jaune clair, jusqu’à 4 mm, entre les
gros cristaux de rutile. Nous approfondirons
cette paragenèse [Cuchet et al., en
préparation].
De la monazite-(Nd) est ponctuellement
présente au Monte Giove, dont ce fut la
première occurrence et description [Graeser &
Schwander 1987, Braun et al. 1996]. Ce
fractionnement des terres rares en minéraux
primaires à cérium dominant (Allanite-(Ce)) et
Es ist nicht alles Pegmatit, was so aussieht – Details und Hintergründe zum Hauptartikel im Schweizer Strahler Heft 3/2014
Tout n’est pas pegmatite qui y ressemble – Details et arriere-plans a l’article principal dans le Cristallier Suisse numéro 3/2014

in der Zone Ritterpass – Cima delle Piodelle
nicht beobachtet werden. Unsere eigenen
Funde von Monazit-(Nd) am Mt. Giove lassen
allerdings eine Neuinterpretation dieser
Fraktionierung zu [Cuchet et al., in
Vorbereitung].
Neben dem Konglomeratgneis kommen am
Mt. Giove auch Migmatitische Blöcke vor.
Eventuell war die Metamorphosetemperatur
etwas höher als am Ritterpass, oder aber ein
anderer Chemismus, z.B. ein höherer
Karbonatgehalt,
hat
einen
niedrigeren
Schmelzpunkt bewirkt.
Kommentare : Braun [1997] stellte zahlreiche nicht
aufgelöste Allanit-(Ce)-Kristalle fest, war aber nicht
sicher,
ob
diese
in
direktem
genetischen
Zusammenhang stehen mit solchen, die aufgelöst
sind. Er vermutete, dass evtl. nur kleine Allanit-(Ce)Kristalle aufgelöst wurden. Dies konnten wir jetzt
klären. Basierend auf den Erfahrungen vom
Ritterpass – Cima delle Piodelle und eigenen Funden
vom Mt. Giove wurde deutlich, dass frische und
aufgelöste Allanit-(Ce) Kristalle direkt nebeneinander
koexistieren, und alle vom gleichen Mineralisationstyp
sind, gebunden an Quarz-Feldspat-Knauern. Die
Auflösung mancher Allanite steht dabei nicht in
Zusammenhang mit der Grösse, sondern erscheint
regellos.

d’autres à néodyme dominant [Braun 1997],
n’a pas pour l’instant pu être observé dans la
région Ritterpass - Cima delle Piodelle. Nos
découvertes personnelles de monazite-(Nd)
au Mt. Giove amène toutefois à une nouvelle
interprétation de ce fractionnement [Cuchet et
al., en préparation].
A côté des gneiss conglomératiques, des
blocs d’aspect migmatitiques sont présents au
Mt. Giove. Le métamorphisme a peut-être été
plus intense qu’au Ritterpass ou le chimisme
(par ex. la teneur en carbonates) de ces
roches a permis une fusion plus basse.
Commentaires : Braun [1997], a reconnu de
nombreux cristaux non dissouts d’allanite-(Ce), mais
ne les met pas génétiquement en lien direct avec ceux
dissouts, par manque de certitude. Il suppose
éventuellement que seulement les petites allanite-(Ce)
sont dissoutes. Nous avons pu éclaircir ce point. Sur
la base de notre expérience de la région Ritterpass –
Cima delle Piodelle, et de nos échantillons découverts
au Mt. Giove, il est devenu clair que des cristaux
dissouts et non dissouts d’allanite-(Ce) coexistent et
qu’ils proviennent d’un même type de minéralisation,
lié aux nodules quartzo-feldspathiques. La dissolution
de la plupart des allanites n’est pas en lien avec leur
taille, mais apparaît au hasard.
Flache, mässig grobkörnige
Knauer mit Allanit-(Ce).
Nodule plat, massif, grenu à
allanite-(Ce).
Mt Giove, I, in-situ foto MC
August 2013
Zum Titanit ist anzumerken, dass Braun [1997] ihn
zwar auch erwähnt, aber nur als Bestandteil der
Gneismatrix der Monazit-(Nd)-haltigen Knauern. Er
schenkt ihm daher wenig Beachtung, bis auf eine
erstaunliche chemische Analyse, die einen YttriumGehalt zeigte. Diese geringe Beachtung passt nicht zu
der Menge an Stufen mit grossen Titanitkristallen, die
10
Notons que Braun [1997] mentionne aussi la titanite,
mais très succinctement en tant que constituant du
gneiss à nodules contenant de la monazite-(Nd). Il ne
semble donc pas lui accorder beaucoup d’attention,
malgré une analyse chimique étonnante, mentionnant
la présence d’yttrium. Cette mention très lapidaire ne
correspond pas à la fréquence des échantillons à gros
Es ist nicht alles Pegmatit, was so aussieht – Details und Hintergründe zum Hauptartikel im Schweizer Strahler Heft 3/2014
Tout n’est pas pegmatite qui y ressemble – Details et arriere-plans a l’article principal dans le Cristallier Suisse numéro 3/2014
wir finden konnten.
Wir haben unsere grossen Titanitkristalle vom Mt.
Giove systematisch chemisch analysiert, und konnten
auch hier teils deutliche Yttrium-Gehalte nachweisen.
Der Titanit als untergeordneter Bestandteil der
Gneismatrix, der von Braun [1997] als Y-haltig
beschrieben
wird,
passt
sehr
gut
zum
vorgeschlagenen Bildungsmodell der Knauern, da
demnach alle Primärmineralien in grossen Kristallen
(also Quarz, Feldspat, Hämatit, Allanit, Titanit, etc.) in
den Knauern auch als Bestandteile der Gneismatrix
vorkommen sollten.
cristaux de titanite que nous avons trouvés.
Nous avons analysé systématiquement nos gros
cristaux de titanite du Mt. Giove, et nous avons pu
aussi y déceler assez clairement de l’yttrium. La
titanite en tant que composant mineure de la matrice
du gneiss, décrite par Braun [1997] comme contenant
de l’Y, convient très bien au modèle de formation des
nodules proposé, car selon ce dernier, tous les
minéraux primaires en gros cristaux des nodules (à
savoir le quartz, le feldspath, l’hématite, l’allanite, la
titanite, etc.) doivent aussi être des composants de la
matrice du gneiss.
Detail 6: Berechnung der theoretisch möglichen
Anzahl von Allanit-(Ce) Kristallen in einer Knauer
Da wir Stofftransport in die Knauern von aussen
ausschliessen, muss nach unserem Modell eine
Knauer mit einem gewissen Volumen genau so viel
Cer enthalten wie das entsprechende Volumen der
feinkörnigen Gneismatrix, das die Knauer beim
Wachstum aufgezehrt hat. Es gilt also:
Détail 6 : Calcul du nombre théorique de cristaux
d’allanite-(Ce) dans un nodule.
Comme nous excluons un transport de matière depuis
l’extérieur des nodules, un nodule d’un certain volume
doit contenir, selon notre modèle, autant de cérium
que le même volume de gneiss finement grenu, que le
nodule a remplacé lors de sa croissance, à savoir:
Cer-Gehalt Knauer = Cer-Gehalt Gneis
Teneur en cérium Nodule = Teneur en cérium Gneiss
Zu der hier beschrieben SEE-Mineralisation liegen
uns keine mittleren Cer-Gehalte des Gneises vor,
daher nehmen wir für dieses Rechenbeispiel den
Zweiglimmergneis vom Wannigletscher, Binntal.
Dieser enthält, wie eingangs erwähnt, gemäss Knill
[1996] ca. 0.01 Gewichts-% Cer (100 ppm).
Allanit enthält theoretisch 27.35 Gewichts-% Cer.
Comme nous n’avons à disposition pas de teneur
moyenne en cérium du gneiss de la minéralisation
décrite ici, nous prenons pour exemple de calcul le
gneiss à deux micas du Wannigletscher, Binntal.
Celui-ci contient, comme annoncé au début, selon
Knill [1996], env. 0.01 %-masse de cérium (100 ppm).
En théorie l’allanite a un teneur en cérium de 5 %masse.
Wenn man zur Einfachheit annimmt, das alles Cer im
Gneis in Allanit der Knauer eingebaut wird, ergibt sich
das Volumen von Allanit in der Knauer gemäss
Si par simplification on accepte que tout le cérium
dans le gneiss est intégré dans l’allanite, le volume
d’allanite dans le nodule est obtenu selon :
Vol Allanit = Vol Knauer x
Dichte
Gneis
x Cer-Gehalt
Gneis
Dichte
Allanit
x Cer-Gehalt
Allanit
Vol Allanite = Vol Nodule x
Betrachten wir eine typische Knauer von 1 m x 0.2 m
x 0.5 m Grösse. Mit obigen Cer-Gehalten, einer
3
Dichte des Gneises von 2.72 g/cm [Knill 1996] und
3
von 4.11 g/cm des Allanit-(Ce) [Mindat.org], ergibt
sich
Vol Allanit = 0.1 m 3 x
2.72 g/cm 3 x 0.01%
4.11 g/cm 3 x 27.35%
= 24.2 cm
3
Das entspricht 4 typischen grossen Allanit-(Ce)2
Kristallen von 6 cm Länge und 1cm Querschnitt in
einer solchen Knauer.
In der Realität haben wir manchmal weniger Allanit
beobachtet. In ein paar Fällen konnten wir aber sogar
viel mehr Kristalle beobachten – die Grössenordnung
stimmt also.
11
Densité
Densité
gneiss
x Teneur en Ce
gneiss
allanite
x Teneur en Ce
allanite
Considérons un nodule typique de dimension 1 m x
0.2 m x 0.5 m. Avec les teneur en cérium
susmentionnées, et une densité du gneiss de 2.72
g/cm3 [Knill 1996], pour l’allanite-(Ce), une densité de
3
4.11 g/cm [Mindat.org], cela donne :
2.72 g/cm 3 x 0.01%
Vol Allanite = 0.1 m 3 x
= 24.2 cm 3
4.11 g/cm 3 x x 27.35%
Cela représente 4 cristaux d’allanite-(Ce) typiques de
2
6 cm de long, et d’une section de 1 cm dans un tel
nodule.
Dans la réalité, nous avons parfois observés moins de
cristaux d’allanite-(Ce), mais aussi quelques cas au
contraire bien plus riches en allanite-(Ce) ; l’ordre de
grandeur semble donc assez correct.
Es ist nicht alles Pegmatit, was so aussieht – Details und Hintergründe zum Hauptartikel im Schweizer Strahler Heft 3/2014
Tout n’est pas pegmatite qui y ressemble – Details et arriere-plans a l’article principal dans le Cristallier Suisse numéro 3/2014
Detail 7: Abschätzung des Gesamt-SEE-Gehalts
der Mineralisation
Wir konnten den Gesamtgehalt an SEE in der
Mineralisation bisher nicht messen, aber wie in der
Diskussion gezeigt, könnte sogar der normale SEEGehalt der Zweiglimmergneise von 0.03% SEE-Oxid
ausreichen, um die SEE-Minerale in den Knauern zu
erklären. Am Mt. Giove konnte Braun [1997] direkt in
den Paleoplacern bis maximal 0.3% SEE-Oxid
nachweisen. Der mittlere SEE-Oxid Gehalt am
Ritterpass – Cima delle Piodelle dürfte also irgendwo
dazwischen liegen.
Détail 7 : Estimation de la teneur totale en TR de la
minéralisation
Nous n’avons jusqu’à maintenant pas pu mesurer la
teneur totale en TR, mais comme montré dans la
discussion, il se pourrait même que la teneur en
oxydes de TR de 0.03% du gneiss à deux micas soit
suffisante pour expliquer la minéralisation en TR. Au
Mt. Giove, Braun a pu [1997] déceler directement
dans les paléoplacers jusqu’à 0.3% d’oxydes de TR
maximum. La teneur moyenne en oxydes de TR au
Ritterpass – Cima delle Piodelle devrait donc se situer
quelque part entre deux.
Bibliographie
Braun M., Gieré R., Graeser S., Mathys D., Düggelin M., Guggenheim R. (1996): Monazite-(Nd) and monazite-(Ce)
from the Monte Giove area (Val Formazza, Northern Italy). Schweizerische Mineralogische und Petrographische
Mitteilungen 76, p. 115
Braun, Matthias (1997): REE-Ungleichgewichte in Gesteinen der Lebendun Serie am Monte Giove (Val Formazza,
Novara, Italien). Diss. Naturwiss. Basel. 73 S. Ill. [u.a. Binntal VS]. N1178
Burgt van der A., Cuchet S. (2005): Neu: Gadolinit, Aeschynit und Synchisit vom Fleschsee, Binntal (CH). Lapis,
Vol.30 Nr.4 Page(s): 19-29
Goonan, T.G., 2011, Rare earth elements—End use and recyclability: U.S. Geological Survey Scientific
Investigations Report 2011–5094, 15 p. available only at http://pubs.usgs.gov/sir/2011/5094/.
USGS website 2011: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/rare_earths/ree-trends.pdf
Gottstein, G. (2007); Physikalische Grundlagen der Materialkunde (third edition), Springer-Verlag Berlin-Heidelberg
Graeser, St. & Schwander, H. (1987): Gasparite-(Ce) and monazite-(Nd): two new minerals to the monazite group
from the Alps. Schweiz. Mineral. Petrogr. Mitt., 67, 101-113.
Karato, S.I., Masuda, T., Anisotropic grain growth in quartz aggregates under stress and its implication for foliation
development, Geology 17, 695-698 (1989).
Karpel, S. (2012), Metal Bulletin April 23 2012, p 29-30.
Knill, M.D. (1996), “The Pb-Zn-As-Tl-Ba-deposit at Lengenbach, Binn Valley, Switzerland – Petrogenesis based on
combined geopchemical and isotopical investigations”, Dissertationsschrift, Diss ETH Zürich Nr. 11296
Long, K.R., Van Gosen, B.S., Foley, N.K., and Cordier, Daniel, 2010, The principal rare earth elements deposits of
the United States—A summary of domestic deposits and a global perspective: U.S. Geological Survey Scientific
Investigations Report 2010–5220, 96 p. Available at http://pubs.usgs.gov/sir/2010/5220/.
Masuda, T., Koike, T., Yuko, T. and Morikawa, T., Discontinuous grain growth of quartz in metacherts: the influence
of mica on a microstructural transition; Journal of Metamorphic Geology, Volume 9, Issue 4, pages 389–402, July
1991
Segata, M., Kinetic modeling of grain growth in Peridotie system: An experimental approach, Plinius n. 34, 2008,
Milan University
Muir, M. (2012), Metal Bulletin November 9 2012, p 9.
Orris, G.J. and Grauch, R.I., Rare Earth Element Mines, Deposits, and Occurrences, USGS Open File Report 02189, 2002
Praeger M. (2005); Die Kluftmineralien des Binntals. Extra Lapis Nr. 28, S. 76-100.
Urai, J.L. and Jessel, M., Recrystallization and grain growth in minerals: recent developments, in ‘Recrystallization
and grain growth - Proc. of the first Joint Internat. Conf.’, Eds. G. Gottstein and D.A. Molodov, Springer Verlag, 2001,
p. 87
Zaefferer, S. and Chen, N. (2005); The Goss Texture Formation in Silicon Steels – Growth Selection or Oriented
Nucleation?, Solid State Phenomena, Vol. 105, p. 29
Autorenadressen und Ubersetzung/Adresses des auteurs et traduction:
Mischa Crumbach, In der Höh 28, 8604 Volketswil, Suisse
Stéphane Cuchet, ch. des Bruyères 14, 1007 Lausanne, Suisse
Ate van der Burgt, Delhorstpad 6, NL-6703BE Wageningen, Pays-Bas
12
Document
Kategorie
Kunst und Fotos
Seitenansichten
10
Dateigröße
990 KB
Tags
1/--Seiten
melden