mini|300px|Durch hydrothermale Alteration (Chloritisierung) umgewandelte und helltürkisgrün verfärbte Gesteine an der „Falla de Los Azulejos“ im Nationalpark El Teide, Teneriffa, Kanarische Inseln.
Als Alteration (von für „umstellen, verändern“) bezeichnet man in der Geologie, Lagerstättenkunde und Mineralogie die mineralogischen und chemischen Veränderungen eines Erzkörpers und/oder seines Nebengesteins, wobei die Minerale in einem Gestein in Sekundärminerale umgewandelt werden. Die entstehenden Umwandlungsprodukte können auf verschiedene Arten gebildet werden, etwa dadurch, dass sich bei gleichbleibender chemischer Zusammensetzung die Kristallstruktur der Minerale verändert. Alteration kann auch durch Änderung der chemischen Zusammensetzung geschehen, wenn etwa hydrothermale Lösungen oder vulkanische Gase mit Gesteinen reagieren und zu den dort enthaltenen Mineralen neue Stoffe hinzukommen oder entfernt werden. Die Umwandlungen können syngenetisch oder epigenetisch, aszendent oder deszendent sein. Das zugrundeliegende Prinzip ist die Anpassung des Minerals an veränderte chemische Umgebungsbedingungen zu einem stabilen Zustand. Häufig bilden die Umwandlungsprodukte dabei Pseudomorphosen nach den Ausgangsmineralen. Dagegen werden Umwandlungen durch meteorische Wässer im deutschen Sprachgebrauch in der Regel als Verwitterung bezeichnet.
Einteilung nach Temperaturbereich Alterationen werden verursacht durch zirkulierende (infiltrierende) oder diffundierende Lösungen hydrothermalen, deuterischen oder pneumatolytischen Ursprungs oder durch zirkulierendes, erhitztes Meerwasser in Bereichen von submarinem Vulkanismus.
Je nach den herrschenden Reaktionstemperaturen unterscheidet man zwischen der deuterischen Alteration (auch Autometasomatose oder pneumatolytische Alteration) bei Temperaturen oberhalb 400 °C der hydrothermalen Alteration bei Temperaturen unter 400 °C Das Phänomen ist nicht scharf gegen eine niedriggradige Metamorphose oder eine Metasomatose abgrenzbar.
Deuterische bzw. autometasomatische Umwandlungsprozesse beinhalteten Reaktionen zwischen primären magmatischen Mineralen und den wasserreichen Lösungen, die sich vom gleichen Magmenkörper zu einem späten Zeitpunkt in ihrer Abkühlungsgeschichte separieren. Zu diesen Prozessen zählen Silifizierung, Albitisierung, Kalifeldspatisierung, Turmalinisierung und Vergreisenung. Sie stellen entweder alles durchdringende, nur selektiv durchdringende, hohlraumfüllende und/oder gangförmige Arten der Alteration dar.
Hydrothermale Alteration ist die chemische und mineralogische Gesteinsveränderung unter dem Einfluss von hydrothermalen Lösungen. Dabei kommt es zur Gleichgewichtseinstellung zwischen der hydrothermalen Lösung und dem Gestein sowie zur Ausbildung eines Alterationssaumes oder -hofes. Hydrothermale Alterationen sind ein wichtiger Hinweis auf ein mögliches Vorhandensein einer hydrothermalen Vererzung. Alterationen im Gefolge von hydrothermalen Erzlagerstätten bezeichnet man als Nebengesteinsalteration (Wall-Rock-Alteration). Beispiele für hydrothermale Alterationen sind Sericitisierung, Chloritisierung oder Propylitisierung. Erzkörper sind häufig von Alterationszonen im Nebengestein umgeben (z. B. Porphyry-Copper-Lagerstätten), die in der Explorationsgeologie eine große Rolle spielen.
Einteilung nach Reaktionsprodukten Zahlreiche Alterationsreaktionen können anhand ihrer markanten Reaktionsprodukte benannt werden, wobei viele dieser Umwandlungsreaktionen einen eigenen Namen besitzen. Diese verschiedenen Alterationsreaktionen werden im Folgenden beschrieben.
Die tabellarische Zusammenstellung der Alterationsreaktionen stammt zum größten Teil aus dem Buch von Hans Jürgen Rösler „Lehrbuch der Mineralogie“. Ausgangsmineral Art der Umwandlung (Alteration) bei der Alteration gebildete Minerale Name des Alterationsprozesses Olivin hydrothermal oder epizonal-metamorph Serpentin Serpentinisierung Olivin hydrothermal oder epizonal-metamorph Hornblende, Talk Pilitisierung Granat hydrothermal Chlorit Chloritisierung Granat Aureolenbildung von Pyrop in Olivin (in Pyroxen-Amphibol-Gesteinen bei Zufuhr thermischer Energie) Hornblende + Pyroxen + Spinell Kelyphitisierung Cordierit hydrothermal oder epizonal-metamorph Serizit + Chlorit Pinitisierung Klinopyroxen epizonal-metamorph Amphibol Uralitisierung Klinopyroxen hydrothermal Chlorit Chloritisierung Klinopyroxen hydrothermal Serpentin Serpentinisierung Klinopyroxen hydrothermal Antigorit Bastitisierung Klinopyroxen epizonal-metamorph Epidot Epidotisierung Orthopyroxen hydrothermal Serpentin (wirrfaserig) Serpentinisierung Orthopyroxen hydrothermal wenige große Antigorit-Kristalle Bastitisierung Gemeine Hornblende hydrothermal Chlorit Chloritisierung Gemeine Hornblende hydrothermal Serpentin (wirrfaserig) Serpentinisierung Gemeine Hornblende Zerfall nach der Effusion Magnetit + Hypersthen Opazitisierung Biotit hydrothermal grüner Biotit, Chlorit, Kaolinit, Illit, Vermiculit Baueritisierung, Bleichung Biotit Zerfall bei hohen Temperaturen nach der Effusion Magnetit + Spinell + Hämatit + Augit Opazitisierung Muskovit hydrothermal Illit Illitisierung Muskovit hydrothermal Montmorillonit Montmorillonitisierung Muskovit hydrothermal Beidellit, Kaolinit, Halloysit Kaolinitisierung Nephelin hydrothermal Analcim + Zeolithe „Sonnenbrand“ Nephelin epizonal-metamorph feinschuppige Glimmer Leucit hydrothermal Kaolinit Kaolinitisierung Leucit hydrothermal Zeolithe Zeolithisierung Feldspat, Alumosilikate pneumatolytisch Topas, Turmalin, Glimmer, Kaolinit Greisenbildung Alkalifeldspat hydrothermal Kaolinit + Quarz Kaolinitisierung Alkalifeldspat hydrothermal oder epizonal-metamorph Serizit Sericitisierung Plagioklas hydrothermal Alunit Alunitisierung Plagioklas hydrothermal Tonminerale (Nontronit, Montmorillonit, Illit)Carbonate Carbonatisierung Plagioklas epizonal-metamorph Epidot + Zoisit + Serizit Saussuritisierung Topas hydrothermal Gilbertit (Kaolinit + Nakrit/Muskovit)
Fenitisierung Die Fenitisierung bzw. der Prozess der Fenitbildung ist eine durch magmatische Fluide induzierte Neubildung von Nephelin, Aegirin, Na-Amphibolen und Kalifeldspäten am Kontakt und in den Aureolen von Karbonatit- und Alkaligesteinsintrusionen. Fenit ist dabei ein feldspatreiches Gestein, das sich durch Alkalimetasomatose am Kontakt von Karbonatit- oder Alkaligesteinsintrusionen aus Graniten, Gneisen, Migmatiten und anderen Gesteinen des umgebenden Grundgebirges gebildet hat. Sein typischer Mineralbestand sind Alkalifeldspäte, Aegirin und Na-Amphibole, seltener Quarz, albitreicher Plagioklas, Nephelin oder Biotit.
Albitisierung Die Albitisierung ist die deuterische bzw. autometasomatische Umwandlung von calciumreichen Plagioklasen oder Kalifeldspäten in den reinen Natrium-Plagioklas Albit durch hydrothermale Natrium-Metasomatose gemäß der folgenden Gleichung:
Kalifeldspat reagiert mit Natrium-Ionen zu Albit und Kalium-Ionen Natrium wird entweder dem Gestein hinzugefügt oder durch Abfuhr anderer Kationen aus dem Gestein relativ angereichert. In der Nähe hydrothermaler Gänge, aber auch unabhängig davon, werden verschiedene Minerale des Ausgangsgesteins verdrängt, z. B. Kalifeldspat, Calcit, Zoisit u. a. Albitisierung in regionalmetamorphen Ausgangsgesteinen kann bis zu nahezu monomineralischen Gang- oder aderartig auftretenden Albititen führen. Hinsichtlich des Mineralbestandes ähnliche „Albitit-Gänge“ werden auch in Graniten durch SiO2-Wegfuhr und Natrium-Metasomatose gebildet. Typische Mineralvergesellschaftungen sind Albit, Paragonit (natriumreicher Serizit), Chlorit und Quarz, die im Allgemeinen von Orthoklas, Ankerit oder anderen Carbonatmineralen begleitet werden.
Kalifeldspatisierung Kalifeldspatisierung (auch Kali(um)metasomatose oder K-Metasomatose) ist eine deuterische bzw. autometasomatische Alteration in kalkalkalischen Gesteinen, ausgelöst durch die Zufuhr von Kalium und die Abfuhr von Calcium und Natrium. Charakteristische Minerale des umgewandelten Gesteins sind Kalifeldspäte (Adular, Orthoklas, Mikroklin), Biotit oder Chlorit, Serizit und Quarz, die von Albit, Anhydrit, Fe-Mg-Carbonaten und/oder Apatit begleitet werden können.
Greisenbildung Die deuterische bzw. autometasomatische Greisenbildung (auch Vergreisenung oder Vergreisung) findet in intermediären bis sauren Gesteinen statt und ist die pneumatolytische bzw. hochthermale Umwandlung von Feldspäten, Glimmern und anderen Alumosilicaten durch Lösungen, die typischerweise an Fluor, Bor und Alkalimetallen (Natrium, Kalium, Lithium) angereichert sind. Die entstehenden Gesteine werden als Greisen bezeichnet und stellen Gemenge aus vor allem Topas, Mineralen der Turmalingruppe, Mineralen der Glimmergruppe (Muskovit, Zinnwaldit, Lepidolith), Quarz, Fluorit, Alkalifeldspäten und/oder Kaolinit dar.
Anorthit reagiert mit Fluorid-Ionen und Wasserstoff-Ionen zu Topas, Quarz, Fluorit und Wasser
Silifizierung Silifizierung (auch Verkieselung, Einkieselung oder Verquarzung) ist die sekundäre Ausfüllung von Porenräumen oder die Zufuhr von bzw. metasomatische Verdrängung vorhandener Minerale durch SiO2, das entweder aus hydrothermalen Lösungen stammt oder Produkt der Mineralalteration im Nebengestein ist. Im Resultat entstehen feinkörniger Quarz, Chalcedon oder Opal, die entweder die Poren zwischen den Mineralen des Eduktes ausfüllen oder diese teilweise oder vollständig verdrängen.
Turmalinisierung Die deuterische bzw. autometasomatische Turmalinisierung ist eine pneumatolytische Bildung zum Ende des Erstarrungsprozesses saurer Schmelzen bzw. eine kontaktpneumatolytische Einwirkung auf Hornfelse und Tonschiefer. Sie fehlt in Vulkaniten. Die kontaktpneumatolytische Veränderung des Nebengesteins findet beiderseits des Kontaktes durch die Einwirkung borhaltiger leichtflüchtiger Gemengteile unter Aufzehrung von Biotit statt, wobei Turmalin gebildet wird.
mini|300px|Schematischer Querschnitt durch eine Porphyrische Kupferlagerstätte mit der Abfolge von hydrothermalen Alterations-Zonen rund um die Intrusion Weitere wichtige Formen der Nebengesteinsalteration sind Argillitisierung, Sericitisierung und Propylitisierung. Diese Formen der Alteration treten insbesondere bei porphyrischen Kupferlagerstätten (Porphyry Copper Ores) in andesitischen und dioritischen Gesteinen auf, sie sind aber auch im Gefolge hydrothermaler Gangmineralisationen vorhanden. Um porphyrische Kupferlagerstätten ist gewöhnlich eine zonare Anordnung von Propylitisierung, Argillitisierung und Sericitisierung (von außen nach innen) zu beobachten, wobei es im Zentralbereich zusätzlich zu einer Kaliumalteration (Kalimetasomatose) mit sekundärem Kalifeldspat und/oder Biotit kommt (vgl. die nebenstehende Zeichnung). Die Zusammensetzung der Alterationsprodukte hängt zum einen von der Zusammensetzung der hydrothermalen Lösung, zum anderen vom Chemismus des Ausgangsgesteines ab. Saure Gesteine zeigen bevorzugt Sericitisierung, Argilitisierung, Silifizierung und Pyritisierung, während in basischen Gesteinen Chloritisierung, Carbonatisierung und Propylitisierung auftritt; Serpentinisierung findet sich in ultrabasischen Gesteinen.
Propylitisierung Die Propylitisierung ist ein niedrig temperierter hydrothermaler Alterationsprozess um viele Erzkörper insbesondere bei porphyrischen Kupferlagerstätten, bei dem das Nebengestein durch neugebildete Minerale wie Chlorit, Epidot, Zoisit, Klinozoisit, Carbonatminerale (Mg-Fe-Ca-Carbonate) und Alkalifeldspäte (Albit) teilweise verdrängt wird. Untergeordnet können sich Serizit, Pyrit, Magnetit, Montmorillonit und Zeolithe, gelegentlich auch Hämatit, Jarosit und Goethit, bilden. Tritt eines der Alterationsprodukte verstärkt auf, wird auch von Chloritisierung, Albitisierung oder Carbonatisierung gesprochen.
Argillitisierung Bei der Argillitisierung kommt es zur Bildung von Dickit, Kaolinit, Pyrophyllit und Quarz. Weiterhin können Alunit, Topas und Turmalin auftreten.
Sericitisierung