Kugeliger Hämatit in Kohlehalden

Kugeliger bzw. botryoidaler Hämatit wird oft an ehemaligen Kohlenhalden gefunden. Bisher war allerdings unbekannt, warum und wie sich Hämatit in einer runden Form vor allem in älteren Kohlehalden entwickeln kann. Ein Team um die Wissenschaftlerin Justyna Ciesielczuk (Schlesische Universität Kattowitz) ging dieser Frage nach und erforschte die Bildungsbedingungen.

Die Forschenden kamen um Ergebnis, dass die Bildung von botryoidalem Hämatit an zwei Bedingungen geknüpft ist: Das Vorhandensein eines extrem sauren Milieus sowie Selbsterhitzung bzw. Selbstentzündung.

Ehemalige Kohlehalden bestehen aus kieselhaltigen Schuttmaterial und enthalten u.a. Schluff-, Ton- und Sandstein, das mit Kohle und eisenhaltigen Mineralen wie Pyrit, Markasit und Siderit angereichert ist. Im Inneren dieser Kohlehalden kommt es nicht selten zu Selbstentzündungen und Selbsterhitzungen mit Temperaturen von bis zu über 1000 °C.

Diese Verbrennungen im Inneren führen zu wässrigen Lösungen, sauren Gasen und zur Zersetzung von Primärmineralen, die für kurze Zeit ein extrem saures und chemisch aggressives Milieu erzeugen. In Folge der Entmineralisierung und des extrem niedrigen pH-Werts bildet sich Sulfat- und Chloridkrusten. Dieser Effekt findet sich auch vulkanischen Phänomenen wie Fumarolen oder Solfataren.

Die Bildung von Hämatit ist dann die letzte Phase der Mineralisierung. Dieser entsteht vorwiegend in Hohlräumen. Die Bildung von Sulfat- und Chloridkrusten ist dabei von entscheidender Bedeutung, da sich traubenförmige bis kugelige Hämatit ausschließlich darauf finden lässt. Das das Vorhandensein von Chlorid die Bildung von Kugeln oder Trauben begünstigt, ist bereits seit 2008 gut untersucht.

Quelle: Ciesielczuk, J. et al. (2024): Botryoidal and spherulitic hematite as experimental evidence of highly acidic conditions in burning coal-waste dumps and potentially on Mars. In: Science of The Total Environment , Vol. 932, doi: 10.1016/j.scitotenv.2024.172759