Entstehung
Am Boden der Tiefsee, vor allem im Pazifik, bilden Metalloxide auf dunklen Schlamm- oder Tonschichten dunkle polymetallische Knollen oder schalige Aggregate, also Manganknollen.7
Etwa 15 % des Mangans stammen aus den Kalkschalen ehemaliger Kleinstlebewesen, die sich auflösten. Dieser Anteil wird als hydrogenetischer Anteil bezeichnet. Der Großteil des Mangans entstammt aus dem Porenwasser des Sediments am Meeresboden.
Die Manganknollen wachsen mit ca. 5 Millimetern pro einer Million Jahre sehr langsam. Im Meerwasser gelöste Metallverbindungen lagern sich nach und nach an einer Art Keim am Meeresboden an. Ein solcher Keim kann beispielsweise ein Haifischzahn oder auch eine alte zerfallene Knolle sein, um die herum die Knolle wächst.
Dieser Wachstumsprozess kann auf 2 Arten ablaufen.
Bei der sogenannten hydrogenetischen Entstehung lagern sich Metallverbindungen an, die im Wasser herabsinken. Zum größten Teil handelt es sich dabei um die Mangan-Sauerstoff-Verbindung Vernadit, die sich auf natürliche Weise im Wasser bildet. Hinzu kommen in geringeren Mengen Verbindungen anderer Metalle.
Im zweiten Fall spricht man vom diagenetischen Wachstum. Dieser Prozess läuft nicht im freien Wasser, sondern im Sediment ab. In diesem Fall lagern sich am Keim Metallverbindungen ab, die im Wasser zwischen den Sedimentpartikeln enthalten sind, im sogenannten Porenwasser. Bei diesem handelt es sich um Meerwasser, das in den Meeresboden eindringt, mit dem Sediment reagiert und sich auf diese Weise mit Metallverbindungen anreichern kann. Wo es aus dem Sediment aufsteigt, lagern sich die Metallverbindungen ebenfalls an den Knollenkeimen ab. In der Regel handelt es sich dabei um die Mangan-Sauerstoff-Verbindungen Todorokit und Birnessit. Die meisten Knollen wachsen sowohl hydrogenetisch als auch diagenetisch, wobei sich die jeweiligen Anteile in verschiedenen Meeresgebieten unterscheiden. Manganknollen wachsen extrem langsam.
Für die Entstehung sind ebenfalls bestimmte Faktoren wichtig.
Es darf nur eine geringe Sedimentation von Schwebstoffen vorliegen, denn sonst würden die Knollen zu schnell überdeckt werden. Das Wasser treibt sehr feine Sedimentpartikel fort, die die Knollen im Laufe der Zeit unter sich begraben. Übrig bleiben gröbere Partikel wie etwa die Gehäuse von Meeresorganismen, Muschelsplitter oder Knollenbruchstücke, die als Wachstumskeime dienen können. Deshalb ist ein steter Fluss von antarktischem Tiefwasser erforderlich. Außerdem wird eine gute Sauerstoffversorgung benötigt, um Mangan-Sauerstoff-Verbindungen bilden zu können und das Sediment muss so beschaffen sein, dass es viel Porenwasser aufnehmen kann. Nur in solch wässrigem Sediment ist diagenetisches Knollenwachstum möglich.8
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Wiedicke, Michael; Kuhn, Thomas; Rühlemann, Carsten; Schwarz-Schampera, Ulrich; Vink, Annemiek: Marine mineralische Rohstoffe der Tiefsee – Chance und Herausforderung. Hannover: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, 06.06.2012, URL: https://www.bgr.bund.de/DE/Gemeinsames/Produkte/Downloads/Commodity_Top_News/Rohstoffwirtschaft/40_marine-mineralische-rohstoffe-tiefsee.pdf?__blob=publicationFile&v=3
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WOR3: World Ocean Review, dritte Ausgabe, Kapitel 2 - Tagebau am Meeresgrund - Begehrte Manganknollen, Kapiteldownload S.66ff, URL:
http://worldoceanreview.com/wor-3-uebersicht/mineralische-rohstoffe/manganknollen/
