Weltrekord: Ungewöhnlich konzentriertes, großes Lithiumvorkommen in den USA entdeckt

Aufgrund seiner Verwendung in der Akku-Technologie gehört Lithium zu den weltweit begehrtesten Hightech-Rohstoffen. Bereits in den nächsten Jahren könnte der Bedarf an Lithium das Volumen der weltweiten Förderung überschreiten. Nun könnte im US-Bundesstaat Nevada eines der größten Lithiumvorkommen der Welt entdeckt worden sein, das zudem in einer neuen Art Lagerstätte lagert. Die Ablagerungen, die von Geolog:innen entdeckt wurden, enthalten bis zu 2,4 Gewichtsprozent Lithium – das ist mehr als jemals irgendwo dokumentiert wurde. Das mit dieser Entdeckung gewonnene Wissen könnte dabei helfen, mittelfristig auch an anderen Orten ähnliche Lithiumvorkommen zu finden.

Bild: Science Advances, 2023. DOI: 10.1126/sciadv.adh8183

Neues Lithium-Vorkommen entdeckt

Für gewöhnlich wird Lithium in zwei Arten von Lagerstätten gefunden und gewonnen: Entweder in der Sole sowie in den Ablagerungen von Salzseen oder in lithiumhaltigen Silikatmineralen, die oft in Verbindung mit hydrothermalen oder vulkanischen Ablagerungen auftreten. Auch in Deutschland sind beide dieser Arten von Lithiumvorkommen vertreten.

Einem Team rund um Thomas Benson von der Columbia University in New York eine neue Art von Lithium-Lagerstätte in der McDermitt Caldera im Norden Nevadas gefunden. Erste Schätzungen weisen darauf hin, dass dort 20 bis 40, möglicherweise sogar bis zu 120 Millionen Tonnen Lithium zu finden sind. „Diese Lagerstätte könnte damit gleichgroß, wahrscheinlich aber erheblich größer sein als das bisher größte Lithiumvorkommen der Erde in der bolivianischen Salar de Uyuni„, so das Team.

In Teilen der McDermitt Caldera lagert ein ungewöhnlich hoher Anteil von Illit, einem lithiumreichen Mineral. Dabei handelt es sich um ein Schichtsilikat, bei dem das Lithium zwischen Siliziumdioxidschichten eingelagert ist. „Der rund 40 Meter dicke Illit-Horizont am Thacker Pass enthält Illit mit bis zu 2,4 Gewichtsprozent Lithium„, so die Forscher:innen. Diese Lagerstätte enthält damit das weltweit lithiumreichste Tonmineral, erklärt das Team. Üblich sind Gewichtsanteile von unter einem Gewichtsprozent.

Höchste Lithiumkonzentration der Welt

Diese hohe Lithiumanreicherung ist ungewöhnlich. Das Team rund um Benson entnahm daher Bohrproben aus der Gegend sowie griff auf seismische und geologische Daten zurück, um diesen Umstand zu untersuchen und die Entstehung des Vorkommens zu rekonstruieren.

Dabei stellte sich heraus, dass die Lagerstätte etwa 16 Millionen Jahre alt ist. Damals gab es eine mehr als 10.000 Jahre andauernde Phase, in der der vulkanische Yellowstone-Hotspot im nordamerikanischen Westen wiederholt Ausbrüche verursachte, in deren Verlauf die Columbia Flutbasalte entstanden. Auch der Vulkan unter der 45 Kilometer langen McDermitt-Caldera brach aus.

„Bei der Eruption wurden rund tausend Kubikkilometer lithiumreiches, rhyolithisches Magma aus dem Untergrund des McDermitt-Kraters zutage gefördert„, erklären die Forscher:innen. Etwa die Hälfte dieses Materials lagerte sich dann als eine gut einen Kilometer dicke Schicht in der Caldera ab, wo sie über einen Zeitraum über hunderttausende von Jahren abkühlten.

Zwei Faktoren führten zum hohen Lithium-Anteil

Die im Rahmen dieser vulkanischen Aktivitäten entstandenen Bedingungen waren die perfekte Grundlage für die Entstehung der lithiumreichen Ablagerungen. Es wurde Lithium aus den Ablagerungen herausgelöst, das das Wasser im Caldera-See anreicherten, was zur Umwandlung der im Caldera-Grund abgelagerten Smektite in Illit führte. So entstanden Ablagerungen mit dem ungewöhnlich hohen Lithiumanteil. „Die bis zu 300 Grad heißen hydrothermalen Flüssigkeiten, die in die Caldera einströmten, lieferten die Hitze und das Lithium, das für diese Umwandlung nötig waren„, so die Forscher:innen.

Letztlich waren es also zwei Faktoren, die zu der ungewöhnlichen Konzentration von Lithium in dem Vorkommen führte. Und zwar zum einen der urzeitliche Vulkanausbruch, der besonders lithiumreiches Magma zutage förderte. Und zum anderen die hohe Temperatur der Vulkanablagerungen sowie die Präsenz hydrothermaler Fluide in der geschlossenen Caldera, die die Umwandlung der Smektite zu Illit induzierten.

Die Forscher:innen gehen davon aus, dass auf Basis ihrer Erkenntnisse auch eine Suche nach weiteren Lithiumvorkommen dieser Art möglich sind. „Solche Calderasysteme könnten die aussichtsreichsten Ziele für die Exploration sein und dazu beitragen, den weltweit steigenden Lithiumbedarf zu decken„, so das Team.

via phys.org