Tagebau Kayelekera

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Tagebau Kayelekera​

Der Tagebau Kayelekera ist ein malawisches Uranbergwerk. Es ist in einer der größten in Sandsteinen der Karoo-Supergruppe entwickelten Uran-Lagerstätten angelegt. Von 2009 bis 2014 wurden hier etwa 5500 t Uran abgebaut.

Geographie

Kayelekera liegt etwa 25 km (Luftlinie) westlich von Karonga und 575 km von Lilongwe entfernt in Nordmalawi.

Geologie

Allgemeines

Die Uranlagerstätte Kayelekera liegt im nördlichen Teil des Nord-Rukuru-Beckens (North Rukuru Basin). Die Beckenfüllung repräsentiert einen von mehreren Erosionsresten eines ausgedehnten spätpaläozoisch-frühmesozoischen Sedimentationsraumes in der Region. Das Nord-Rukuru-Becken ist ein von Verwerfungen begrenzter Halbgraben. Es erstreckt sich annähernd parallel zum Malawisee und ist rund 50 km lang und bis zu 6,5 km breit. Seine Entstehung wird in die Zeit nach Ablagerung der aktuell noch erhaltenen Sedimentfüllung und deutlich vor Einsetzen der Grabenbruchtektonik des Ostafrikanischen Riftsystems (frühester Termin: Oberjura) gelegt. Jenseits der Beckenrandverwerfungen stehen metamorphe und magmatische Gesteine des präkambrischen Grundgebirges an, die regionalgeologisch dem Misuku Belt, einem südöstlichen Ausläufer des Ubendian Mobile Belt zugerechnet werden.

Die im Becken erhaltenen Sedimentgesteine gehören der Karoo-Supergruppe an und sind spätkarbonischen bis mittelpermischen Alters. Die Schichtenfolge, die den jüngeren und zugleich größten Anteil an der insgesamt 1500 m mächtigen Beckenfüllung hat, wird Nord-Rukuru-Formation (North Rukuru Sandstone and Shale Formation) genannt. Sie repräsentiert allgemein lakustrin-fluviatile Sedimentationsverhältnisse. Die Uranlagerstätte befindet sich im jüngsten Schichtglied der Nord-Rukuru-Formation, dem „Kayelekera-Member“. Das „Kayelekera-Member“ ist mit Hilfe fossiler Pollen (Palynostratigraphie) auf mittleres Perm („Kasanium“) datiert worden und korreliert daher mit den Schichten der Ecca-Gruppe des Karoo-Hauptbeckens in Südafrika.

Stratigraphie und Lithologien

Die Uranlagerstätte Kayelekera befindet sich komplett innerhalb des „Kayelekera-Members“, das vor Ort eine Mächtigkeit von maximal 150 m aufweist. Es besteht aus acht mächtigeren (jeweils rund 10 m) arkotischen Sandstein­paketen in Wechsellagerung mit mächtigeren, teilweise silt­führenden Tonstein­paketen („Zwischenmittel“). Die Sandsteinpakete tragen, vom Liegenden zum Hangenden, die Bezeichnungen X₃, X₂, W, V, U, T, S und R. Einige der Sandsteinpakete sind intern durch geringmächtigere Tonsteinlagen gegliedert. Das Tonstein-Sandstein-Verhältnis innerhalb des „Kayelekera-Members“ beträgt etwa 1:1. In einige der Tonsteinpakete sind dünne Kohleflöze eingeschaltet. Die Abfolge ist teilweise in oxidierendem, teilweise in reduzierendem Milieu abgelagert worden, was sich an der Färbung des Gesteins ablesen lässt: oxische Schichten sind rot bis braun („red beds“), die unter reduzierenden Bedingungen abgelagerten Schichten sind dunkelgrün, Tonsteinlagen auch grau bis schwarz gefärbt.

Die Arkosesandsteine sind durchweg in reduzierendem Milieu abgelagert worden. Sie zeichnen sich typischerweise durch eine geringe Kornsortierung aus und besitzen einem hohen Anteil an unverwitterten Feldspäten (ca. 25% Albit/Oligoklas und maximal 25% Kalifeldspat). Einige Sandsteinpaktete weisen teils mehrere „oben-fein-Zyklen“ (fining upward sequences) auf, bei denen der Glimmer­anteil nach oben hin zunimmt. In den grobkörnigeren Lagen kontrastieren die fleischfarbenen Kalifeldspatklasten mit der grünlichen, kohlenstoff- und pyritreichen Matrix.

Strukturgeologie

Die Beckenfüllung ist während des Einsinkens des Halbgrabens geringfügig gefaltet worden. Das „Kayelekera-Member“ befindet sich daher im Kern einer Synklinalen deren Faltenachse parallel zum Ostrand des Beckens streicht. Die Synklinale ist zudem durch ein System aus steil einfallenden Abschiebungen, die entweder parallel oder quer zur östlichen Beckenrandstörung streichen, in einzelne Schollen zerlegt. Nur auf den am stärksten abgesenkten Schollen sind überhaupt Schichten des „Kayelekera-Member“ erhalten. Auf einer solchen Scholle liegt folglich auch die Uranlagerstätte Kayelekera.

Vererzung und Entstehung

Die Vererzungen sind linsenförmig und überwiegend an die Arkosesandsteine gebunden. Die einzelnen Erzlinsen befinden sich alle mehr oder weniger an der gleichen Stelle, sind sozusagen übereinander gestapelt. Innerhalb einer Erzlinse lassen sich drei „Redoxfazies“ unterschieden: reduzierte Fazies (Uran-reich), oxiderte Fazies (Uran-arm) und Übergangsfazies. Der Anteil der jeweiligen Fazies an einer Erzlinse variiert zwischen den einzelnen Sandsteinpaketen relativ stark. So ist in den Sandsteinen W und V der Anteil der reduzierten Fazies besonders hoch, wohingegen in Sandsteinpaket T nur wenig Erz der reduzierten Fazies vorliegt.

Das bedeutendste Uranmineral der reduzierten Fazies ist Coffinit, U[SiO₄,(OH)₄]. Es tritt, oft innerhalb kohlenstoff- und pyritreicher Partien, fein verwachsen mit Tonmineralen im Interstitialraum der Sandsteine auf. In geringeren Mengen in der reduzierten Fazies und in der Übergangsfazies vorkommende Uranerzminerale sind bislang nicht genau identifiziert worden. Es handelt sich wahrscheinlich um Uraninit, UO₂, sowie um ein Uran-Titan-Mineral, vermutlich Betafit, (CaU)₂(Ti, Nb, Ta)₂O₆(OH) oder Tanteuxenit, (Y, Ce, Ca)(Ta, Nb, Ti)₂(O, OH)₆. Die oxidativen Fazies weist mehrere grünlich-gelbliche Sekundärminerale auf, vor allem Meta-Autunit, Ca(UO₂)₂[PO4]₂·6–8H₂O (eine leicht dehydrierte Variante des Autunits) und Boltwoodit, (K_0,56Na_0,44)[(UO₂)(SiO₃OH)]·1,5H₂O, in geringeren Mengen auch Uranophan, CaH₂(SiO4)₂(UO₂)·5H₂O.

Unter genetischen Gesichtspunkten betrachtet, handelt es sich bei Kayelekera um eine sedimentär-hydrothermale Uranlagerstätte des Sandstein- oder Rollfront-Typs bzw. um eine spezielle Variante dieses Typs. Besonders an Kayelekera ist die Anreicherung der Uranminerale im Kern einer Synklinalen und die darauf zurückzuführende „Stapelung“ der Erzlinsen, die in Nordamerika, der Typregion der Rollfront-Lagerstätten, so nicht vorkommt. Das Uran stammt ursprünglich aus der Erosion granitischer Gesteine des präkambrischen Grundgebirges und wurde zunächst in reduzierendendem chemischen Milieu als Bestandteil der Arkosen abgelagert. Die Arkosen sind somit das in geringen Mengen Uran enthaltende „Proto-Erz“. Nach Einsinken des Nord-Rukuru-Halbgrabens und Bildung der Synklinalen zirkulierten oxidierende Hydrothermalwässer in den permeablen Sandsteinpaketen und mobilisierten (lösten) die unter reduzierenden Bedingungen schwerlöslichen Uransalze. Dabei propagierte zum Einen die Oxidationsfront immer weiter in Strömungsrichtung der Hydrothermalwässer und zum Anderen wurde durch die fortwährende Wiederausfällung von Uransalzen in der noch nicht oxydierten Zone unmittelbar vor der Oxidationsfront ebenjene Zone zunehmend mit Uran angereichert. Da die tonreichen Zwischenmittel relativ impermeabel für wässrige Lösungen sind, sind sie von der Vererzung weitgehend ausgenommen. Mit Uran angereicherte feldspathaltige Sandsteine, wie die der Kayelekera-Lagerstätte, werden im Deutschen auch als Aktivarkosen bezeichnet.

Geschichte

Die Uranlagerstätte wurde in den frühen 1980er Jahren durch das staatliche britische Central Electricity Generating Board entdeckt. 1991 wurde eine Feasibility Study durchgeführt. 1992 wurde das Projekt wegen voraussichtlicher Unwirtschaftlichkeit eingestellt und die Balmain Resources Pty Ltd übernahm das Projekt. Im Februar 1998 akquirierte die australische Paladin Energy 90 % der Anteile im Rahmen eines Joint Ventures mit Balman Ressources. Kayelekera befindet sich im Eigentum der Paladin Limited (Afrika), einer Tochter der Paladin Energy. Im Juli 2009 wurden 15 % der Aktienanteile der Paladin-Tochter an die Regierung von Malawi übertragen. Der Uranabbau begann am 17. April 2009 und wurde im Februar 2014 vorläufig wieder eingestellt. Der Tagebau wird weiter offengehalten, um die Förderung später ggf. wieder aufnehmen zu können.

Literatur

• R. A. Bowden, R. P. Shaw: The Kayelekera uranium deposit, Northern Malawi: past exploration activities, economic geology and decay series disequilibrium. Applied Earth Science. Bd. 116, Nr. 2, 2007, S. 55-67, doi:10.1179/174327507X167082 (alternativer Volltextzugriff: CORE, unredigiertes Manuskript).

Weblinks

• Paladin Energy Ltd