Recent iron ore formation in Lake Malawi,Africa

Nontronite, limonite (with opal) and vivianite are forming at present in the aereated, shallower parts (water depths <250 m) of Lake Malawi. They overlie diatomite or coarse grained clastic sediments. Our investigations indicate a precipitation of nontronite and limonite (and opal) at the sediment/oxic water interface from geothermal solutions rich in SiO₂ percolating through the sedimentary fill of the basin. Under reducing conditions and a pH less than 7 (as occurring in the deeper parts of our sediment cores) iron and manganese are leached and discharged into the lake. In the anoxic parts of the lake (water depth greater than 250 m) Fe³⁺- and Mn³⁺-hydroxide are precipitated within the lake's water in the mixing zone of the aerobic with the anaerobic water bodies. High dispersion and a strong supply of detrital material, however, prevent a stronger enrichment of the hydroxides in the sediment. The formation of vivianite can be explained by a dissolution of Ca-phosphate (fish debris) within the sediment and a re-deposition as Fe-phosphate in the uppermost sediment layers under reducing but slightly alkaline conditions. The results of our investigations on Recent iron formation in Lake Malawi offer an explanation for the genesis of certain sedimentary iron ores in the geological past. They indicate that a formation of iron-rich sediments — including the silicate facies — is not restricted to the marine environment.

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Zusammenfassung Nontronit, Limonit (und Opal) sowie Vivianit werden an zahlreichen Stellen des südlichen Malawi-Sees in Wassertiefen bis 250 m (aerober Bereich) abgeschieden und bilden dort die jüngste sedimentäre Einheit über Diatomit oder grobklastischem Sediment. Es muß angenommen werden, daß die Bildung der Eisenmineralien aus geothermalen Lösungen erfolgt, die reich an gelöster Kieselsäure und Fe²⁺ (untergeordnet Mn²⁺) sind, wobei Eisen und Mangan aus dem Sediment selber stammen, da heiße Quellen außerhalb des Malawi-Sees diese Elemente nicht enthalten. Die Auslösung von Eisen und Mangan erfolgt durch saure Lösungen im reduzierenden Milieu unter Bedingungen, wie sie im tieferen Teil der Sediment-Kerne angetroffen wurden (pH bis 3,6!). Beim Zusammentreffen dieser Lösungen mit dem sauerstoffhaltigen, schwach alkalischen Wasser des Malawi-Sees kommt es zur Ausfällung von Nontronit oder — bei wahrscheinlich höherem Redox-Potential — von Limonit und Opal. Beim Austritt der Fe²⁺, Mn²⁺- und SiO₂-reichen Lösungen in den anaeroben Teil des Malawi-Sees (Wassertiefen größer als 250 m) unterbleibt zunächst eine Ausfällung. Erst in der Mischzone des anoxischen mit dem oxischen Wasserkörper können Fe³⁺- und Mn³⁺-Hydroxide ausgeschieden werden, die jedoch infolge hoher Dispergierung und starker Zufuhr von klastischem Material eine starke Verdünnung erfahren. Für die Vivianit-Bildung kann angenommen werden, daß ein in den Sedimenten häufig vorhandener Apatit-Anteil (Fischreste) durch die sauren Lösungen aufgelöst und in den obersten Sedimentschichten (reduzierendes Milieu, pH jedoch >7) zusammen mit Fe²⁺ der Lösung als Vivianit abgeschieden wird. Die vorliegenden Untersuchungen geben Hinweise auf die Bildung bestimmter fossiler sedimentärer Eisenerze und zeigen gleichzeitig, daß die Genese eisenreicher Sedimente — auch von silikatischem Fazies-Typ — nicht an den marinen Ablagerungsraum gebunden ist.