Original paper

Die Vererzungen des Niederbergischen Landes am Nordwestrand des Rechtsrheinischen Schiefergebirges: Beitrage zu Bildungsbedingungen und Genese anhand Sphalerit-Chemie, Fluideinschlussuntersuchungen und Schwefel-Isotopengeochemie

Harms, Udo; Heckmann, Hado

Kurzfassung

Mikrosondenanalysen an Sphalerit aus dem Niederbergischen Land erbrachten für die überwiegende Anzahl der Proben (grobkristalliner Sphalerit) FeGehalte von im Mittel zwischen 0,1 Gew.-% und 0,5 Gew.-%, sowie Cd-Gehalte zwischen 0,2 Gew.-% und 0,6 Gew.-%. Bei den Schalenblenden ist zu unterscheiden zwischen hellen und dunklen Bereichen, wobei sich beide signifikant im Fe-Gehalt unterscheiden. Helle Schalenblende weist mittlere Fe-Gehalte von bis zu 0,4 Gew.-% auf, während dunkle Schalenblende über 1 Gew.-% Fe enthält. Die Analysen zeigen Ähnlichkeiten mit postvariszischen Sphaleriten des Linksrheinischen Schiefergebirges. Fluideinschlussuntersuchungen ergaben Homogenisierungstemperaturen für Quarz zwischen 160 °C und 90 °C und für Sphalerit zwischen 130 °C und 60 °C. Die Fluide konnten als zum Ca–Na–Cl-Typ zugehörig erkannt werden. Ihre Salinität liegt bei etwa 22 Gew.-% CaCl2-Äquiv. und bewegt sich damit im Bereich postvariszischer Fluide. Als Hauptgrund der Mineralabscheidung ist einfache Abkühlung der Fluide wahrscheinlich. Schwefel-Isotopenuntersuchungen ergaben für die überwiegende Anzahl der Buntmetallsulfide des Niederbergischen Landes eine geringe Streuung der δ34S-Werte zwischen 0 und + 12 ‰, sowie für die Markasitmineralisation δ34S-Werte zwischen + 16 ‰ und + 21 ‰. Die unterschiedlichen Wertebereiche legen zwei Schwefelquellen für die Sulfidmineralisationen des Niederbergischen Landes nahe. Für die Buntmetall-sulfide kann als Quelle reduziertes Sulfat des Zechstein, sowie für die Markasitmineralisation reduziertes kretazisches Meerwassersulfat als wahrscheinlich angesehen werden. Dies weist für die Vererzung ein postpermisches Alter aus. Sphalerit – Galenit Schwefel-Isotopengeothermometrie ergab eine recht gute Übereinstimmung mit den Homogenisierungstemperaturen des Sphalerits. Daraus ließ sich ein mittlerer Bildungsdruck der Vererzungen von 370 bar abschätzen. Alle Untersuchungsergebnisse sprechen für eine postvariszische Sulfidmineralisation im Niederbergischen Land.

Abstract

Microprobe analyses of sphalerites from the Niederberg area resulted for the majority of samples in Fe-contents of 0.1 wt.-% to 0.5 wt.-% (A. V.) and Cd-contents of 0.2 wt.-% to 0.6 wt.-% (A. V.). Collomorph sphalerites show bright and dark layers differing significantly in Fe-content up to 0.4 wt.-% for bright layers and > 1 wt.-% for dark layers. The analyses are similar to postvariscan sphalerites of the Linksrheinische Schiefergebirge. Fluid Inclusion investigations reveal homogenization temperatures for quartz between 160 °C down to 90 °C and for sphalerite between 130 °C and 60 °C. The fluids are highly saline (about 22 wt.-% CaCl2-equiv.) and belong to the Ca–Na–Cl-type, very similar to postvariscan fluids. Simple cooling of the fluids is probably the cause of sulfide precipitation. Sulfur isotope investigations show for the majority of base metal sulfides from the Niederberg area a narrow δ34S range between 0 ‰ and + 12 ‰. In contrast, marcasite samples show δ34S values between + 16 ‰ and + 21 ‰. This pattern suggests two different sulfur sources for the sulfide mineralizations. For the base metal sulfides reduced sulfate of Zechstein origin and for the marcasite reduced cretaceous seawater sulfate are considered to be the most plausible sources. The investigations suggest a post Permian age of the sulfide mineralization of the Niederberg area. Sphalerite galena isotope pair thermometers correspond fairly well with homogenization temperatures of sphalerite. Thus a formation pressure of 370 bar could be estimated. All results are pointing to postvariscan mineralization events in the Niederberg area.

Keywords

postvariscan pb-zn depositsgermanysphalerite chemistryfluid inclusion studiessulfur isotopesgenetic modelpostvariszische pb-zn lagerstatten des niederbergisphalerit-chemiefluid-einschluss-untersuchungenschwefel-isotopiegenetisches mode