Original paper

Geochemistry of galena and lead isotope chemistry of postvariscan ore veins within Niederberg Area, Germany

Harms, Udo; Heckmann, Hado; Weyer, Stefan; Mali, Heinrich

Abstract

Investigations of galena of post-Variscan origin from the Niederberg area reveal mainly Ag contents from 59 to 262 ppm and Sb contents from 730 to 3408 ppm. Comparative ore microscopy investigations of galena samples from the Niederberg area and some reference samples from the Rhenish Massif/Variscan Foreland revealed that no inclusions of silver and antimony carriers, especially of fahlore and bournonite, which are typical for Variscan galena, could be observed within galena of post-Variscan origin (including the Niederberg area). Silver contents of galena are apparently not suitable to discriminate between galena of Variscan and post-Variscan genesis.Lead isotope investigations of galena of post-Variscan origin from the Niederberg area reveal three distinct successive clusters with increasing 206Pb/204Pb ratios (Cluster I: 18.214-18.248; Cluster II: 18.273-18.322; Cluster III: 18.332-18.361). The results point to a large scale hydrothermal/reservoir fluid system mixing lead derived from different rocks in deeper crustal levels of the Variscan orogen. This large scale reservoir system was tapped three times as suggested by the three clusters.Lead isotope patterns between the Niederberg area und the Ruhr area reveal a close genetic link between the mineralisations of these two areas. There is no isotopic similarity between post-Variscan galenas of the Niederberg area and other galenas of post-Variscan origin from the Rhenohercynian Zone and the Variscan Foreland of Central Europe. According to the similarity of the lead isotope patterns of post-Variscan galenas of the Niederberg area and galenas of preorogenic and Variscan origin in the Rhenohercynian Zone/Variscan Foreland of Central Europe, Pb isotope data alone are not sufficient for an easy distinction between ore deposits of preorogenic, Variscan and post-Variscan origin.A comparison with the supposed range of formation ages in the Niederberg area in conjunction with direct age determinations (e.g. by Rb-Sr method) in the Rhenohercynian Zone of Central Europe implies that Pb-Pb model ages of the ores in the Niederberg area have no geologic relevance.

Kurzfassung

Mineralchemische Untersuchungen an Galenit postvariszischer Genese aus den Vererzungen des Niederbergischen Landes ergaben Silbergehalte zwischen 59 und 262 ppm sowie Antimongehalte zwischen 730 und 3408 ppm. Im Rahmen vergleichender erzmikroskopischer Untersuchungen von Galenitproben aus dem Niederbergischen Land und einiger Referenzproben aus dem Rheinischen Schiefergebirge/Subvariszikum konnten in Galeniten postvariszischer Genese (einschließlich Niederbergisches Land) die für Galenite variszischer Genese charakteristischen Einschlüsse von Silber- und Antimonträgern, insbesondere in Form von Fahlerz und Bournonit, nicht beobachtet werden. Generell erscheint der Silbergehalt von Galenit - für sich betrachtet - zur Unterscheidung von variszischem und postvariszischem Genesetypus ungeeignet.Blei-Isotopenuntersuchungen an Galenit aus den postvariszischen Gangvererzungen des Niederbergischen Landes ergeben an Hand der 206Pb/204Pb-Werte drei aufeinanderfolgende diskrete Isotopenfelder (Feld I: 18,214-18,248, Feld II: 18,273-18,322, Feld III: 18,332-18,361). Die Befunde deuten auf ein entsprechend großes Hydrothermalsystem/Reservoir hin, welches Blei aus verschiedenen Gesteinsquellen in tieferen Krustenstockwerken des variszischen Orogens mischt und so isotopische Homogenität gewährleistet. Dieses Reservoir wurde dreimal angezapft.Der Vergleich zwischen den Isotopenmustern des Niederbergischen Landes mit den verfügbaren Isotopendaten des Ruhrgebietes belegen einen genetischen Zusammenhang der Vererzungen in beiden Gebieten. Weitergehende Vergleiche der postvariszischen Vererzungen des Niederbergischen Landes mit denen anderer Pb-Zn-Vererzungen im Rhenoherzynikum und Subvariszikum Mitteleuropas erbrachten eine Ähnlichkeit der Blei-Isotopensignaturen des Niederbergischen Landes mit Blei-Isotopenmustern präorogener und variszischer Vererzungen. Hingegen ergaben sich keinerlei isotopische Ähnlichkeiten mit denen anderer postvariszischer Mineralisationen. Es wird gefolgert, dass Blei-Isotopenmuster im Rhenoherzynikum und Subvariszikum Mitteleuropas keine einfache Unterscheidungsmöglichkeit zwischen präorogenen, variszischen und postvariszischen Vererzungen zulassen.Ein Vergleich mit dem festgestellten zeitlichen Bildungsbereich in Verbindung mit radiometrischen Altersdatierungen (z. B. mittels Rb-Sr-Methode) im Rhenoherzynikum und Subvariszikum Mitteleuropas belegt, dass den Pb-Pb-Modellaltern der Erze im Niederbergischen Land keine geologische Bedeutung zukommt.

Keywords

post-variscan mineralisationsmineral chemistry of galenalead isotopesniederberg areagermany