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Porphyroid
Erzführende Formation
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Beschreibung der Gesteine
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Genese der Lagerstätte
Genese der Lagerstätte (Fortsetzung)
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Der Steirische Erzberg ist der größte Erztagebau Mitteleuropas und die größte Sideritlagerstätte der Welt. Das Wertmineral ist ein karbonatisches Eisenerz (Eisenspat, Siderit), das in stark wechselnder Intensität mit einem Eisen-Magnesium-Karbonat, dem Ankerit - der Bergmann spricht von "Rohwand" - verwachsen ist.

Die Frage der geologischen Entstehung des Steirischen Erzberges ist auch heute noch umstritten. Neuere Untersuchungen weisen auf eine Auslaugung der vulkanischen Basis des Erzberges durch zirkulierendes Wasser hin. Diese stark eisenhältigen Hydrothermen drangen bereits im Erdaltertum in das Sedimentationsbecken ein und wandelten durch Ausfällung die Kalkschlämme in Eisenkarbonat um.

Die vielfältigen Verzerrungsbilder, die wir heute an den frischen Bruchwänden beobachten können, entstanden durch Reaktionen zwischen Siderit, Ankerit und Kalk im Zuge der beiden nachfolgenden Gebirgsbildungen.

 


 

Gesteinsbeschreibung
(klicken Sie auf das Bild um eine größere Darstellung zu erhalten)

seigerErst nach den Conodontenstratigraphischen Untersuchungen von H.P. Schönlaub und G.Flajs in den 60er und 70er Jahren konnte die Stratigraphie des Eisenerzer Raums gesichert werden. Demzufolge konnte auch erst dann die Tektonik gesichert werden.

Man kann die Geologie der Lagerstätte in drei geologischen Haupteinheiten einteilen:

  1. Porphyroid als geologische Unterlage (Liegendes)
  2. Erzführende Formation, eigentlicher Lagerstättenbereich
  3. Werfener Brekzie und Werfener Schiefer (Hangendes, Basisschichten der Nördlichen Kalkalpen)

 


 

Porphyroid

Der Porphyroid ist ein vulkanisches Ergußgestein aus dem Oberordoviz und erreicht im Bereich der Lagerstätte eine max. Mächtigkeit von ca. 400m. Es handelt sich um stark vergrünte Vulkanite, die nach ihrem Chemismus von Quarzkeratophyren abstammen.

Zwischen porphyroider Unterlage und erzführender Formation gibt es in der Regel einen gleitenden Übergang (Übergangsporphyroid). Dieser besteht aus einer Wechsellagerung von Kalken und Porphyroid, entstanden durch langsames Ausklingen der vulkanischen Aktivitäten.

Der Übergangsporphyroid ist nicht vorhanden in jenen Bereichen wo Silurkieselschiefer (Lydite und Schwarzschiefer) ausgebildet werden und wo der Christof Hauptverwurf den Kontakt zwischen porphyroider Unterlage und erzführender Formation bildet.

Die Silurschiefer sind nur lückenhaft verbreitet. Unter dem Porphyroid liegen ineinander verschuppt: Ton, Kiesel, Graphit- und Kalkschiefer des Ordoviz.

 


 

Erzführende Formation

Die erzführende Formation wird in zwei tektonischen Einheiten, Hangend- und Liegend-Scholle, unterteilt. Zur Liegend-Scholle werden die Gesteinsschichten über dem Porphyroid bis einschließlich dem Zwischenschiefer (Eisenerzer Schichten) gerechnet. Über dem Zwischenschiefer liegt die Bewegungsbahn, an der die Hangend-Scholle über die Liegend-Scholle geschoben wurde.

Die erzführende Formation wird aus Devon und Unterkarbonkarbonaten aufgebaut und erreicht eine max. Mächtigkeit von ca. 270 bis 300m.

Die Gesteine des Unterdevons bilden die weitaus mächtigste Entwicklung und bestehen aus Crinoiden Stromatoporen Kalken, Kalkschiefer Flaserkalken, grauen und bunten Flaserkalken (Sauberger Kalken) und massigen, gut gebankten Kalken.

Die Ankerite und Siderite sind großräumig mehr oder weniger lagerförmig in diese kalkige Abfolge eingeschaltet. Die Vererzung tritt wolkenförmig auf, wobei es sich um eine Verwachsung zwischen Ankeriten und Sideriten (Sideroplesiten) in stark wechselnder Intensität handelt. Reicherzkörper, also Bereiche mit hohem Siderit-Anteil, werden häufig von ärmeren Verwachsungen bis zu reinen Ankeriten umhüllt. Der direkte Kontakt von solchen Reicherzkörpern mit Kalken bildet eher die Ausnahme.

Gesteine aus dem Mitteldevon konnten nicht nachgewiesen werden; gesichertes Oberdevon ist nur in sehr kleinen Resten vorhanden, überwiegend als Kalkgeröll in unterkarbonen Kalkbrekzien. Dies zeigt, daß die Oberdevonkalke im Unterkarbon wieder aufgearbeitet wurden.

Die rein kalkige Entwicklung geht an der Wende Unterkarbon zu Oberkarbon abrupt zu Ende, worauf die Ablagerung der Zwischenschiefer folgt. Tuffe in den Zwischenschiefern sind noch nicht mit Sicherheit nachgewiesen worden.

 


 

Werfener Basisbrekzie und Werfener Schiefer (Werfener Schichten)

Die Lagerstätte wird diskordant von transgredierenden Werfener Schichten des Oberen Perm und des Permoskyth überlagert. Die Werfener Schichten beginnen meistens mit einer bis ca. 40m mächtigen Basisbrekzie. Die Basisbrekzie besteht in den Komponenten vorwiegend aus Sauberger Kalken, es können aber auch Quarz, Erz, und Rohwandkomponenten vorkommen.

Am Ostrand der Erzbergmulde sind die Kalke bis zum Porphyroid aberodiert worden; lokal trifft man in diesem Bereich dann auch Porphyroidkomponenten in der Basisbrekzie an.

Die Werfener Schiefer sind grünliche oder violette, glimmerreiche Sandsteine und Schiefer, mit lokalen Einschaltungen von Gips.

 


 

Allgemeine Beschreibung der Gesteine

  1. Porphyroid
    Submarines, vulkanisches Ergußgestein (Quarzkeratophyr), stark vergrünt. Mineralbestand: Quarz, Feldspat, Glimmer, Chlorid. Alter: Oberes Ordoviz (Caradoc Ashgill).
  2. Silurkieselschiefer (Schwarzschiefer, Lydite)
    Kieselschiefer mit Kalkknollen. Alter: Silur.
  3. Crinoidenkalk
    Massiger, gebankter Kalk mit Crinoiden (Seelilien) stielgliedern. Alter: Unterdevon.
  4. Sauberger Kalk
    Grauer, rötlich geflammter Flaserkalk. Alter: Unterdevon.
  5. Ankerit (Rohwand)
    (Ca,Mg,Fe) CO3, bis ca. 15 % Fe.
  6. Siderit Ankerit Verwachsung
  7. Tigererz
    Eisenspat, hellbraun und grau gebändert, aus Erzpartien im Bereich der Zwischenschiefer.
  8. Schiefererz
    Verwachsung von Eisenspat mit Lagen von feinschuppigem Glimmer (Muskovit Serizit).
  9. Siderit (Eisenspat)
    FeC03
  10. Kernerz
    Eisenspat, von Klüften und Spalten aus teilweise limonitisiert, im Kern weitgehend unverwittert.
  11. Braunerz (Blauerz)
    Durch Oxydation (Limonitisierung) aus Eisenspat entstanden; entstammt dem 'Eisernen Hut' der Lagerstätte.
  12. Mineralogisches Kletzenbrot
    Braunerzkomponenten, durch Kalksinter und Aragonit verkittet.
  13. Zwischenschiefer
    Quarzitische Tonschiefer, hell bis dunkelgrün bzw. violett bis schwarz. Alter: Unteres/Oberes Karbon.
  14. Werfener Basisbrekzie
    Meist Kalk, seltener Ankerit , Siderit und Porphyroidkomponenten in schiefrig sandiger Matrix. Alter: Oberes Perm.
  15. Werfener Schiefer
    Violetter, seltener grüner Tonschiefer. Bildet das Dach der Lagerstätte und die Basis der nördlichen Kalkalpen. Alter: Permoskyth

 


 

Tektonik

Wie oben angeführt, bilden die Ergebnisse der conodontenstratigraphischen Untersuchungen die Grundlage für eine gesicherte Tektonik der Lagerstätte.

Die Lagerstätte des Erzbergs ist von verschiedenen Orogenesen betroffen worden, wobei man zwei Hauptgebirgsbildungszyklen unterscheiden kann. Erstens die ältere variszische und zweitens die jüngere alpidische Orogenese.

In der variszische Gebirgsbildung kam es zur Überschiebung zweier ursprünglich nebeneinander liegender Karbonatschollen. Die Tonschiefer funktionierten als Gleitbahn und kamen so zwischen die beiden Schollen, Liegend- und Hangend-Scholle, zu liegen. Demzufolge sind in manchen Bereichen die Zwischenschiefer bis zu den mächtigen Lagen ausgequetscht worden. Eine tektonische Verdoppelung, d.h., ein interner Teildeckenbau entstand. Die unter- bis oberkarbonen Zwischenschiefer gehören stratigraphisch zur Liegend Scholle. Die oberpermischen Werfener Schichten überlagern transgredierend den Schollenbau und beweisen damit das voroberpermische, also variszische Alter dieser Tektonik.

Durch die alpidische Orogenese ist die gesamte Schichtfolge muldenartig um eine mit 15-30 Grad nach Nord-Nord-Ost abtauchende Achse verformt worden. Während dieser Verformung sind zahlreiche Störungen entstanden. Der Christof Hauptverwurf, Nord-Süd streichend und gegen 0st einfallend, ist die bedeutendste Störung innerhalb der Lagerstätte. Der östlich dieser Störung stehender Muldenteil ist etwa 350 m gegen Osten abgesenkt worden. Hier liegt auch die geologische Ursache für die Existenz eines Untertagebaues. Die hinter der Tagbaugrenze liegenden Reicherzkörper konnten nur grubenbaumäßig wirtschaftlich gewonnen werden. Der Grubenbetrieb wurde Anfang 1986 planmäßig ausgeerzt.

Der steilstehende Vordernberger Saigerverwurf bewirkt nur im nördlichen Tagbaugebiet eine bedeutendere Blattverschiebung. Weiter gibt es eine kleinräumige, starke Zerstückelung und Versetzung um Meterbeträge entlang staffelförmiger Kluftsysteme subparallel zum Christof Hauptverwurf bzw. in Richtung zur Hauptdeformationsachse. Die Kontaktzone der Werfener Schichten zur erzführenden Formation ist in manchen Bereichen stark gestört und gefaltet. In solchen Fällen ist die Basisbrekzie stark geschiefert, verfaltet und nur schwer von Kalkschiefern zu unterscheiden.

 


 

Genese der Lagerstätte

Während Stratigraphie und Tektonik weitgehend bekannt sind, ist die Genese der Lagerstätte weniger klar, vor allem in Beziehung zur Metallbringung. Die klassische Anschauung geht von einer rein metasomatischen Vererzung, präziser, von einer epigenetisch hydrothermalen Metasomatose aus. Fe, Mn und Mg Ionenreiche Lösungen wurden über große Abstände durch Kluftsysteme bis in die Kalke des heutigen Erzberges transportiert. Zwischen Kalken und Metallionen fanden Reaktionen unter Bildung von Siderit und Ankerit statt.

Diese Metasomatose gehört in dieser Vorstellung zur alpidischen Metallogenese. Die Theorie der alpidischen Metallogenese versucht eine Erklärung zu geben für die Lagerstättenbildung in den Ostalpen. Sie geht von einem zentralen Pluton unter den Hohen Tauern aus. Während der alpidischen Gebirgsbildung konnten sich die hydrothermalen Lösungen durch Kluftsysteme über sehr große Entfernungen verbreiten. Die Vererzung am Steirischen Erzberg sollte danach aus einer epigenetischen hydrothermalen Metasomatose bei niedrigen Temperaturen (bis ca. 200 C), entstanden sein.

Daß die Vererzung großräumig lagerförmig ist, wurde mit einer "selektiven Metasomatose" erklärt. Umwandlungsreaktionen verliefen in Richtung der größten Permaeabilität, wobei die Schieferzonen als Stauzonen wirkten.

Nach stratigraphischen und mineralogischen Untersuchungen am Erzberg und in der Lagerstätte Radmer-Buchegg, ist die Theorie der metasomatischen Bildung zur Zeit nicht mehr wahrscheinlich. Es wird im allgemeinen angenommen, dass die Siderite primärsedimentär gebildet wurden.

Der Fund von feinkörnigen gebänderten Sideriten in der Sideritlagerstätte Radmer-Buchegg (etwa 12 km westlich des Steirischen Erzberges), hat die Diskussion über die Frage der Genese wieder in Gang gebracht. Die feinkörnigen gebänderten Siderite (mit lagenförmiger Anreicherung von Pyrit, Quarz, Muskovit und kohliger Substanz), die in grobkörnige Siderite und Ankerite übergehen, werden gekennzeichnet von einer Wechsellagerung dreier chemisch unterscheidbarer Siderite im unteren Millimeter-Bereich. In Zusammenhang mit der gebänderten Struktur wird dies als ein Beweis für eine primär sedimentäre Bildung angesehen. Obwohl diese Reliktstrukturen am Erzberg nicht gefunden wurden, wird angenommen, dass die Siderite auch hier primär sedimentär entstanden sind. Mineralogische Untersuchungen von Ankerit und Sideritgesteinen des Steirischen Erzberges sind von A.Beran durchgeführt worden, und haben folgende Ergebnisse gebracht:

Die Vererzung, die großräumig lagerförmig und kleinräumig wolkig ist, besteht aus Ankerit und Siderit, die in stark wechselnder Intensität miteinander verwachsen sind.

 


 

Genese der Lagerstätte (Fortsetzung)

Ankeritgestein 1

  • Mittlere Korngröße ca. 0.2 mm, feinkörnig Fe arm, <10 % Fe
  • Mischreihe Dolomit/Ferrodolomit Durchwegs xenomorphe Körner
  • Sehr inhomogen zusammen gesetzt, Mg/Fe Ohne erkennbaren Kontakt mit Kalk oder Siderit

Ankeritgestein 2

  • Mittlere Korngröße ca. 0.2 mm, feinkörnig Fe reich, <18 % Fe
  • Homogen zusammengesetzt, Mg/Fe

Ankeritgestein 3

  • Mittlere Korngröße ca. 1 mm, spätig Fe reich, <18 % Fe
  • Homogen zusammengesetzt, Mg/Fe

Die Sideritgesteine werden durch einen einheitlichen Chemismus gekennzeichnet und sind durchwegs relativ Mg reich. Die Ankerite können als Geothermometer verwendet werden. Die Fe reichsten Ankerite sind dann bei Drücken von 2 bis 3 kbar und Temperaturen von ca. 400° C gebildet worden. Die Bildungstemperaturen der Ankerite mit mittleren und niedrigen Fe Gehalten sollten unter 350° C gelegen sein. Die Untersuchungen von Veränderungen an den Conodontenoberflächen durch G. Flajs, führten zu Bildungstemperaturen von über 300° C. F. Malakgasemi kommt nach Untersuchungen an sulfidischen Erzen des Erzberges, zu Bildungstemperaturen von 400° bis 500° C in den eisenreichen Ankeriten. Die Ergebnisse dieser drei Untersuchungen bringen eine vergleichbare Aussage über die Bildungstemperaturen, die für eine metasomatische Metallbringung zu hoch sind.

Für die Genese der Lagerstätte wird heute nachstehende Deutung angenommen: Mit dem langsamen Ausklingen der vulkanischen Aktivität kam es gleichzeitig zu einer kalkigen Schlammablagerung in einem Sedimentationsraum. Geochemische Unterschiede zwischen Hangend- und Liegend-Scholle lassen auf gewisse lokale Differenzierungen im Ablagerungsraum schließen.

Es wird angenommen, dass die Metallbringung und damit die Bildung von Siderit und Fe armen Ankeritgestein 1, synsedimentär bis syndiagenetisch erfolgte.

Nach einer Trockenlegungsphase, verbunden mit Erosion und Abtragung, kam es im Karbon zu einem abrupten Wechsel in den Ablagerungsbedingungen. Die Tonschiefer der Zwischenschiefer wurden, möglicherweise nach einer erneuten vulkanischen Aktivität, abgelagert.

Im Zuge der variszistischen Gebirgsbildung kam es bei Temperaturen von ca. 400° C zu einer Reaktion zwischen Ankeritgestein 1 oder Kalk und Siderit unter Bildung der Fe reichen Ankeritgesteine 2. Erosion setzte ein, manche Teile der kalkigen Abfolge erodierten bis zum Porphyroid herab.

Im oberen Perm wird das Gebiet neuerlich überflutet. Tonig- sandige Sedimente verkitteten die Erosionsprodukte zu Brekzien und Konglomeraten (Basisbrekzien), übergehend in Werfener Schiefer.

In der alpidischen Gebirgsbildung kam es zu einer Reaktion zwischen Kalk und Ankeritgestein 2 unter Bildung Fe haltiger Kalzite und zwischen Siderit und Ankeritgestein 2 unter Bildung der spätigen Fe reichen Ankeritgesteine 3 und der Fe haltigen Kalzite. Die verschiedenen Gebirgsbildungsphasen, mit Temperaturerhöhungen auf über 300° C, haben weiterhin noch eine leichte Metamorphose und metasomatische Erscheinungen bewirkt.

Zusammenfassend kann man sagen, dass die Genese für die strukturell komplexe, inhomogene Vererzung verantwortlich ist.

 


 

Erzbeschreibung

Wie bereits erwähnt, stellen die Erzlager eine in ihrer Intensität stark wechselnde Verwachsung zwischen Ankerit und Siderit dar. Großräumig sind sie lagerförmig, kleinräumig meist wolkig. Aus den Söhligschnitten geht die lagerförmige Struktur hervor. Die Erzlager erreichen im Streichen Längen bis zu 600 m. Das Streichen liegt im Allgemeinen um 60 Grad Nord-Nord-Ost.

Das Einfallen der Erzlager, von Etage Christof bis Polster, ist mit 60 bis 70 Grad ziemlich steil. Der Siderit enthält 38 bis 41 % Fe, der eisenarme Ankerit bis zu ca. 10 % Fe und der eisenreiche Ankerit bis zu ca. 17 % Fe. In der Oxydationszone werden die Siderite zu Braun und Blauerze limonitisiert. Solche Erze können Fe-Gehalte bis über 50 % aufweisen. Die Oxydationszone ist allerdings bis auf kleine Reste heute bereits abgebaut. Der 'cut off grade' liegt zur Zeit bei 22,0 % Fe, was ca. 25 % Siderit im Siderit Ankerit Gemenge entspricht. Erz mit über 30 % Fe, das entspricht ca. 55 % Siderit im Hauwerk, wird als Fertigerz bezeichnet. Dieses Fertigerz wird zerkleinert bis auf eine Korngröße <8mm, und gelangt direkt zum Versand.

Das Zwischengut, mit 22 bis 30 % Fe, wird in einer Schwereflüssigkeitsaufbereitungsanlage (Kapazität 600 t/h = Tonnen pro Stunde) auf ein 34 %iges Konzentrat angereichert.