Die Manganschiefer der Strubbergschichten (Nördliche Kalkalpen, Österreich) — eine diagenetisch geprägte Mangankarbonatvererzung

Zusammenfassung

Eine schichtgebundene Manganlagerstätte aus dem Jura der Nördlichen Kalkalpen wurde im Gebiet zwischen Golling und Abtenau (Salzburg) untersucht. Die Strubbergschichten (Doggertieferer Malm) bestehen überwiegend aus grauen bis schwarzen kieseligen Mergelschiefern. Grobe Mass Flow-Breccien bilden im zentralen Abschnitt des Untersuchungsgebietes einen kennzeichnenden Horizont. Die gesamte Abfolge erreicht eine Mächtigkeit bis zu etwa 200 m. Mergelschiefer mit geringen Mangangehalten (≤5 Gew.-% MnO) bestehen aus Calcisphärenführenden Wackestones und Packstones; bei den Mn-reichen Schiefern (>5 Gew.-% MnO) handelt es sich um Mudstones. An Hand tonmineralogischer Untersuchungen kann gezeigt werden, daß die Gesteine eine niedrigstgradige (=anchizonale) Metamorphose erfahren haben.

Die Manganmineralisation besteht überwiegend aus karbonatischen Mineralphasen. Es können zwei Hauptmineralvergesellschaftungen unterschieden werden: Eine Mn-arme Paragenese mit Mn-armem Calcit mit oder ohne Dolomit, und eine Mn-reiche Paragenese mit Mn-reichem Calcit, Kutnahorit und Ca-reichem Rhodochrosit. An sekundären Manganmineralen können Pyrolusit, Manganit und in geringen Mengen auch Birnessit und Todorokit nachgewiesen werden. Solche sekundären Minerale finden sich nur in Proben, in denen Rhodochrosit als einziges Karbonatmineral vorkommt.

Der Mangangehalt der Mn-reichen Gesteinsgruppe hat zwischen 15 und 20 Gew.-% MnO ein Häufigkeitsmaximum. Das Mn/Fe-Verhältnis dieser Gruppe beträgt 2,3 und stimmt gut mit anderen verwandten Gesteinen aus den Nördlichen Kalkalpen und aus Ungarn überein. Diagenetische Erscheinungen sind vor allem in der Mn-armen Calcisphären-führenden Fazies zu beobachten; es kann eine diagenetische Mineralabfolge aufgestellt werden.

Hinsichtlich der Genese wird folgende Modellvorstellung entwickelt: Das Ausgangssediment der Mn-reichen Gesteine war ein Radiolarien- und Spicula-führender mergeliger Schlamm, der reichlich organisches Material führte. Der Großteil der Kieselskelette wurde wahrscheinlich bereits in einem frühen Diagenesestadium gelöst. Unter reduzierenden und stark alkalischen Bedingungen wurde ein primäres Mangankarbonat mit mikrosphärolithischer Struktur ausgefällt. Als Manganquelle wird eine submarin vulkanogen-hydrothermale Tätigkeit angenommen. In den darauffolgenden diagenetischen Stadien hatte das primäre Karbonat Auflösungen und Neubildungen erfahren. So handelt es sich sehr wahrscheinlich bei Ca-reichem Rhodochrosit, Kutnahorit und Mn-reichem Calcit um Diageneseprodukte. Die zonargebauten Mn-hältigen Karbonatkristalle (Kern: Mn-reicher Calcit, Hülle: Ca-reicher Rhodochrosit) werden als Bildung der anchizonalen Metamorphose betrachtet.

Summary

In the Jurassic of the Northern Calcareous Alps between Golling and Abtenau (Salzburg, Austria) a strata-bound manganese deposit was investigated (Fig. 1). The Strubberg Formation (Dogger-Lower Malm) consists predominantly of grey and black siliceous marlschists. Coarse mass flow breccias form a striking intercalation within the rock sequence in the central part of the area investigated. The whole sequence reaches a thickness of up to about 200 m (Fig. 2). Marlschists with low manganese content (≤5 wt.-% MnO) are calcisphere-bearing wackestones and packstones (Fig. 3), whereas the Mn-rich schists (>5wt.-% MnO) consists of mudstones (Fig. 4). From clay mineralogical investigations one can see that the rocks have a very low grade (=anchizonal) metamorphic character.

The manganese mineralization is constituted predominantly of carbonate mineral phases. Two main carbonate mineral associations could be established (Fig. 5–7): A Mn-poor paragenesis with low-Mn-calcite with or without dolomite, and a Mn-rich one with high-Mn-calcite, kutnahorite, and Ca-rich rhodochrosite. Secondary manganese minerals such as pyrolusite, manganite, and in small amounts also birnessite and todorokite were only found in samples in which rhodochrosite was the sole carbonate mineral.

The manganese content of the Mn-rich rock group has a maximum between 15 and 20 wt.-% MnO (Table 1). Their Mn/Fe-ratio of 2.3 is in perfect agreement with similar Jurassic rocks of the Northern Calcareous Alps and Hungary. Particularly in the Mn-poor calcisphere-bearing facies a lot of diagenetic features are observable and a diagenetic mineral sequence could be established (Fig. 8).

We propose the following genetic concept: The initial sediment of the Mn-rich schists was a radiolaria and spicula-bearing marly mud, rich in organic matter. Probably during an early stage, most of the siliceous skeletons were dissolved. A primary manganese carbonate with colloform structures was formed under reducing and high alkaline conditions. It is presumed that occasionally Mn-rich solutions has been supplied by submarine volcanic-hydrothermal activity. In the following diagenetic stages the initial carbonate underwent processes of dissolution and crystallization. Ca-rich rhodochrosite, kutnahorite and high-Mn-calcite might be such diagenetic products. Zoned manganese carbonate crystals (core: high-Mn-calcite, rim: Ca-rich rhodochrosite) are considered to have formed under anchizonal metamorphic conditions.