Antimoniferous mineralization from the Mid-European Saxothuringian Zone: mineralogy, geology, geochemistry and ensialic origin

Zusammenfassung

Im nordbayerischen Grundgebirge, wie auch im Thüringer Wald (Saxothuringikum) wurden bis in die frühen 50 iger Jahre hinein Antimonvererzungen abgebaut. Mineralogische und geologische Untersuchungen führten zu folgender lagerstättengenetischer Untergliederung der Antimonvererzungen:

• 1. Schichtgebundene und stratiforme Fahlerzmineralisationen in silurischen und unterdevonischen Schwarzschiefern.

• 2. Sulfosalz-Antimonit-Gänge, z. T. mit Gold, in unmittelbarer Nähe, oder im Dachgestein spätvaristischer Granite.

• 3. Monomineralische und monometallische AntimonitGänge entlang varistischer Antiklinalzonen.

• 4. Sulfosalze führende Blei-Zink-Gänge.

Die Antimonanreicherung in den Schwarzschiefern erfolgte im Zuge der »spätdiagenetischen Zementation«, zusammen mit Kupfer. Die Sulfosalz-Antimonit-Gänge stehen genetisch mit den Graniten in Beziehung. Dies läßt sich mittels strukturgeologischer, chemischer und mineralogischer Untersuchungen nachweisen. Mit Hilfe der Assoziation Sb-As-Au-Ag-U innerhalb der »polymetallischen Uran-Paragenese« ist eine Alterseinstufung dieser Gänge des Typs 2 in den spätvaristischen Mineralisationszyklus möglich. Altpaläozoische Metavulkanite werden als ursprüngliche Sb-Träger für diese granit-induzierten Gangerze angenommen. Innerhalb der monotonen AntimonGänge ist der Einfluß des basischen Ausgangsmaterials noch besser sprübar (z. B. Ni). Die granitische Wärmewirkung wird durch das Ag/Sb-Verhältnis im Bleiglanz der Pb-Zn-Gänge des Bergaer Sattels noch deutlich. Im Satteleintauchen nimmt dieses temperaturkontrollierte Verhältnis von NE nach SW hin ab. Das Element Sb wie auch das Pb sind krustalen Ursprungs.

Eine einfache lateralsekretionäre Auslaugung aus den unterlagernden silurischen Schwarzschiefern des Mineralisationstyps 1 ist sehr unwahrscheinlich. Vielmehr spielen intrakrustale Massenverlagerungen (A-Subduktion) und der spätvaristische Granitmagmatismus eine entscheidende Rolle bei der Freisetzung des Antimons aus den altpaläozoischen Metavulkaniten (vgl. Hg-Sb-W-Formation) und seiner nachfolgenden erneuten Konzentration in Gangstrukturen. Ein einfaches Explorationsmodell wird vorgestellt.

Abstract

In the North Bavarian Basement (FR Germany) as well as in the Thuringian Forest (GDR) both of which belonging to the Saxothuringian Zone antimony mineralizations have been worked up to the early fifties. Mineralogical and geological investigations led to the following classification of antimony ore deposits and -concentrations:

• 1. Stratabound and stratiform fahlore (Fahlerz) mineralization in Silurian and Lower Devonian black shales.

• 2. Sulphosalt- and stibnite-bearing veins (partly associated with native gold) in wall rocks of the Late Variscan granites.

• 3. Monometallic and monomineralic antimony lodes along anticlinal structures.

• 4. Sulphosalt-bearing lead-zinc veins.

Antimony in the black shales was concentrated during late diagenetic cementation along with copper. The sulpho-salt-bearing stibnite veins in the metamorphic country rocks of the granites are genetically associated with the granitic intrusions nearby. This is proved by trace element chemistry and structural as well as mineralogical features of those veins. U/Pb age dating of contemporaneous pitchblende from the »polymetallic uranium paragenesis« from Hoehensteinweg uranium deposit yielded a late Variscan age of formation for these veins of type 2. Early Paleozoic rocks (metavolcanics) are suggested to have been the parent material for these granite-related Sb concentrations. However the monotonous Sb veins are more akin to the basic protore in deeper crustal sections. The thermal aureole of a deep-seated heat source is preserved by the Ag/Sb ratio of galena in Pb-Zn veins (type 4), which shows a marked variation along the SW plunging Berga Anticline from increased Ag/Sb ratios near the core of the anticline towards reduced values in mining sites more peripheral to this fold structure. Pb isotopes of stibnite as well as Pb sulphides point to a crustal derivation of both elements. An in-situ re-deposition and leaching of Sb from the wall rocks as well as antimoniferous black shales may be ruled out. It has to be emphasized that intra-crustal mass movements (A subduction) and the late Vanscan igneous activity are the major factors controling release of Sb from the Early Paleozoic low metal concentrations within metavolcanic rocks and subsequent discharge of Sb-bearing fluids within joints and fractures related to late Variscan tectonic movements. A schematic exploration concept is outlined.

Résumé

Dans la partie N du socle bavarois, ainsi que dans le Thüringer Wald (domaine saxo-thüringien), des gisements d'antimoine ont été exploités jusqu'au début des années 50. Les recherches minéralogiques et géologiques dont ils ont été l'objet permettent de les classer génétiquement comme suit:

• 1. minéralisations stratiformes et «stratabound» dans les schistes noirs siluriens et éodévoniens;

• 2. filons à stibine et sulfo-sels, parfois avec or natif, dans les roches encaissantes des granites tardi-varisques;

• 3. filons à antimoine, monominéraux et monométalliques, le long de structures anticlinales varisques;

• 4. filons à plomb-zinc, avec sulfosels.

L'enrichissement en antimoine dans les schistes noirs s'est produite, en même temps qu'un enrichissement en cuivre, au cours de la «cimentation tardi-diagénétique». Les filons à stibine et sulfosels (type 2) sont génétiquement associés aux granites comme le prouvent la chimie des éléments en trace, les structures et la minéralogie. Des datations par la méthode U/Pb, appliquée à la pechblende au sein des paragenèses «uranium-polymétalliques» contemporaines, ont permis de placer la formation de ces filons dans le cycle de minéralisation tardi-varisque. On voit dans des métavolcanites paléozoĩques inférieures, la source de l'antimoine ainsi concentré dans les filons péri-granitiques. Dans les veines monotones à Sb (type 3), se manifeste l'influence de matériaux basiques profonds. L'influence thermique du granite se traduit dans le rapport Ag/Sb des galènes des filons de type 4: le long de l'anticlinal de Berga, ce rapport diminue du NE vers le SW, dans le sens de l'ennoyage. Les isotopes du Pb indiquent une origine crustale pour Pb et Sb. Un dépôt de Sb provenant du lessivage des schistes noirs de type 1 est très improbable. On considère au contraire que les mouvements de masse intra-crustaux (A-subduction) et l'activité ignée tardi-varisque sont les facteurs principaux qui ont permis le lessivage de l'antimoine dispersé dans les métavolcanites éo-paléozoîques et sa concentration filonienne. Un modèle simple d'exploration est proposé.

Краткое содержание

В северной части Бава рии, как и в Тюрингском лесу — Саксотюрингий — вплоть до конца 50-х го дов шли разработки сурьмяны х месторождений. На ос новании геологических и мине ралогических исслед ований этих месторождений п ровели следующее ген етическое подразделение залеж ей сурьмы:

• 1) Связанные с горизонт ами и стратиформные минерализации бледных руд в силурий ском и нижнедевонско м черном сланце.

• 2) Сурьмяно-сернистые ж ильные месторождени я — частично в ассоциации с золото м — в вмещающих порода х поздних варисских гр анитов.

• 3) Мономинералогическ ие и монометаллическ ие жилы сурьмы вдоль ант иклинальных зон вари сского возраста.

• 4) Жилы свинца-цинка с су льфосолями.

Отложения сурьмы в че рных сланцах шло во вр емя позднедиагенетичес кого цементирования одновременно с обогащением медью. С одержащие сурьму сульфосолевые жилы с тоят в генетической с вязи с гранитами, что устано влено на основании структурногеологич еских, химических и минерал огических исследований. По ассо циации Sb - As - Au - Ag - U в “полиметаллических парагенезах урана” у дается приурочить возраст э тих жил типа 2 к позднев арисскому циклу минерализации. Считается, что источн иком сурьмы для этих рудны х жил являлись раннепалеозойские метавулканиты. Даже в монотонных жилах наблюдают влия ние базического исхо дного материала (Ni). Тепло под нявшихся гранитов воздействовало на соотношение Ag/Sb в гал ените межпластовых свинцово-цинковых жи л (тип 4), что еще яснее проявляется в Б ергской седловине. В с едловинных жилах это соотношени е, контролирующееся температурой, понижа ется в направлении их простирания с NE на SW. Сурьма, как и свин ец являются, вероятно, продуктами Земной коры. Процессы выщелачивания из ниж е-залегающих силурск их черных сланцев для пе рвого типа минерализ ации кажутся в данном случ ае маловероятными. Ве роятно здесь при освобожден ии сурьмы из древнепа леозойских метавулканитов игра ют решающую роль внутриматериковые п еремещения масс (A-субд укция) и поздневарисский гр анитный магматизм (ср. формации, содержащие ртуть, сурьму, вольфра м) и последующие концент рации сурьмы в жилах.