Geochemistry of the Kupferschiefer, Poland

Zusammenfassung

Die häufigsten Metalle, die in den Sulfiden des Kupferschiefers vorkommen, sind Kupfer, Blei und Zink. Diese Metalle sind in der Reihenfolge Cu-Pb-Zn an drei bestimmte Zonen um die »Rote Fäule« gebunden.

Die Kupfer-führenden Zonen sind reich an Übergangsmetallen wie Ag, Ni, Co, V und Mo, deren Konzentrationen zwischen 600 und 1500 ppm schwanken und die hauptsächlich in bodennahen Bereichen des Schwarzschiefers angereichert sind. Dabei tritt Re in Verbindung mit Mo auf und das Re-Mo Verhältnis in Cu-, Pb- und K-Castaingiten ist ungefähr 1∶70.

Gold, Platin-Gruppen-Metalle (PGM) und Uran, deren Konzentrationen zwischen geringen Spuren und mehreren 100 ppm liegen, findet man in Kupfer-führenden Schichten in der Nähe von Kontakten zu Blei-führenden Zonen. Katalytische Autooxidation und Dehydrogenisierung organischen Materials sind die dominierenden Mechanismen, die die Anreicherung der Übergangsmetalle steuern. Die Metalle liegen als Minerale oder gebunden an organische Substanz und Thucholit vor.

In den Kontaktbereichen der Blei- und Kupferzonen findet man erhöhte Werte von Ag (100–1500 ppm) und Hg (5–800 ppm). Der Durchschnittswert für Hg im Schwarzschiefer beträgt 61 ppm.

Ein natürliches Gas, das aus dem den Kupferschiefer unterlagernden Rotliegenden gefördert wird, enthält als Aerosole bedeutende Mengen an Pb, Cu, Mn, Fe, Ag und Hg. Somit ist es wahrscheinlich, daß das Rotliegende entweder als Quelle der Metalle des Kupferschiefers oder zumindest als Durchgangsstation der Metallführenden Lösungen anzusehen ist. Das Vorkommen von K-Castaingit-Verwachsungen mit Silvinit (KCI) spricht für K-reiche Solen als mineralisierende Lösungen.

Abstract

Cu, Pb and Zn are the main metals occurring in sulfides in the Kupferschiefer. They are arranged in the three distinct zones around »Rote Fäule«, in the order Cu, Pb and Zn. Copper zones are enriched in transition metals, i.e. Ag, Ni, Co, V and Mo ranging from 600 to 1500 ppm; they are concentrated especially in the bottom part of black shale. Re is associated with Mo; the Re: Mo ratio in Cu-, Pb- and K-castaingites is about 1∶70.

In copper zones, near the contact with lead zones, Au, platinum group metals (PGM) and U are concentrated, ranging from traces to several hundred ppm. The main mechanism of concentration of transition metals was catalytic autooxidation and dehydrogenation of organic matter.

The noble metals form either independent minerals or are present in organic matter and thucholite. In the lead zones, at the contact with Cu zones, an increased content of Ag (100–1500) and Hg (5–800) ppm is present. The average Hg content for the black shale of the zone is 61 ppm.

A natural gas, exploited from the Rotliegendes beneath the Kupferschiefer, carries, in aerosols, significant amount of Pb, Cu, Mn, Fe, Ag and Hg. This suggests the Rotliegendes as a pathway or as a source of metals for the Kupferschiefer. The presence of K-castaingite intergrown with silvinite (KCl) may suggest K-dominated brines as the mineralizing fluids.

Résumé

Le Cu, le Pb et le Zn sont les métaux principaux des sulfures de la formation des Kupferschiefer. Ils sont distribués autour de la «Rote Fäule» en trois zones distinctes, dans l'ordre: Cu - Pb - Zn.

Les zones à Cu sont enrichies en métaux de transition (Ni, Co, V et Mo) quiy présentent des teneurs de 600 à 1500 ppm; ces métaux sont concentrés spécialement dans les parties inférieures des schistes noirs. Le Re est associé au Mo, avec un rapport Re/Mo de l'ordre de 1,70 dans les castaingites à Cu, Pb et K.

Dans les zones à Cu, près du contact avec les zones à Pb, on observe une concentration de Au, de U et des métaux du groupe du Pt, avec des teneurs qui vont des traces à quelques centaines de ppm. Le mécanisme principal de la concentration des métaux de transition a été l'auto-oxydation et la déshydrogénation catalytiques de la matière organique. Les métaux nobles sont sous la forme de minéraux indépendants, ou sont contenus dans la matière organique et la tucholite.

Dans les zones à Pb, il existe une concentration en Ag (100–1500 ppm) et en Hg (5–800 ppm) au contact avec les zones à Cu. La teneur moyenne en Hg des schistes noirs est de 61 ppm.

Un gaz naturel, exploité à partir des Rotliegende situés sous les Kupferschiefer, renferme, sous forme d'aérosols, des quantités appréciables de Pb, Cu, Mn, Fe, Ag et Hg. Les Rotliegende pourraient donc être soit la source, soit le chenal des métaux contenus dans les Kupferschiefer. La présence d'intercroissances de castaingite potassique et de sylvinite (KC1) suggère que les fluides minéralisants ont pu être des solutions potassiques.

Краткое содержание

В сульфидах сланцевы х медных месторожден ий наиболее часто встре чаются медь, свинец и ц инк. Эти элементы раслолагаю тся в том же порядке в т рех известных зонах вокруг «Rote Fäule».

Зоны, вмещающие медь, о богачены переходным и элементами, как напр.: Ag, Ni, Co, V и Мо, концентрация которых колеблется м ежду 600 и 1500 ppm; они особенно обильны в че рном сланце в региона х близких к подошве. При этом Re по является связанным с молибденом, а соотнош ение Re/Mo в медных, свинцо вых и калиевых кастэйнги тах составляет приме рно 1∶70.

Золото, металлы групп ы платины и уран, конце нтрации которых колеблются о т следов до нескольки х сот ррт, находят в слоя х, вмещающих медь вбли зи контактов с зоной, вме щаюей свинец. Каталит ическое автоокисление и деги дрогенизация органи ческого материала являются г лавными механизмами накопления элементов переходно й группы. Они находятс я в виде минералов, или св язаны с органическим и веществами и тухолитами.

Контакт зон свинца и м еди имеет повышенные содержания серебра (100–1500 ppm) и Hg (5–800 ppm). В среднем в черном слан це содержание ртути с оставляет 61 ррm.

Природный газ, выделя ющийся из красного ле жня, подстилающего медь с одержащий сланец, сод ержит аэрозоли со значител ьными количествами с винца, меди железа, серебра и ртути. Кажется вероят ным, что красный лежень яв ляется или основным и сточником элементов, найденных в меднорудном сланце, или, по-крайней мере, иг рает роль «пересадоч ной станции» для раствор ов, несущих металлы. Месторождения калиевого кастэйнги та и его сращения с сильвинитом KCl говорят о том, что богатые кали ем золи являлись минера лизующими растворам и.