Voraussetzungen für die Bildung von Skarnen im Erzgebirge und deren Metallogenese mit Schwerpunkt auf der Vererzung des Geyer-Reviers

Abstract

Skarne kommen in allen Regionen des Erzgebirges vor, wobei sich vererzte Systeme auf die Lagerstättenreviere von Aue-Schwarzenberg und Geyer-Ehrenfriedersdorf konzentrieren, jedoch auch isoliert bei Oelsnitz, Berggießhübel oder Zobes vorkommen. Die niedriggradigen, aber großvolumigen Skarne im Erzgebirge stellen eine noch wenig erschlossene Rohstoffquelle für Zinn, Wolfram, Indium und andere kritische Elemente innerhalb der Europäischen Union dar. Anatomie, Mineralogie und Metallogenie der Skarne sind von einer Vielzahl von Faktoren abhängig. Ein wesentliches Kriterium sind die Ausgangsgesteine, die im Erzgebirge einen unterschiedlichen Grad der Metamorphose erfahren haben. In Kalzitischen Marmoren tritt eine umfangreiche Verskarnung auf, bei welcher eine Abfolge von proximalem Granat über intermediären Pyroxen zu distalem Wollastonit ausgebildet ist. magnesiumreiche Paragenesen sind mit Dolomitmarmor assoziiert, in welchem sich bevorzugt magnetitreiche Zonen entwickelten. Komplex aufgebaute Skarne sind an basische Vulkanite, mergelige Metasedimentite und Wechsellagerungen zwischen karbonatischen und silikatischen Edukten gebunden. Die Bildungstiefe der Verskarnung hat Auswirkungen auf die Größe der Systeme: In sprödhaften Zonen kann die Porosität und Permeabilität eines Gesteins größer sein als in duktilen Bereichen, was direkten Einfluss auf die Fluidzirkulation und die Ausdehnung der Reaktionsfront hat. Dies führt zu gesteins- und fluidgepufferten Entstehungsbedingungen, die wiederum Mineralogie und Mineralchemie bedingen. Eine große Bedeutung hat auch das Vorhandensein von Wegsamkeiten für Fluide. Besonders die Präsenz überregionaler Störungen kann die Größe und die Mehrphasigkeit eines Systems beeinflussen. Jedoch sind auch kleinere Störungen im Zuge der retrograden Alteration wichtig, die es ermöglichen, dass Fluide trotz geschlossenen Porenraums weiterhin mit dem umgebenden Gestein reagieren können. Ein weiterer struktureller Faktor ist die Morphologie der Intrusionen, die für die Verskarnung verantwortlich sind. Vererzte Skarne sind an Granithochlagen gebunden oder kommen in einer gewissen Distanz zu der Intrusion vor. Alle derzeit bekannten wirtschaftlich relevanten Skarne im Erzgebirge stehen mit post-kollisionalem Magmatismus im Nachgang der variszischen Orogenese in Zusammenhang. Dieser wird durch S- und A-Typ-Granite geprägt, die unter anderem anhand ihres Fluor- und Phosphorgehalts unterschieden werden. Wolframhaltige Skarne treten sowohl in der Nähe von Graniten mit niedrigem als auch mit hohem Fluorgehalt auf, während Zinn vor allem mit fluorreichen, leukokraten Graniten assoziiert ist. Zwei Perioden magmatischer Aktivität nach der variszischen Orogenese sind im Erzgebirge dokumentiert. Eine erste Phase brachte die großvolumigen Batholithe hervor (spätvariszisch), die nachträglich von kleinräumigeren Granitstöcken abgelöst wurden (postvariszisch). Simultan zu diesen magmatischen Zyklen entstanden auch die mehrphasigen Skarnsysteme. Geochronologische Daten zur Zinnmineralisation zeigen, dass die jüngste Phase des Magmatismus die produktivsten Erzkörper hervorbrachte. Obwohl die dominierenden Wertmetalle in einzelnen Systemen variieren, können sie im Wesentlichen als Wolfram- (Zobes), Wolfram-Zinn- (Globenstein), Zinn- (Ehrenfriedersdorf), Zinn-Zink- (Geyer) und Zink-Zinn-Skarne (Waschleithe) klassifiziert werden. Das Revier von Geyer ist eine Blaupause für viele dieser Erkenntnisse. Hier zeigt sich die Ausbildung einer skarnoiden Alteration um 325 Millionen Jahre im Zusammenhang mit der Intrusion des Ehrenfriedersdorf-Plutons. Diese Phase weist weder eigenständige Zinnminerale auf, noch sind die Kalksilikatminerale an Zinn oder anderen Wertelementen angereichert. Die Verskarnung fand bei circa 450 °C in einer kontaktmetamorphen, gesteinsgepufferten Umgebung statt. Elemente wurden dabei hauptsächlich von Porenfluiden transportiert und die chemische Signatur der Skarnminerale vom Ausgangsgestein diktiert. Die nachfolgende metasomatische Verskarnung, die etwa 15–20 Millionen Jahre später erfolgte, umfasst eine pro- und eine retrograde Phase jeweils mit signifikanter Zinnvererzung. In der frühen Phase, die bei Temperaturen von circa 350 °C ablief, oszillierten fluid- und gesteinsgepufferte Bedingungen. In einer fluidreichen Umgebung bauen Kalksilikatminerale Elemente nicht gemäß ihres mineralspezifischen Verteilungskoeffizienten ein, sondern übernehmen die Signatur des Fluids. Dieses weist auch Charakteristika einer Phasenseparation auf. In der retrograden Phase werden zinnhaltige von nominell zinnfreien Mineralen verdrängt, was zu einer Freisetzung des Zinns und anschließenden Ausfällung von Kassiterit führt. Diese skarngebundene Zinnvererzung erfolgte gleichzeitig mit Greisenbildung im nahegelegenen Geyersberg sowie in den die Metasedimentite durchschneidenden Gängen, die beide Kassiteritführend sind. Somit ist die Zinnvererzung im Revier Geyer auf ein magmatisch-hydrothermales Event zurückzuführen.