Zur Entstehung der Erz- und Mineralgänge im Exkursionsgebiet

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1 Zur im Exkursionsgebiet Im Grundgebirge und den überlagernden Schichten des Schwarzwalds gibt es mehrere tausend Erzund Mineralgänge, wovon etwa dieser Gänge zumindest zeitweise wirtschaftliche Bedeutung hatten (Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau Baden-Württemberg, 2004, S.40). Die meisten der Gänge streichen mehr oder weniger parallel zum Oberrheingraben, andere folgen wie bei St.Ulrich oder zwischen Staufen und Untermünstertal alten herzynisch orientierten Störungen. Abb. 1: Übersicht über die Verbreitung der hydrothemalen Mineralisationen zwischen Freiburg i. Br. und der Badenweiler-Lenzkirch-Zone (BLZ) Die überwiegende Zahl der Gänge liegt auf Begleitstörungen zum Oberrheingraben. Je nach bevorzugter Bewegungsrichtung auf diesen Hauptstörungen (sinistral oder dextral = Pfeile im Kreis) sind auch NW-SE oder NE-SW-Spalten aufgerissen. Weit verbreitete, aber schwache Mineralisationen von Wolfram; z.t. mit Gold, folgen der alten Scherzone der BLZ. (Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau Baden-Württemberg, 2004, S.58)

2 Das Alter und die genaue Entstehen dieser Gänge war lange Zeit umstritten. Klar war nur, dass sie sich aufgrund tektonischer Aktivitäten entlang von Störungszonen gebildet haben müssen. Lange Zeit wurde ein oberkarbonisch-permisches Alter der Gänge angenommen. Zugrunde lag dabei die Vorstellung, dass das Eindringen und langsame Erkalten eines Granitplutons während der variskischen Gebirgsbildung magmatische Restlösungen freisetzte, die für die Bildung der Erz- und Mineralgänge verantwortlich waren. Abb.2: Tektonische und morphologische Entwicklung des Oberrheingrabens im Freiburger Raum Quelle: (Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau Baden-Württemberg, 1999, S.12) Neuere Untersuchungen in den neunziger Jahren des zwanzigsten Jahrhunderts ergaben jedoch ein ganz anderes Bild. So konnten in Proben aus den Revieren Freiamt- Sexau und Schauinsland Erdöleinschlüsse in Zinkblenden festgestellt werden, die den tertiären Pechelbronner Schichten (Obereozän bis Unteroligozän) aus dem Oberrheingraben zugeordnet werden mussten (Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau Baden- Württemberg, 2004, S.76f). Die Lösungen, aus denen das zinkhaltige Erz entstand, war also nicht nur deutlich jünger als angenommen, sie stammten auch häufig nicht aus dem Grundgebirge sondern aus dem weiter westlich gelegenen Grabenbereich.

3 Aufgrund dieser Untersuchungsergebnisse wurden auch die Entstehungshypothesen modifiziert. Man geht heute davon aus, das die allermeisten der Erz- und Mineralgänge als Mineralabsatz aus heißen, wässrigen Lösungen seit der Grabenbildung im Tertiär entstanden sind. Das Wasser dieser Lösungen kann verschiedener Herkunft sein. Ein Teil war schon seit langer Zeit in die Gesteinskörper in feinen Spalten und Rissen eingeschlossen und konnte nun - durch die tektonischen Aktivitäten befreit mobilisiert werden. Ein andere Teil stammt aus Sedimentbecken wie dem Oberrheingraben, von wo sie zunächst tief in die Erdschichten eindringen, sich aufheizen (Temperaturzunahme pro Kilometer: 28 K) und als heiße Lösung in die durch die Grabenbildung vorhandenen Störungszonen eindringen. Zudem gibt es noch solche, die direkt von der Erdoberfläche in den Gesteinskörper eindringen. Abb.3: Generalisiertes Modell für die Entstehung von Hydrothermalgängen Abb.3: Entwicklung postvariszischer hydrothemaler Mineralisationen in Mitteleuropa: Sulfat-, natrium-, calcium,- und chlorreiche Lösungen aus den vorgelagerten Sedimentbecken (z.b. Oberrheingraben) gelangen in Grundgebirgshorsten (z.b. Schwarzwald) in den Mischungsbereich mit kühlen Oberflächenwässern, wo die Ausscheidung der durch salinare Lösungen aus dem Grundgebirge gelaugten und transportierten Metalle auf Gängen erfolgt. Sie offenen Pfeile zeigen die relative Bewegung der Störungsblöcke an. (Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau Baden-Württemberg, 2004, S.79)

4 Gemeinsam ist allen, dass sie innerhalb des Gesteinskörpers zirkulieren und dabei leichter lösliche Stoffe wie z.b. die großen, schwer in ein Metallgitter einzubauende Metallionen in Lösung abtransportieren. Sie steigen dann mit den heißen Wässern in den geöffneten Segmenten (Spalten) von tektonischen Störungen auf und zwar so lange, bis sich durch Zumischen kühlerer oder chemisch andersartiger Wässer das chemische Gleichgewicht verändert. Je nach dem Chemismus der neuen Lösung scheiden sich bestimmte Elemente in Form von Mineralen ab, andere bleiben noch in Lösung zurück. (Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau Baden- Württemberg, 2004, S.76) Die sich unmittelbar an die Gänge anschließenden Nebengesteine sind übrigens nicht die Stofflieferanten für die Lösungen. Diese entstehen in größerer Tiefe durch großräumige Zirkulation, was im übrigen auch erklärt, weshalb auch weit entfernt liegende Vorkommen chemisch sehr ähnlich aufgebaut sind. Trotzdem haben die Nebengesteine einen großen Einfluss auf die Mineralisation. Granite und Quarzporphyre reagieren auf tektonischen Druck spröde und es kommt zur Bildung zahlreicher oft kleinerer Brüche. Durch diese vielen Abb.4: NW-SE-Schnitt durch die Ganglagerstätte Schauinsland Der Schnitt verdeutlicht, dass die an der Oberfläche oder in den einzelnen Sohlenniveaus getrennt erscheinenden Gänge zu einem gemeinsamen, stark verzweigten Störungssystem gehören. Die Bewegungspfeile zeigen, dass es sich in der Schnittebene um eine zum Oberrheingraben gerichtete Abschiebungszone handelt. (Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau Baden-Württemberg, 2004, S.249) kleinen Brüche wird eine gerichtete Zirkulation gehemmt und es kommt nur zu kleineren Anreicherungen von Metallen oder Mineralen. In Granitarealen treten daher wohl bedeutendere Gangmineralisationen nur dort auf, wo große und tiefreichende Scherzonen wie bei Pforzheim oder im östlichen

5 Kinzigtal reaktiviert wurden. (Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau Baden-Württemberg, 2004, S.80) In plastisch eher deformierbaren (duktileren) Gesteinen wie Gneisen oder Texiten entstehen auch bei hoher Druckbeanspruchung oft weniger aber dafür offenere Störungen. Der Lösungsstrom kann sich hier auf die wenigen Störungen konzentrieren, die zudem bei entsprechend hohen Fluiddrücken noch erweitert werden können. Somit wird das Entstehen mächtigerer Gänge begünstigt. (Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau Baden-Württemberg, 2004, S.78f) Dies geschah z.b. im Bereich des Schauinslands, wo als Nebengesteine der Quarz-Schwerspat- Karbonatgänge mit Zinkblende und Bleiglanz Paragneise und Gneisanatexite auftreten (Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau Baden-Württemberg, 2004, S.246). Hier finden sich im Roggenbachgang Gangmächtigkeiten von 0,4 bis 2, maximal sogar von fast 4m (Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau Baden-Württemberg, 2004, S.249).