Der Mole Granite in New South Wales

Der Mole Granite in New South Wales
Iris Wunderlich1
1
Technische Universität Bergakademie Freiberg, 09599 Freiberg, Deutschland
Abstract. Eine Vielzahl von Zinn-,Wolfram- und unedlen Metalllagerstätten
kommen in dem Mole Granite Pluton vor. Der 240 Ma alte Mole Granite im Osten
Australiens ist ein klassischer Vertreter der magmatisch-hydrothermalen
Erzlagerstätten, unsere Hauptquelle für Cu, Sn, W, Mo und Au. Aufgrund der
steigenden Nachfrage nach metallischen Rohstoffen und den begrenzten Reserven
in den Abbaugebieten, ist es wichtig, neue Lagerstätten zu erschließen. Für
Bergbaugesellschaften ist es deshalb von größter Wichtigkeit zu wissen, welche
Faktoren die Bildung von magmatisch-hydrothermalen Lagerstätten begünstigen.
Regionale Geologie
Der Mole Granite ist Teil des New England Batholith, welcher sich über mehr als
400 km entlang der Ostküste Australiens erstreckt. Dieser Batholith bildete sich
vor 270 – 225 Ma heraus und ist das Resultat einer Plattensubduktion entlang
eines andinotypen, aktiven Kontinentalrandes (Audétat, 1999). Er besteht aus
einer Vielzahl einzelner Plutone, die in mehreren Phasen in die oberpaläozoischen
Gesteine des New England Fold Belt, Ostaustralien, intrudierten. Folglich ist
dieser Batholith aus oberpaläozoischen bis triassischen Monzograniten und
Granodioriten aufgebaut und enthält ebenso geringfügig Tonalit, Diorit und
Gabbro.
Der Mole Granite gehört zu einer Reihe von Leukograniten, die sehr spät in der
Entwicklung des Batholith intrudierten und sich durch ein hohes Intrusionsniveau
und hohe Gehalte an Li, Rb, U, Th und Fe auszeichnen, typische Merkmale eines
A-Typ Granits. Heiße, H2O-arme, basaltische Schmelze intrudiert während des
Endstadiums der Plattensubduktion in die untere Kruste, was die Bildung des ATyp-Magmas bewirkt (Audétat, 1999).
Iris Wunderlich
Tektonische Entwicklung des New England Fold Belt
Der New England Fold Belt, in den der bereits erwähnte Batholith intrudiert,
erstreckt sich über 1800 km entlang der Ostküste Australiens (Audétat, 1999). Die
komplexe Geologie der New England Provinz bildet einen Akkretionskeil, der in
eine Megafalte hinein gefaltet wurde und in die der New England Batholith
intrudiert (Audétat, 1999). Die tektonische Entwicklung des Orogens ist sehr
komplex und wird von Audétat et al. in drei Entwicklungsstadien unterteilt.
Stadium 1 (310 Ma – 290 Ma)
Durch die aktive Subduktion entlang der Grenze des Superkontinentes Gondwana
werden drei Terrane akkretioniert, die wie folgt von Aitchinson (1992)
interpretiert werden:
Die an der Basis von Terrane A (Fig. 1) vorkommenden tholeiitischen Laven
und Keratophyre stammen von einem inter-oceanic arc. Dieser bewegte sich
langsam auf Gondwana zu und kollidierte schließlich vor etwa 300 Ma mit
diesem.
Dadurch ändert sich der tholeiitische Magmatismus entlang des inter-oceanic arc
zu einem kalkalkalinem Magmatismus entlang des andinotypen Kontinentalrandes
und flachmarine Tuffe mit kalkalkaliner Affinität überlagern tholeiitische
Vulkanite an der Basis von Terrane A.
Terrane B (Fig.1) wird als ehemaliger Ozeanboden zwischen dem akkretierten
Inselbogen und dem Kontinentalrand angesehen.
Dieser Terrane besteht aus einer Abfolge von Basalt, Chert, Schluffsteinen und
Sandsteinen und wird von einem charakteristischen Ophiolithgürtel am Westrand
des Terranes begrenzt.
Terrane C (Fig.1) besteht aus subvertikal einfallendem Basalt, tuffführendem
Chert, turbiditischen Schluffsteinen und Sandsteinen mit nur geringen
Konglomeraten. Da er die typischen Internstrukturen eines Akkretionskeils
aufweist, wird er als ein Subduktionskomplex angesehen.
Stadium 2 (290 Ma – 280 Ma)
Die beschriebenen Terranes werden während des späten Karbons in eine
Megafalte hinein gefaltet. Daraus resultiert eine Gesteinsabfolge im östlichen
Bereich der Falte, die ein Eintauchen der Subduktionszone Richtung Osten
vorgibt. Die Megafalte resultiert aus plötzlich auftretenden sinistralen
Bewegungen, erklärt durch die Subduktion eines Spreizungsrückens (Flood und
Fergusson (1984) und Murray (1988)).
Stadium 3 (280 Ma – 230 Ma)
Nach der Bildung der Megafalte erfolgt eine Umlagerung der Plattenbewegung.
Der dextrale Transformrand wird von einem Konvergenzrand verdrängt. Während
Der Mole Granite in NSW
dieser Umlagerung finden keine magmatischen Aktivitäten in der New England
area statt.
Durch die Änderung in einen konvergenten Plattenrand, bildet sich ein
flachmarines Becken in der back-arc Position heraus.
Aufgrund der Abflachung der Subduktionszone tritt die Deformation deutlicher
hervor und resultiert in einer großflächigen Faltung und Verwerfung der Terrane.
Nach der Deformation der Terrane treten wieder magmatische Aktivitäten auf und
führen zu der Bildung großer Bereiche des New England Batholith.
C
B
A
C
Fig.1. Geologie der New England area ( nach Schaltegger et al.,2005)
Iris Wunderlich
Geologie und Petrographie des Mole Granite
Der 247 Ma alte Mole Granite besitzt die Form eines 3-4 km dicken Sills mit einer
Oberfläche von ~1800km². Mit einer aufgeschlossenen Fläche von ~ 650 km² ist
der Mole Granite einer der größten Intrusionen des New England Batholith.
Verstärkt wird dies durch die Tatsache, dass noch weitere 1200 km² unter
sedimentären und vulkanischen Nebengesteinen karbonischen und permischen
Alters liegen.
Mittels K-Ar, Ar-Ar und Rb-Sr-Datierungen von Gesteinsproben und
hydrothermalen Gangmineralen wurde ein Alter von 246 ± 2 Ma ermittelt
(Kleemann et al).
Drei vom Gefüge her unterschiedliche Gesteinstypen können in dem
freigelegten Bereich des Mole Granite ausgehalten werden. Dennoch scheint er
bezüglich seiner mineralogischen und geochemischen Gesteinszusammensetzung
sehr homogen. Dies deutet darauf hin, dass das meiste Magma in einem einzigen
Event
intrudierte. Die drei Gefügevarianten sind gleichkörniger Granit,
porphyrischer Granit und Mikrogranit (Audétat, 1999).
Der porphyrische Granit bildet in den Scheitelbereichen des Plutons eine 10100 m dicke Intrusion, die aus Einsprenglingen von Quarz, Kalifeldspat,
Plagioklas und Biotit besteht. Die Grundmasse, in der sich diese Minerale
befinden, ist aus den gleichen Elementen aufgebaut. Ilmenit, Zirkon, Apatit,
Monzanit, Xenotim und magmatischer Topas treten als akzessorische Minerale
auf.
Unter flachen Dachbereichen scheint dieses Nebengestein am dicksten
ausgebildet zu sein, während es unter steil einfallenden Dachabschnitten sehr dünn
ist oder gar fehlt. Der Kontakt zu dem unterliegenden gleichkörnigen Granit
erfolgt entweder scharf oder graduell über mehrere Meter. Das Gesamtvolumen an
Einsprenglingen variiert zwischen 5 und 70 vol%, die relative Häufigkeit ist
jedoch in etwa immer die gleiche (qz ≈ kfsp > plag >> bio) (Audétat, 1999). Am
niedrigsten ist der Gehalt an Einsprenglingen in den obersten Bereichen des
Nebengesteins und steigt in Richtung des unterlagernden gleichkörnigen Granits
an. Die Hauptmasse der Intrusion bildet der gleichkörnige Granit, der die gleiche
Einsprenglingparagenese wie der porphyrische Granit zeigt. Er besitzt jedoch eine
grobkörnigere Matrix und grenzt sich von dem überlagernden porphyrischen
Granit durch eine im Durchschnitt größere Korngröße und einem gleichmäßigen
Übergang von großen zu kleineren Korngrößen ab. Beschränkt ist der
gleichkörnige Granit auf die tiefer erodierten Bereiche der Intrusion.
Dikes und unregelmäßig begrenzte Massen an Mikrogranit intrudieren in den
porphyrischen und den gleichkörnigen Granit und enthalten als charakteristisches
Mineral magmatischen Topas.
Die mikrogranitischen Dikes folgen der selben Kluftschar, die auch die
Mineralisation kontrolliert, wohingegen große, sillartige Mikrogranitmassen
üblicherweise an dem Granitrand und am Kontakt zwischen gleichkörnigem und
porphyrischen Granit vorkommen (Audétat et al., 2000).
Der Mole Granite in NSW
Charakterisiert ist der Mikrogranit durch eine gleichkörnige, hypidiomorphe
Verwachsung aus Quarz, Kalifeldspat, Plagioklas und Biotit, die für gewöhnlich
eine Korngröße kleiner als 1 mm aufweisen. Magmatischer Topas ist ein sehr
charakteristisches Mineral, das mehrere Prozent des gesamten Gesteinsvolumen
ausmachen kann.
Überlagert wird der Granitkörper von sedimentären Gesteinen, die als
Dachgesteinsschollen interpretiert werden.
Ein vierter Gesteinstyp ist gegeben durch mafische Einschlüsse, welche an
verschiedenen Lokalitäten zwischen den sedimentären Dachgesteinsschollen und
dem südöstlichen Rand des Granits vorkommen.
Die Mineralogie der Einschlüsse ist charakterisiert durch das Vorkommen von
exakt den gleichen Einschlussparagenesen wie in dem umliegenden Granit (Quarz,
Kalifeldspat, Plagioklas und Biotit) (Audétat, 1999).
Fig.2. Überhöhtes Nord-Süd Profil durch den zinnhaltigen Mole Granite, Australien,
erarbeitet mit Hilfe von Kartierungen, Bohrdaten und Wärmeflussmessungen (Kleemann,
1982)
Erzlagerstätten
Mindestens 150 verschiedene Lagerstätten sind in dem Mole Granite und den
umliegenden Gesteinen verzeichnet, die Zinn, Wolfram, Bismut und Kupfer-BleiZink enthalten. Die bekannten Erzgänge beinhalten einen geschätzten Wert von
100.000 – 250.000 Tonnen Erz mit einem Durchschnittsgehalt von 2 – 4% Zinn.
Es sind auch kleinere Minen mit einem Gehalt von 10 – 20% Zinn vorhanden
(Eadington, P. J.).
Früh gebildete Hydrothermalgesteine und Erze werden nicht von später
eintretenden Hydrothermallösungen flächendeckend überprägt und rekristallisiert,
Iris Wunderlich
wie es in den großen Imprägnationslagerstätten üblich ist. Die meisten der
Erzlagerstätten kommen in planaren Strukturen vor. Dem Anschein nach waren
diese Strukturen für eine begrenzte Zeitspanne Hauptfluidwasserrinnen, die
vermutlich auf Grund von seismischen Pumpen entstanden. Nach der
Mineralisation schlossen sich diese Wasserseigen und bewahrten so die
Mineralvergesellschaftungen und ihre Fluideinschlüsse vor weiteren Alterationen
(Eadington, P. J.). Die folgenden 5 Events der Vererzung konnten von Plimer und
Kleemann (1985) aus Feldstudien ermittelt werden: (1) Geschichtete Gangsysteme
einschließlich Quarz-Kassiterit ±Topas ±Arsenopyrit ±unedle Metallsulfide in
Metasedimenten und sauren Vulkaniten, (2) komplexe kassiteritführende
Pegmatite in Graniten und Metasedimenten, (3) Erzkörper, bestehend aus QuarzMo-W-Bi, die von
Metasedimenten beherbergt werden, (4) Greisen,
einschließlich
Quarz-Topas-Li-Biotit-Beryll-WolframitFluorit±
unedle
Metallsulfide oder Turmalin-Quarz-Fluorit-Kassiterit-Beryll ±Sulfide innerhalb
der Granite und (5) zonierte Gänge einschließlich Quarz-Muskovit-ChloritKassiterit-Wolframit-unedle Metallsulfide, die von Graniten, Metasedimenten und
sauren Vulkaniten beherbergt werden.
Fig.3. Überblick über die Sn und W Vorkommen in Australien (www.ga-gov.au/)
Der Mole Granite in NSW
Überblick über
Erzlagerstätten
die
mit
dem
Mole
Granite
verbundenen
Von den mehr als 1200 Erzlagerstätten, die innerhalb des Mole Granite
verzeichnet sind, wurden die meisten entweder für Zinn, W ± Bi oder für Cu, Pb,
Zn, As und Ag abgebaut (Pettke et al., 2005).
Einige dieser hydrothermalen Erzgänge beinhalten freiwachsende Quarze in
offenen Hohlräumen, welche eine Vielzahl von Mineraleinschlüssen wie Zirkon,
Thorit, Kalifeldspat, Ilmenit, Topas, Monazit, Fluorit, Biotit, Beryll,
Sulfidminerale, Muskovit, Turmalin und Kassiterit beinhalten. Die Ausfällung der
hydrothermalen Minerale erfolgt aus einem wässrigen, magmatischen Fluid
(Wasser- und Dampfphase befinden sich im stabilen Gleichgewicht) durch
Abkühlung und fortschreitende Verdünnung von meteorischem Wasser (Audétat
et al., 1998, 2000b).
Abgesehen von einigen größeren mineralisierten Störungssystemen
beschränken sich diese Lagerstätten auf einen 100 – 200 m vertikalen Abstand
vom oberen Granitrand. Tiefer erodierte Bereiche des Mole Granite ( z.B. die
Gebiete nördlich und nordwestlich der sedimentären Dachgesteinsscholle) sind
nicht mineralisiert.
Erzlagerstätten im Inneren des Granits beinhalten mineralisierte Quarzgänge
und Einsprengungen innerhalb massiver Quarz- ± Topasgreisen.
Der Topas aus diesen Gesteinen zeigt einen magmatischen Kern mit
magmatischen
Schmelzeinschlüssen,
gesäumt
von
metasomatischen
Überwucherungen.
Erzlagerstätten außerhalb des Granits enthalten Pegmatite, geschichtete Gänge
und mineralisierte Falten- und Scherzonen.
Vom Zentrum des aufgeschlossenen Bereichs des Granits bis in die sedimentären
und vulkanischen Nebengesteine ist eine auffällige Metallzonierung in Form von
Sn -> W -> (Cu, Pb, Zn, As und Ag) ausgebildet (Audétat, 1999).
Der Mole Granite beherbergt einige der weltgrößten Quarz-Topas-Greisen, welche
sich durch ein Durchschnittsgehalt von 20 – 30 vol% Topas, 0,1 bis 0,3 wt% WO3
und 0,05 wt% Bi auszeichnen.
Iris Wunderlich
Fig.4. Overview of ore deposits associated with the Mole Granite, based on a recent
compilation of the Geological Survey of NSW. Exposed parts of the granite are shown in
white, whereas gray represents sedimentary and volcanic country rocks (nach Audétat et
al.,2000).
Zinnlagerstätten
Innerhalb des Mole Granite treten zwei Arten von Zinnmineralisationen auf. Die
meisten Lagerstätten ähneln dem Wallaroo lode, welcher aus einem etwa 1 m
breiten Gang aus Chlorit-Serizit-Quarz besteht und Einsprengungen von Kassiterit
enthält. Für ungefähr 0,5 m an jeder Seite der Kluft fanden vollständige
Verdrängungen des ursprünglichen Granits statt und das Gangmaterial ähnelt jetzt
einem Greisen. Mitunter sind enge, erzfreie Gänge aus Quarz, Quarz-Sphalerit
oder Quarz-Adular vorhanden.
Die zweite Art von Zinnlagerstätte wird durch den Yankee lode repräsentiert
und besitzt so gut wie keine Nebengesteinsumwandlung. Das Gangmaterial
besteht nur aus Quarz und Kassiterit. Der Kassiterit tritt sporadisch entlang der
Erzgänge auf und kann lokal sehr hohe Erzgehalte erreichen (nach Eadington, P.
J.).
Die Yankee Lode Zinnlagerstätte
Magmatisch-hydrothermale Erzlagerstätten sind die Hauptquellen für Cu, W, Sn,
Mo und Au. Sie resultieren aus einer Folge komplexer geologischer Prozesse,
beginnend mit der Bildung von wasserhaltigen Silikatmagmen, gefolgt von ihrer
Kristallisation, der Separation von volatilreichen, magmatischen Fluiden und
Der Mole Granite in NSW
schließlich
der
Ausfällung
von
Erzmineralen
in
Adern
oder
Verdrängungslagerstätten (metasomatische Lagerstätten).
Die Yankee lodes enthalten eine Reihe von mindestens 14 Sn-Mineralisierten
Erzgängen, die sich etwa 1 km östlich von der Heimstätte Kathida-Amaroo am
Südwestrand des Mole Granite befinden. Die meisten Erzgänge treten innerhalb
des gleichkörnigen Granits auf, aber einige dehnen sich mitunter bis in den
porphyrischen Panzer aus, der in diesem Gebiet mit einer Mächtigkeit von
weniger als 10 m sehr dünn ist. Einzelne Adern erreichen eine Länge von bis zu
einigen 100 m (nach Audétat, 1999).
Die Hohlraummineralisation wird von Quarz und Kassiterit dominiert, während
Muskovit, Chlorit und Feldspat nur untergeordnet präsent sind. Einige Gänge
zeigen kaum Nebengesteinsumwandlung, während andere wiederum von
massiven Chloritalterationen begrenzt werden. Innerhalb der Quarzadern und den
angrenzenden Chloritgreisen tritt Kassiterit auf und ist gewöhnlich in steil
einfallenden Erztaschen mit einer Dimension von 1,5 – 4,0 m Länge, 0,2 – 0,4 m
Breite und 15 – 25 m Tiefe angereichert. Der Gehalt an Kassiterit beträgt in diesen
Erztaschen üblicherweise 10 – 25 wt%. Massive Erze, sogenannte bungs, lassen
sich in den Kreuzungsbereichen des Hauptgangs mit kleineren, horizontal
verlaufenden Adern finden.
Ursache für die Zinnerzbildung im Yankee lode (nach Audétat et
al.,2000)
Einige Quarzkristalle aus diesem Erzgang beinhalten außergewöhnlich große und
gut erhaltene Fluideinschlüsse. Mit Hilfe dieser Einschlüsse wird die chemische
und physikalische Entwicklung eines Fluids rekonstruiert, wodurch sich
Informationen zu dem Mechanismus der Erzausfällung gewinnen lassen. An zwei
von diesen Kristallen wurde eine detaillierte Untersuchung der Fluideinschlüsse
durchgeführt und in beiden Kristallen sind Zirkon, Thorit (ThSiO4), Feldspat,
Kassiterit, Ilmenit, Turmalin und Muskovit an vier aufeinanderfolgenden
Wachstumszonen vorhanden. Zurückzuführen ist dies auf eine identische
Entwicklung des hydrothermalen Wachstums und identische Mineralausfällung.
Von den zahlreichen Fluideinschlussspuren, die in diesen Kristallen gemessen
wurden, konnten 16 in eine eindeutige Zeitabfolge gebracht und in einem
Diagramm dargestellt werden (Fig.5). In diesem Diagramm sind die Temperaturund Druckschwankungen (Fig. 5a) und die damit verbundenen
Konzentrationsänderungen der nichtausfällenden Elemente (Fig. 5b), der
ausfällenden Elemente (Fig. 5c) und der volatilen Elemente (Fig. 5d) dargestellt.
Deutlich zu erkennen ist, dass in den ersten 7 Stadien die Konzentration der
meisten Elemente trotz enormer Druck- und Temperaturschwankungen
weitestgehend unverändert bleiben.
Nach Stadium 7 erfolgt ein paralleler Abfall der Konzentration der
nichtausfällenden Elemente (d.h. Elemente, die sich nicht in die Gangminerale
Iris Wunderlich
einlagern) (Fig. 5b). Ursache ist die
Vermischung mit einem sehr
verdünnten Fluid, wahrscheinlich
meteorischen Ursprungs.
In Diagramm 5d sind die
Konzentrationen der volatilen
Elemente abgebildet. Auch hier
bleibt die Konzentration über die
ersten 7 Stadien weitestgehend
konstant und fällt im Gegensatz zu
der
Konzentration
der
nichtausfällenden
Elemente
weniger merklich ab. Dies setzt
voraus, dass das Fluid an diesen
drei volatilen Elementen B, Cu und
As angereichert ist.
In den Yankee lodes sind nur
geringe Nebengesteinsalterationen
vorhanden und wie in dem
Diagramm (Fig. 5c) deutlich wird,
durchläuft das magmatische Fluid
zwei Zyklen von Druck- und
Temperaturschwankungen, bevor
es zur Kassiteritausfällung kommt.
Dies
lässt
auf
eine
Fluidvermischung als Ursache für
die Zinnerzbildung in den Yankee
lodes schließen.
Fig.5. Evolution of pressure, temperature and chemical composition in the Yankee lode
fluid (Audétat et al.,2000).
The Breakfast mine ( auch Specimen Hill oder Mt. Garth genannt)
Die Breakfast mine bildete sich auf einer Reihe von kassiteritführenden Gängen,
charakterisiert durch großflächige Quarz ± Turmalin ± Muskovitalterationen und
einer nur geringen Hohlraummineralisation. In den Quarzkristallen, die von dieser
Lagerstätte stammen, sind Xenotime enthalten.
Paradise lode ( auch Gayden’s lode oder Garth’s lode genannt)
Der Paradise lode besteht aus einem 700 m langen Gang, aus dem insgesamt 77 t
an reinem Kassiterit gefördert wurden (Audétat et al, 2000). In dieser Lagerstätte
wird die Wolframitmineralisation von einer Kassiteritablagerung überprägt, somit
beinhaltet
die
Gangmineralogie
sowohl
Elemente
der
typischen
Wolframitparagenese, als auch Elemente der Kassiteritparagenese.
Der Mole Granite in NSW
Unbenannte Zinnlagerstätte im Carpet Snake Gebiet
Diese Zinnlagerstätte entwickelte sich auf kleinen, von Chloritgreisen begrenzten
Gängen, die Kassiterit, verwachsen mit Magnetit und Kalifeldspat, enthalten.
In den Quarzadern und den Chlorit-Kalifeldspat-Greisen treten Kassiterit und
Magnetit häufig auf. Da die Magnetiteinschlüsse sowohl in den primären
Wachstumszonen innerhalb des Quarzes auftreten, als auch in denen des
Kassiterits, zeigt, dass beide Minerale eine stabile Mineralparagenese bilden. Dies
unterscheidet sich stark von den Yankee lodes, da in dieser Lagerstätte Kassiterit
mit Ilmenit eine stabile Mineralparagenese bildet (Audétat et al.,2000).
Wolframlagerstätten
Wolframlagerstätten kommen hauptsächlich in den Bereichen großer
Dachgesteinsschollen vor, normalerweiser als Einsprengung in Quarz-Topas
Gesteinen. Bei den höchsten Wolframitgehalten wurden die ursprünglichen
miarolitischen Quarz-Topas Gesteine umgewandelt. Der Topas wurde von Serizit
verdrängt und der Quarz rekristallisierte. Daraus resultierte ein kompaktes QuarzSerizit-Gestein, welches feinkristallisierten Wolframit enthält (Eadington, P. J.).
Belmains und Rumsby’s lode
Die Belmains und Rumsby’s Lodes gehören zu einer Gruppe von
Wolframlagerstätten, die sich am SW-Rand des Mole Granite befinden. Laut
Weber (1974) konnten aus diesem Gangsystem insgesamt etwa 27 t Wolframit
und etwa 1 t Scheelit gefördert werden. Die Mehrheit dieser Erze wurden in den
zwei Abbauorten der Hauptgangkreuzungen gefunden, genannt Uppw und Loww.
Der zuletzt genannte Erzkörper beinhaltete 4,5 t Erz innerhalb der ersten 4 m, mit
Wolframitkonkretionen von bis zu 35 kg (Audétat, 1999). Vor einiger Zeit wurde
ein 148 m langer Stollen am südwestlichen Ende der Belmains Lode erschlossen.
Dieser Stollen ist gut zugänglich und gibt ein guten Einblick in die verschiedenen
Arten der Mineralisationen und Nebengesteine entlang des Gangsystems. 103 m
entfernt von dem Stolleneingang ändert sich das Nebengestein schlagartig von
einem gleichkörnigen Granit in einen porphyrischen Granit, begleitet von einem
Wechsel in der Gangmorphologie. Die Gangmorphologie in dem porphyrischen
Granit wird dominiert von großen Hohlräumen (bis zu 50 cm Breite), die
Rauchquarz (idiomorphe Kristalle mit einer Länge von bis zu 10 cm),
Arsenopyrit, Chalkopyrit und Pyrit mit nur geringer Nebengesteinsalteration (5-10
cm an jeder Seite) enthalten. In dem gleichkörnigen Granit wird die
Gangmorphologie dominiert von großflächigen Silifizierungen und
Chloritisierungen (bis zu 40 cm) mit nur geringer Hohlraummineralisation (<10
cm) (Audétat, 1999).
Iris Wunderlich
Fielders Hill
Fielders Hill ist ein Tagebau, aus dem etwa 75.000 t Erz mit 0.5 bis 1.6 wt% WO3
gefördert werden konnten. Das Haupterzmineral ist eisenreicher Wolframit, der
zusammen mit gediegen Bismut in Drusen und Klüften innerhalb der QuarzTopas-Greisen vorkommt.
In dieser Lagerstätte ist der Kontakt zu den überlagernden sedimentären
Dachgesteinsschollen gut aufgeschlossen und zeigt einen großen, ~10 m dicken,
mikrogranitischen Sill, der die überlagernden Sedimente durchschlägt (Audétat et
al., 2000).
The New Hope mine
Die New Hope mine wurde auf einer Reihe von Quarzgängen und Quarz-TopasGreisen errichtet. Diese Gänge und Greisen erstrecken sich entlang des
Kontaktbereiches des Mole Granite mit den sedimentären Dachgesteinsschollen
Aus diesen Greisen und Gängen wurden insgesamt ~ 270 t Wolframit mit einem
Erzgehalt von etwa 0,5 wt% an reinem Wolfram gefördert (Audétat et al., 2000).
Unbenannte Bi-Au Lagerstätte
Am Südwestrand der sedimentären Dachgesteinsschollen wurden einige QuarzTopas-Greisen auf Grund von Au und Bi abgebaut. Der Erzgehalt dieser
Lagerstätten beträgt 30-120 g/t Au und 3 wt% Bi (Audétat, 1999). Die
Mineralisation ist mit bismutreichen Quarzadern verbunden. Einige Hohlräume in
diesen Gängen beinhalten Rauchquarzkristalle und leicht bläuliche Topaskristalle
mit einer Länge von 2 cm. Gold tritt als winziger Einschluss (<0.5 mm) innerhalb
des Bismut auf, hinweisend darauf, dass dieses Gold ursprünglich darin gelöst
wurde (nach Audétat, 1999).
Ag- und Cu- Lagerstätten
Collison’s Silver mine (auch Webb’s Silver mine)
In den frühen 1880`er bis 1990 stellte die Collison’s Silver mine einen der
wichtigsten Silberproduzenten in dem Gebiet New England dar. Insgesamt
konnten 50.000 t Erz gefördert werden, von denen 2.000 t an Reingut gewonnen
wurden, mit einem Durchschnittsgehalt von 0,34 wt% Silber, 7 wt% Blei, 4 wt%
Kupfer, 13 wt% Zink, 9,5 wt% Arsen und 7,5 wt% Antimon (Audétat, 1999). Die
Oberflächenmineralisation dieser Lagerstätte beschränkt sich auf einige wenige
Aufschlüsse von stark silifizierten Mudstones. Mineralisierte Lagergänge
beinhalten hochwertige Erze mit nur geringen Mengen an Ganggesteinen. Das Erz
besteht aus Sphalerit (47%), Arsenopyrit (17%), Tetrahedrit (14%), Chalkopyrit
(11%) und Galenit ( 10%), mit geringen Mengen an Stannin, Cubanit, Covellin,
Bournonit, Kassiterit und Chalkosin (Audétat, 1999).
Der Mole Granite in NSW
Reid’s Copper Mine
Die Reid’s Copper mine ist ein kleiner Erzgang, der sich in der Nähe der
Collison’s Silver mine befindet. Das Erz besteht hauptsächlich aus Chalkopyrit,
Bornit und Covellin und tritt als feine Einsprengungen in alterierten
Nebengesteinen auf. Andere Minerale, die in dieser Lokalität gefunden wurden,
beinhalten Arsenopyrit, Pyrit, Kassiterit, Chlorit und Galenit (Audétat, 1999).
Metallzonierung und hydrothermale Entwicklung des
Mole Granite
Informationen zu der hydrothermalen Entwicklung des Mole Granite werden
durch die Untersuchungen von Fluideinschlüssen gewonnen.
Mittels bestimmter Untersuchungsmethoden erhält man Informationen über die
chemische und physikalische Entwicklung der Fluide, wodurch man auf den
Mechanismus der Erzausfällung schließen kann. Bei den Sn- und W- dominierten
Lagerstätten wird die Erzausfällung durch eine Vermischung des aufsteigenden
magmatischen Fluids mit meteorischem Wasser ausgelöst. Der Gehalt an Zinn und
Wolfram in dem magmatischen Fluid wirkt sich dabei auf das Sn/W- Verhältnis
der Lagerstätte aus. Sn-reiche Fluide führen zu Sn-reichen Vererzungen und Wreiche Vererzungen resultieren demnach aus W-reichen Fluiden. Dieses Prinzip
gilt jedoch nicht für die Verteilung der unedlen Metalle wie Pb, Zn, Cu, As, Ag,
da diese zwar mit dem selben Fluid transportiert werden, doch trotz der um ein
Vielfaches höheren Konzentration nicht zusammen mit Sn und W ausgefällt
werden. Nach weiterer Abkühlung werden die unedlen Metalle aus dem
Fluidgemisch ausgefällt, was erst nach dessen Aufstieg in die kühleren Regionen
der überlagernden Nebengesteine der Fall ist. Dies erklärt die Tatsache, warum
unedle Metalllagerstätten vorwiegend in den sedimentären Nebengesteinen des
Mole Granite zu finden sind (nach Audétat, 1999).
Die hydrothermale Entwicklung des Mole Granite soll an dem folgenden
Modell (Fig. 6), aufgestellt von Audétat et al. verdeutlicht werden.
Kurz nach der Bildung des porphyrischen Nebengesteins entwickeln sich in
dem festen Gesteinsbereich Klüfte. Von der Kristallisationsschmelze entmischte
Wasser- und Dampfphasen steigen entlang dieser Klüfte auf, vermischen sich mit
dem erhitzten meteorischem Wasser und zirkulieren in den oberen Bereichen des
Granits. Die relativ hohen Temperaturen des meteorischen Wassers
(wahrscheinlich > 300°C) erklären, warum nur Sn und W, aber wenig oder keine
unedlen Metalle am Ort der Fluidvermischung ausgefällt werden. Um diese
unedlen Metalle auszufällen, werden kühlere Temperaturen benötigt. Ein weiterer
Aufstieg der Fluidmischung in kältere Nebengesteine, führt zu weiteren
Abkühlungen des Fluids, resultierend in der Ausfällung der unedlen Metalle in
den oberen Bereichen der Gangsysteme. Schwefel, der für die Sulfidausfällung
benötigt wird, kann zum Teil H2S von magmatischen Dampf sein, das in niedrig-
Iris Wunderlich
salinarem Niederschlagswasser kondensiert, allerdings an δ34S- verarmten
Schwefel von den Metasedimenten beinhaltet.
In einem späteren Stadium (Fig. 6b) steigen die magmatischen Fluide noch
durch das rechte Gangsystem. Im Gegensatz dazu ist das linke Gangsystem
hinsichtlich weiter Einträge an magmatischen Fluiden verschlossen.
Quarzkristalle, die in dem Bereich der W-Mineralisationen im linken Gangsystem
wachsen, verzeichnen deshalb eine vollständige Verdünnungsabfolge, ohne jemals
das Stadium der Unedelmetallausfällung zu erreichen, wohingegen das rechte
Gangsystem typische Charakteristika von Teleskoping-Lagerstätten ausbildet, d.h.
niedrig temperierte unedle Sulfidmetalle überprägen ein früheres Stadium von Sn/W-Mineralisation. Während des gesamten Prozesses verursacht die Trennung von
Wasser- und Dampfphase eine selektive Anreicherung von Cu, B, Li, As (±S, Ag,
La) in der magmatischen Dampfphase, welche in niedrig- salinaren meteorischen
Wässern kondensierten, die in den oberen Bereichen des Granits zirkulieren.
Fig.6. Model of the fluid evolution in the Mole Granite (Audétat et al., 2000).
Der Mole Granite in NSW
Schlussfolgerung
Die New England area im Norden von New South Wales stellt vor allem in der
Nähe von Emmaville und Torrington eine bedeutend Zinnproduktionsregion dar.
Gegenwärtig ist die Zinnförderung in diesem Gebiet gering, im Mole Granite zum
Beispiel wird kein Erz mehr gefördert, jedoch beinhaltet das Gebiet noch
zahlreiche gangartige Zinnlagerstätten. Da mehr als die Hälfte des Mole Granite
noch nicht aufgeschlossen ist, kann man davon ausgehen, dass noch immer
Potential an Zinn in dem Mole Granite und vor allem in der New England area
vorhanden ist.
References
Audétat, A, Günther, D, Heinrich, C. A. (2000) Causes for LargeScale Metal Zonation around Mineralized Plutons: Fluid Inclusion LA-ICP-MS
Evidence from the Mole Granite. Economic Geology v. 95
Audétat, A (1999) The magmatic-hydrothermal evolution of the Sn-W
mineralized Mole Granite
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