Mineralization and paleofluids in the vicinity of the Upper Rhine Graben
Final Report Abstract
Im Zuge des Projektes wurden neben den oben erwähnten Hauptfragestellungen eine Vielzahl an weiteren Themen erarbeitet. Die wichtigsten Forschungsresultate sind: Die variable Mineralogie innerhalb eines Lagerstättenbezirks wie dem Schwarzwald kann mit einem Multi-Aquifer-Fluidmischungsprozess hinreichend gut erklärt werden. Die Aquifere, die an der Mischung und Erzbildung beteiligt sind, verändern sich durch Fluid-Gesteins-Wechselwirkungen chemisch über die Zeit und sind daher (chemisch, nicht notwendigerweise physikalisch!) instabil. Es sind für die Genese der Erzgänge verschiedene Aquifere vonnöten, die sich chemisch und physikalisch unterscheiden müssen. Die für die Erzgangbildung wichtigsten Aquifere sind das kristalline Grundgebirge und der Evaporithorizont des Mittleren Muschelkalkes. Mittels der Fluidchemie von Erzgängen kann man Aussagen treffen über die Beschaffenheit bereits erodierter Deckgebirgslithologien. Neue thermodynamische Modelle wurden entwickelt, um Sulfat-Laugen in Fluideinschlüssen quantifizieren zu können. Geochemische Modellierungen legen nahe, dass alle untersuchten Aquifere zu oxidiert sind, um Sulfide zu fällen, was die notwendige Beteiligung eines Reduktionsmittels bei der Fluidmischung belegt. Basierend auf LA-ICPMS-Daten von einzelnen Fluideinschlüssen konnte mittels Diffusionsmodellen gezeigt werden, dass es sich bei der Gangbildung um zahlreiche extrem kurze Fluidmischungspulse handelt, welche binnen Sekunden und Minuten eine Quarzgeneration bilden können. Anhand von Rb/Cs Verhältnissen der hydrothermalen Fluide konnte gezeigt werden, dass der Metallgehalt der Fluide in den Wurzelzonen hydrothermaler Gänge davon abhängt, ob Wegsamkeiten neu geöffnet werden oder alte und vertonte Wegsamkeiten reaktiviert werden. Ich betrachte das Projekt damit als erfolgreich durchgeführt, zumal das für den Schwarzwald vorgeschlagene Modell der Multi-Komponenten Fluidmischung Lehrbuchcharakter hat.
Publications
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(2015): Exploration of hydrothermal Carbonate Magnesium isotop signatures as Tracers for Continental fluid aquifers, Schwarzwald mining district, SW Germany. Chemical Geology 400, 87-105
Walter, B.F., Immenhauser, A., Geske, A. and Markl, G.
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(2016): Long-term chemical Evolution and modification of Continental Basement brines - a field study from the Schwarzwald, SW Germany. Geofluids
Walter, B.F., Burisch, M. and Markl, G.
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(2016): Tracing fluid migration pathways in root zone below unconformity-related hydrothermal veins: Insights from trace element systematics of individual fluid inclusions. Chemical Geology 429, 44-50
Burisch, M., Walter, B.F., Wälle, M. and Markl, G.
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(2017): Major element composition of fluid inclusions from hydrothermal vein-type deposits record eroded sedimentary Units in the Schwarzwald district, SW Germany. Mineralium Deposita 52(8), 1191-1204
Walter, B.F., Burisch, M., Marks, M.A.W. and Markl, G.
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(2017): Sulfate brines in fluid inclusions of hydrothermal veins: Compositional determinations in the system H2O-Na-Ca-Cl-SO4. Geochimica et Cosmocimica Acta, 209, 184-203
Walter, B.F., Steele-MacInnis, M. and Markl, G.
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(2018): Late-stage anhydrite-gypsumsiderite-dolomite-calcite assemblages record the transition from a deep to a shallow hydrothermal system in the Schwarzwald mining district, SW Germany. Geochimica and Cosmochimica Acta 223, 259-278
Burisch, M., Walter, B.F., Gerdes, A., Lanz, M. and Markl, G.
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(2018): Multi-reservoir fluid mixing processes in rift-related hydrothermal veins, Schwarzwald, SW-Germany. Journal of Geochemical Exploration 186, 158-186
Walter, B.F., Burisch, M., Fusswinkel, T., Marks, M.A.W., Steele-MacInnis, M., Wälle, M., Apukhtina, O. and Markl, G.
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(2018): The connection between hydrothermal fluids, mineralization, tectonics and magmatism in a continental rift setting: fluorite Sm-Nd and hematite and carbonates U-Pb geochronology from the Rhinegraben in SW Germany. Geochimica et Cosmochimica Acta 240, 11-42
Walter, B.F., Gerdes, A., Kleinhanns, I. C., Dunkl, I., von Eynatten, H., Kreissl, S. and Markl, G.
