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Der Erzhorizont liegt konkordant (d.h. als schichtparallele Sedimenteinlagerung) am Top des unteren Quintnerkalkes unmittelbar unter dem Plattenkalk mitten in der Quinten-Formation . Er beinhaltet 2 Erzkörper die stratigraphisch von einander getrennt sind: Das Gonzenlager (mit Tschuggenlager) und das Valenalager (siehe schematischer Querschnitt - unten). Das Gonzenlager liegt unmittelbar unter dem Plattenkalk, das Valenalager etwa 5-8m unterhalb des Gonzenlagers innerhalb des Unteren Quintnerkalkes. Für den Abbau eignete sich nur das Gonzenlager, welches als am weitesten ausgedehntes Lager (ca. 1,5 x 2,5km) Mächtigkeiten von bis zu 2m erreicht, während das Valenalager meistens nur Melierterz (eisenführender Kalk) enthält, aber auch massives Roteisenerz bis 1m Mächtigkeit enthalten kann. Es wurde nach der Valenaruns benannt, die am Ghudleten Gonzen nach Süden hinunter zieht und wo beide (melierten) Erzkörper nebeneinander aufgeschlossen sind. Das Tschuggenlager liegt stratigraphisch auf derselben Höhe wie das Gonzenlager und bildet an der Oberfläche am aufsteigenden Schenkel der Tschuggen-Schuppe ein isoliertes Erzvorkommen. Es ist wahrscheinlich im Bergesinnern via Melierterz mit dem Gonzenhauptlager verbunden. Die Aufschlussverhältnisse im Berg sind da nicht eindeutig.
Oberflächen-Aufschlüsse
Verfolgt man den Erzhorizont im Seeztal von Norden nach Süden, so erkennt man mit dem Feldstecher in der Mitte der Tschuggen-Schuppe einen ersten massiven Erzkörper von etwa 100m Länge, unzugänglich in der Steilwand. Dieser Erzkörper verkalkt nach SE rasch vollständig. Kurz vor dem Pflastertobel erkennt man wieder erste Flecken von Melierterz, welches durch die Runse weiter am Ghudleten Gonzen entlang zur Valenaruns zieht. Hier in der Ghudlet-Gonzen-Synklinale findet sich neben dem Hauptlager auch das bereits erwähnte Valena-Lager. Beide ziehen steilstehend nach NE weiter Richtung Follaplatte, wobei sich langsam massives Eisenerz einschaltet. Nach dem Folla-Bruch finden sich in der Grube III und beim Abliswerk die ersten alten Schürfstellen, unmittelbar unter der Gonzen-Überschiebung. Einige hundert Meter weiter oben in der Rinne des Folla-Bruches zwischen dem „Grossen Daumen“ und dem Gonzengipfel, finden sich die ersten Erzvorkommen über der Überschiebung. Auf der SW-Seite des Bruches finden sich nur einzelne Erzfragmente, während auf der NE-Seite in der Grube IV Erz abgebaut wurde. Die komplizierten Verhältnisse in der Nähe der Überschiebung werden im Kapitel Bergwerk näher erläutert. Oberhalb der Grube IV findet sich auf einem kurzen Abschnitt ausschliesslich Melierterz, was den nahen Rand des Erzvorkommens andeutet. Im Streichen der Schichten zieht der Erzhorizont weiter nach NE zu den beiden Gruben II und I, deren Eingänge links und rechts der Grube II-Bruches liegen. Nach dem (oberen) Eingang zur Grube I verkalkt das Erz rasch und endgültig in Richtung Südost.
Mineralogie
Im Rahmen seiner Dissertation hat der Bergwerksgeologe W. EPPRECHT 1943 das Gonzenerz intensiv untersucht. Wir verweisen deshalb für eingehendere Betrachtungen an dieser Stelle auf diese Arbeit und beschränken uns auf eine Kurzbeschreibung der Erztypen und der Erzminerale.
Grundsätzlich lassen sich folgende Erztypen unterscheiden:
Der Chemismus der Erze ist im Fe-Mn-X-Diagramm (Abbildung unten, nach EPPRECHT, 1946) eingetragen. Es zeigt, dass die Eisen- und Manganerze deutlich verschiedene Felder belegen. Die Roteisenerze enthalten praktisch kein Mangan, während de Mn-Erze nur geringen Gehalt an Fe aufweisen. Einzig die Fe-Mn-Erze nehmen untergeordnet eine Zwischenstellung ein.
Aber nicht nur mineralogisch, sondern auch räumlich liegt das Fe und Mn klar von einander getrennt vor. Die Manganerze bilden im Gonzenerzkörper zwei unregelmässige, langgezogene Einlagerungen, die im Bereich des Gonzen-Scheitels liegen (siehe Abbildung unten). Den Bergwerksplänen ist zu entnehmen, dass auch im Bereich des Tschuggenlagers Manganerz gefunden wurde, während im Bereich der Mulde und des Steillagers ausschliesslich Eisenerz vorliegt. Das Fe-Mn-Erz bildet stets die Übergangszone zwischen dem Roteisenerz und dem Manganerz, so dass diese durchwegs klar voneinander getrennt vorliegen.
Genese
Durch die konkordante Einlagerung und den seitlich graduellen Übergang in den Unteren Quintnerkalk sind die Erzlager eindeutig sedimentäre Ablagerungen, welche auf der Schelfplattform ausgefällt wurden.
H.-R. PFEIFER (1988) hat das Erz auf seine Genese hin untersucht. Mittels Gesamtgesteins- und Isotopenanalysen hat er zeigen können, dass dem Gonzenerz einen hydrothermalen Ursprung zugewiesen werden kann, wie dies bereits EPPRECHT (1944) vermutet hat. Die Gesamtgesteinszusammensetzung zeigt sehr hohe Werte an Fe und Mn, sowie erhöhte Werte an SiO2 und Ba, jedoch geringen Gehalt an Al, Ni, Cu, Co, Spurenelementen und seltenen Erden, wie sie typisch für rezente submarine, hydrothermale Sedimentablagerungen sind. Ein authigener Niederschlag aus dem Meerwasser kann ausgeschlossen werden. Die Zusammensetzung der Mn-Erze lässt auch eine diagenetische Bildung als möglich erscheinen.
Die durchwegs recht konstanten Delta18O-Werte zeigen gleichbleibende Temperaturverhältnisse vor, während und nach der Erzausfällung an. Delta13C-Werte weisen auf eine Quelle mit leichten C12-Isotopen hin, wie sie entstehen könnten, wenn ein aufsteigendes Fluid mit granitischem Grundgebirge interagiert.
Wie lässt sich also die Genese des Gonzenerzes vorstellen?
Zur Zeit, als das Gonzenerz abgelagert wurde, bildete der helvetische Schelf einen passiven Kontinentalrand. Da die Ausrichtung des Erzhorizontes ein deutliches SW-NE-Streichen aufweist, das besonders gut an den beiden Mn-Erz-Zügen im Gonzen-Scheitel erkennbar ist, muss während der Ablagerung eine in diese Richtung weisende, submarine Senke vorgelegen haben, wie sie entlang einer synsedimentären Abschiebung entstehen würde. Man stellt sich nun vor, dass entlang einer solchen listrischen Abschiebung hydrothermale, saure, oxidierende, CO2–reiche und Fe-, Mn- und Si-haltige Wässer aus dem varistischen Grundgebirge emporkommen konnten. Ähnlich heutigen „Black Smockern“ (welche jedoch sulfidisch sind) wurden in der alkalischen Umgebung des Meerwassers Eisenhydroxide ausgefällt, welche rasch in Hämatit, ev. vereinzelt unter reduzierenden Bedingungen auch in Magnetit, übergingen. Rhodochrosit und Hausmannit sind ebenfalls aus einer wässerigen Ausfällung entstanden. Die heutige klare Abtrennung zwischen Mn- und Fe-Erz lässt sich dadurch erklären, dass bei oxidierenden Bedingungen die beiden Metalle getrennt ausgeschieden wurden. Dabei fiel zuerst alles Eisen als Oxid oder Hydroxid und gleichzeitig viel SiO2 und P2O5 aus. Die so an Eisen verarmte Lösungen bewirkten später die Manganoxid-Ausfällung.
Während der Diagenese bewirkten vermehrt reduzierende Lösungen verschiedene Mineralverdrängungen. So ist im Anschliff erkennbar, dass der Magnetit den Hämatit verdrängt hat, dies insbesondere in der Nähe von Klüften in der die Lösungen zirkuliert haben. Die oft starke Pyritisierung (bis mehrere Kubikmeter Pyrit-Anhäufungen) in der nähe dieser Klüfte zeigt an, dass es sich wahrscheinlich um stark H2S-haltige Fluide gehandelt hat. Inwiefern der Schwefelgas-Austritt in der Sohle 500 des Bergwerkes einen Zusammenhang mit der Pyritisierung hat, ist nicht bekannt. Analog zu den Eisenmineralien wurde in den Manganerzen Hausmannit von Rhodochrosit überwachsen. Die durchgehend im Mn-Karbonat eingebetteten Manganositkristalle (MnO) weisen zonare Internstrukturen auf, die aufzeigen, dass die Zusammensetzung der Fluide gewissen Schwankungen unterworfen waren. Beim Fe-Mn-Erz scheint es sich um ein Produkt aus der Reaktionszone zwischen dem massiven Roteisen- und dem Manganerz zu handeln.
Wenn das Erz primär im Zusammenhang mit einer synsedimentären Abschiebung ausgeschieden wurde, so sollte dieser an der Oberfläche im Seeztal einsehbar sein. Im Bereich des Gonzens gibt es jedoch trotz guter Aufschlussverhältnisse keinen Hinweis auf einen solchen synsedimentären Bruch. Erst an der Stirn der Tschuggen-Schuppe, beobachten wir, im Vergleich zur Vorderspina-Schuppe, einen abrupten, massiven Mächtigkeitssprung des Plattenkalkes. Deshalb liegt die Vermutung nahe, dass es der hier synsedimentär aktive Bruch war, welcher den hydrothermalen Lösungen den Aufstieg ermöglichte und welcher (wir greifen nun ein wenig vor) später als Tschuggen-Überschiebung reaktiviert wurde. Die durch diese Abschiebung bedingte Mächtigkeitsänderungen zeigen sich bereits deutlich in der Reischiben-Formation. Nicht zu sehen ist sie in der Schilt-Formation und dem Unteren Quintnerkalk, wo die Änderung sogar eher gegenläufigen Trend aufweist. Offensichtlich war die Abschiebung nach einer Zeit der Ruhe während der Ablagerung des obersten Unteren Quintnerkalkes zu neuem Leben erwacht. So bildete sich durch erste aufdringende, hydrothermale Lösungen das Valenalager. Nach einer kurzen Zeit der Beruhigung während der wiederum fossilreicher Oberer Quintnerkalk abgelagert wurde und hydrothermale Aktivität nur noch durch vereinzelt auftretende Erzschlieren angezeigt wird, kam die stärkste Aktivität mit der Ausfällung des Gonzenerzlagers. Das abrupte Ende der Erzausfällung und der gleichzeitige Beginn der Plattenkalksedimentation auf dem gesamten Gebiet des Helvetikums der Ostschweiz, zeugen von einem einschneidenden Ereignis.
Es steht fest, dass der Erzhorizont an der Tschuggen-Stirn völlig verkalkt vorliegt und das Erz in 1-2 km Entfernung in südöstlicher Richtung vom Bruch abgelagert wurde. Das bedeutet: entweder müssen die Fördergänge weiter im Bergesinnern vorzufinden sein, oder aber die im Vergleich zum Meerwasser dichteren Mn- und Fe-haltigen Erzschlämme lagerten sich in einiger Distanz von der Förderquelle in einer seichten Senke ab, welche sich infolge der reaktivierten Abschiebung über dem abgesackten südöstlichen Teilstück ergeben hat. Eine leichte Schleppung an der Überschiebung kann diese Senke etwas vom Bruch weggebracht haben. Neben den topographischen Verhältnissen haben sicherlich die herrschenden Strömungsverhältnisse einen grossen Einfluss auf die Ausdehnung des Erzes gehabt und weitgehend das heute vorliegende Verteilungsmuster des Gonzenerzes innerhalb des Erzhorizontes mitbestimmt.
Diplom - Sargans
Geologie
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