Die Kluft und Schlottencalcite der VHMS Lagerstätte Elbingeröder Komplex
bei Elbingerode im Harz / Sachsen Anhalt in Deutschland

 

Vorwort

Elbingerode ist eine kleine Stadt im Landkreis Harz des Bundeslandes Sachsen Anhalt in Deutschland. Die Landschaft um Elbingerode ist geprägt durch ausgedehnte plateauartige Flächen, die sogenannten „Elbingeröder Hochflächen“. In diversen Steinbrüchen der Region werden sehr reine Devonische Massenkalke gebrochen und zu verschiedenen Produkten verarbeitet. Elbingerode selber befindet sich zentral im nördlichen Teil des Harzes, östlich des Brockenmassivs. In der Vergangenheit bestand hier ein Bergbau auf Eisenerz, deren letztes Zeugnis, die Schwefelkiesgrube „Einheit“ Anfang der 90er Jahre geschlossen und verwahrt wurde. Heute zeugen nur noch zwei Besucherbergwerke, die Grube „Büchenberg“ und die Grube „Drei Krohnen Ehrt“, vom einstigen Bergbau. Weitere Zeitzeugen des vergangenen Bergbaus sind die Mineralien die der einstigen Schwefelkiesgrube „Einheit“ entstammen, sich aber meist nur in lokalen Mineraliensammlungen wiederfinden. Trotz der Schönheit der dort gefundenen Calcite, haben diese meist nicht mehr als lokale Bedeutung erlangt. Auch waren die ausgebrachten Mengen an sammelwürdigen Calcitstufen zu gering um Bedeutung über die regionalen Grenzen hinaus zu bekommen. Aber genau deshalb möchte ich mit dem Artikel, diese interessante klassische Lokalität vorstellen, dabei aber nur Bezug auf die dort gefundenen Calcite nehmen.

 

 

Geologie und Lagerstätte

Eine fazielle Sonderentwicklung innerhalb der Blankenburger Faltenzone stellt der Elbingeröder Komplex dar. Seine Sonderentwicklung begann bereits im Eifelium (Mitteldevon) mit dem schichtweisen Aufbau von bis zu 1000m mächtigen Schalsteinformationen, ein submarin hydrothermal/metasomatisch umgewandelter Alkali-Trachyt , aus Diabasen, Spiliten, Keratophyre, Mikrosyeniten und Vulkanoklastika. Das Ergebnis dieser Entwicklung waren dann vier Stratovulkane die heute das Liegende des Elbingeröder Komplex bilden. Die oben aufgeführte Entwicklung ist als eine Vorphase anzusehen und dauerte bis in das untere Givetium an.Während

vulkanischer Ruhephasen kam es an den Flanken der Vulkane durch submarin hydrothermal exhalative Aktivität zur Ablagerung oxidischer (Hämatit-Magnetit, ähnlich der Eisenvorkommen des Lahn-Dill Gebiets), karbonatischer und sufidischer Eisenerze (der Pyrit als teils massive Sulfidkörper, entspricht dem VHMS Lagerstättentyp, d.h. volcanic-hosted massive sulphide deposits).
Lokal werden wahrscheinlich hydrothermale Quellen im Kernbereich des Elbingeröder Komlexes ganz andere Bedingungen geschaffen haben. Über sogenannte „Black Smoker“ kamen bis zu 400°C heiße Solen aus dem inneren des Vulkangesteins über Spalten und Risse nach oben und trafen auf das kühlere Meerwasser. Mengen von Sedimenten aus der Tiefe, sowie schon einmal abgelagertes Eisenoxyd und Schwefel fällten aus und wurden so lagenweise über die gesamte Mulde verteilt. Durch einen gleichlaufenden biogenen Prozess, wurde der vorhandene Schwefelwasserstoff, der durch Zersetzung von Proteinen entstand, durch Schwefelbakterien umgewandelt zu elementarem Schwefel. Durch chemische Reaktion wiederum entstand aus dem Eisen und dem Schwefel der Pyrit, der diese Lagerstätte mit bildete. Diese Ablagerungen waren später der Grund für zahlreiche bergbauliche Aktivitäten. Bekannte historische Bergwerke waren Braune Sumpf, Großer Graben (Grube Einheit) und Büchenberg.
Mit Ende des 2/3 des Givetium zu Beginn des Frasnium kam es zum Abklingen der vulkanischen Aktivitäten. Korallen, Stromatoporen, Kalkalgen, Brachiopoden fingen an über den Vulkankomplex ein Atoll (Riff) aufzubauen. Das 81 km² große Stromatoporen-Korallen Kalkalgenriff ist als ein isoliertes devonisches Geosynklinalriff im Rheinischen Trog anzusehen. Die Sedimentation ( Hauptphase ) begann während der vulkanische Ruhephase mit ihren hydrotermalen Aktivitäten, an deren Ende dann bis zu 600m reiner Devonischer Massenkalk (95% CaCO3) stand. Mit dem Riffwachstum kam es gleichzeitig zur Frühdiagnese, die unter geringer Sedimentbedeckung ablief und mit deren Ende abgeschlossen war. Zu dieser Zeit unterlagen die Kalke des Riffes intensiven Zementations und Umkristallisationsprozessen, die zu einer fast vollständigen Schließung der Primärporen führten. Der Restporenraum wurde zu einem späteren Zeitraum durch Blockzemente ( spätdiagenetisch ) geschlossen. Bis in das oberste Frasnium (Oberdevon) hinein reichen die Ablagerungen der Elbingeröder Riffkalk-Formation, die sich nochmals in drei kleinere Phasen unterteilen, die Atoll, Kappen und die Demergrenzphase, auf die ich hier aber nicht näher eingehen möchte.
Im Oberdevon kam es durch tektonische Beanspruchung zu Kluftbildungen im Riffkalk, wobei die entstandenen Klüfte teils mit Kalkschlamm gefüllt wurden, es kam zur Entstehung der Neptunischen Gänge.Die Elbingeröder Bundschiefer und Cephalopodenkalk Formation stellt die sogenannte Nachphase der Karbonatbildung dar. Während des Unter und Oberkarbon kam es zur Absenkung des Riffes, was mit einer Temperaturzunahme einherging. Es erfolgte eine Rekristallisation der Karbonatstrukturen und die Bildung authogener Quarze. Im Zuge der variszischen Gebirgsfaltung wurden die Riffkalke in ihrer kristallinen Struktur gestört und rekristallisierten wieder, entstandene Klüfte wurden wieder mit Calcit, Siderit, Tonmineralien und Quarzen ausgefüllt. Vor etwa 70 Millionen Jahren, zur Zeit der Oberkreide, begann die Heraushebung des Harzes zu einem Gebirge, diese war an die tektonischen Schwächezonen gebunden. Auch der Elbingeröder Komplex wurde emporgehoben, dabei kam es zu einer ausgeprägten Kluftbildung. Das „Kluftsystem“ war eine gute Voraussetzung für die langsam erfolgende Tiefenverkarstung des Massenkalkes unter subaerischen Bedingungen. Mit der Hebung des Elbingeröder Komplexes nahm die Verkarstung zu, welche dann enorme Tiefen erreichte. Dabei entstanden in diesen Hohlräumen (Schlotten) nur in größerer Tiefe, die für Elbingerode bekannten und beliebten Calcite. Durch den Bergbau auf Pyrit (Grube „Einheit“) wurden im Bereich des hängenden Kalkgesteins immer mal wieder Karsthohlräume (Schlotten) angefahren, die jeweils unterschiedliche Kristallformen des Calcit zeigten. Aber auch in den Klüften des Vulkangesteins und anderer paläozoischen Gesteine wurden Calcite geborgen, diese unterscheiden sich aber von denen aus den Schlotten. So steht die Vielfalt der Kristallformen des Calcits von Elbingerode denen von St. Andreasberg in nichts nach.

 

Die Calcite der Klüfte

Die sogenannten Kluft-Calcite sind weitaus früher entstanden als die Schlottencalcite, der Zeitraum ihrer Entstehung dürfte sicher weit vor der Kreidezeit liegen und ist auf eine der vielen früheren tektonischen Beanspruchungen des Gebirges zurückzuführen. Sie kamen anders als die Schlotten-Calcite nicht in Auslaugungshohlräumen vor, sondern in durch tektonische Beanspruchung entstandenen Klüften (Spalten), die aber auch recht groß werden konnten. Zeitgleich entstanden im Harz die Schwerspat und Fluoritgänge. Die Kluftcalcite traten in den Bereichen des Kalkgesteins, den vulkanischen Gestein sowie auch den Porphyrgängen auf. Schon ihre Kristallform weicht von denen der Schlottencalcite erheblich ab, so traten da flache Rhomboeder mit Basispinakoid, hexagonales Prisma der 2. Stellung, steile Skalenoeder mit Rhombenflächen und Pinakoide auf. Die Kristalle waren meist farblos bis milchig-weiß und halbdurchscheinend. Auch die Bildungsbedingungen waren anders als von denen der Schlotten-Calcite. Sie haben sich bei epithermalen (bis max. 200°C) Bedingungen in der Lösung gebildet. Ihr Mangangehalt liegt bei unter 2% (18000 ppm), ihre Lumineszenz, bedingt durch das Mangan, ist rosa.

Klufttyp:
größe der Kluft:
Abbau:
Bemerkungen & Kristallform:
Spurenelement Mn in ppm
Spurenelement Cu in ppm
Spurenelement Ni in ppm
Lumineszens:
Bildungstemperatur:
"Einheit" ~0,2m²   Rhomboeder (X-0112) bis 5cm,zonarer Aufbau der XX, 9500 5 -- rosa epithermal bis ca. 200°
"Südfeld" ~0,2m²   XX vom Typ Freiberg (X-0112,9091) 18000 7 -- rosa epithermal bis ca. 200°
"Braunesumpf" ~1,5m²   gedrungene XX,milchig bis trübe Rhomboeder,XX ca. 1-2 cm groß,(X-0112,0991) 20000 9 46 rosa epithermal bis ca. 200°
"Büchenberg" ~0,75 bis 1,5 m²   raue, Parkettierte Oberfläche der XX durch Fehler im X,flache Rhomboeder,(X-0112) 18000 8 15 rosa epithermal bis ca. 200°
"Weißkopf" ~0,5 bis 1,5 m²   steile Skalenoeder mit Pinacoider Endfläche,durchscheinende bis milchig trübe XX mit weißer Pinacoider Endfläche,nur zwei Zwillinge bekannt geworden 18000 11 -- rosa epithermal ca.
150° bis 250°

 

Die Schlotten und ihre Calcite

Ihre Bildung muss mit der Entstehung der Schlotten in der Zeit der Oberkreide begonnen haben. In dieser Zeit kam es zu einer tiefen Verkarstung des herausgehobenen Gebirges, wie oben schon erwähnt. Die Schlotten-Calcite des Elbingeröder Komplexes traten ausschließlich im Tiefenkarst bis auf 250m auf. So kamen die Calcite in Auslaugungshohlräumen bis zu 300 m³ Rauminhalt vor, wo ganze Wände mit Kristallen von bis zu 20 cm Größe besetzt waren. Das Kristallwachstum wurde oft unterbrochen, was sehr schön an den Versetzungen, Zepterbildungen und auch Phantombildungen zu sehen ist. Auch konnten sogenannte Wasserstände, ähnlich der Wasserstände vom Iberg bei Bad Grund, in den Schlotten beobachtet werden. Die Entstehung dieser Calcite in Karsthohlräumen deutet auf eine supergene, sehr niedrige Bildungstemperatur hin, wahrscheinlich um die ca. 30°C. Die extreme Formenvielfalt der Schlotten-Calcite täuscht darüber hinweg, dass es sich im Grunde nur um sehr wenige Grundformen handelt. Bei den Formen handelt es sich um Rhomboeder und Skalenoeder. Wobei es, außer der Temperatur, noch einige Parameter mehr gibt, die zu diesen teils sehr flächenreichen Calciten geführt haben könnten , wie zB. ph-Wert, Ca- und CO2 Sättigung, Druck, Zusammensetzung der Lösung usw. Die Schlotten-Calcite lumineszieren unter UV-Licht nur sehr schwach bis gar nicht, was auf sehr geringe Spurenelementanteile zurückzuführen ist, somit lassen sie sich sehr schön von den Kluft-Calciten unterscheiden.

Schlotte:
größe der Schlotte:
Abbau:
Bemerkungen & Kristallform:
Spurenelement Mn in ppm
Spurenelement Cu in ppm
Spurenelement Ni in ppm
Lumineszens:
Bildungstemperatur:
1 1x1,5m 11/57 Schlotte Lehm und Eisenhydroxidgefüllt,bei den Schlottencalciten einziges Vorkommen von Pinacoiden, XX mit Siderit aufgewachsen 115 15 -- schwach bläulich-violett niedrig epithermal
~ 30°
2 1x5 m 11/57 Schlotte mit den größten XX bis ca 20cm,mehrere Generationen von XX,Phantombildung der XX,oft plattig verzerrte XX,nur wenige Twins -- 7 -- schwach bläulich-violett niedrig epithermal
~ 30°
3 1,5x3m 11/57 sehr flächenreiche XX,fast einheitliche größe der XX (3-4cm) selten größer,Butterflytwins recht häufig -- 7 -- schwach bläulich-violett niedrig epithermal
~ 30°
4 0,5x2m Weststr.
7/80
XX mit ausgeprägten dreieckigen Querschnitt und deutlicher Streifung auf den Rhombenflächen,XX-größe durchnittlich 2cm selten größer bis max.4cm,Twins sehr selten,am Schlottenboden traten Zeptercalcite auf 680 4 -- schwach bläulich-violett niedrig epithermal
~ 30°
5 1x1,5m 11/57 mit kleinen Markasitkörnchen auf den XX als letzte Bildung,XX bis etwa 3cm groß 155 52 54 schwach bläulich-violett niedrig epithermal
~ 30°
6 1x4 m 11/57 stark angelaugte XXflächen,diese Schlotte war weitestgehend mit Keratophyr zugesetzt 120 6 11 schwach bläulich-violett niedrig epithermal
~ 30°


Eine kleine Auswahl der schönsten Schlotten und Kluftcalcite von der ehemaligen
Schwefelkiesgrube "Einheit" aus der Lagerstättensammlung H.Schaarschmidt

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Literatur:
-Scheffler,H. & Thalheim,K. (1982). Ein Vergleich der Schlottencalcite aus der Grube "Einheit" bei Elbingerode. Fundgrube, Bd.2, S.41.
-Schaarschmidt,H. (2003). Schöne Calcitkristalle und interessante Begleitmineralien aus Elbingerode im Harz. Lapis, Jg.28, Nr.2, S.13-20.

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