Geologie

Der Steirische Erzberg ist der größte Erztagebau Mitteleuropas und die größte Sideritlagerstätte der Welt. Das Wertmineral ist ein karbonatisches Eisenerz (Eisenspat, Siderit), das in stark wechselnder Intensität mit einem Eisen-Magnesium-Karbonat, dem Ankerit – der Bergmann spricht von „Rohwand“ – verwachsen ist.

Die Frage der geologischen Entstehung des Steirischen Erzberges ist auch heute noch umstritten. Neuere Untersuchungen weisen auf eine Auslaugung der vulkanischen Basis des Erzberges durch zirkulierendes Wasser hin. Diese stark eisenhältigen Hydrothermen drangen in späterer Folge in den Karbonatkörper ein und es kam zur metasomatischen Fe-Mineralisierung. 

Die vielfältigen Verzerrungsbilder, die wir heute an den frischen Bruchwänden beobachten können, entstanden durch Reaktionen zwischen Siderit, Ankerit und Kalk im Zuge der alpidischen Gebirgsbildung.

Gesteinsbeschreibung

Erst nach den Conodontenstratigraphischen Untersuchungen von H.P. Schönlaub und G.Flajs in den 60er und 70er Jahren konnte die Stratigraphie des Eisenerzer Raums gesichert werden. Demzufolge konnte auch erst dann die Tektonik gesichert werden.

Man kann die Geologie der Lagerstätte in drei geologischen Haupteinheiten einteilen:

1. Porphyroid als geologische Unterlage (Liegendes)
2. Erzführende Formation, eigentlicher Lagerstättenbereich
3. Werfener Brekzie und Werfener Schiefer (Hangendes, Basisschichten der Nördlichen Kalkalpen)

Die Ankerite und Siderite sind großräumig mehr oder weniger lagerförmig in diese kalkige Abfolge eingeschaltet. Die Vererzung tritt wolkenförmig auf, wobei es sich um eine Verwachsung zwischen Ankeriten und Sideriten (Sideroplesiten) in stark wechselnder Intensität handelt. Reicherzkörper, also Bereiche mit hohem Siderit-Anteil, werden häufig von ärmeren Verwachsungen bis zu reinen Ankeriten umhüllt. Der direkte Kontakt von solchen Reicherzkörpern mit Kalken bildet eher die Ausnahme.

Gesteine aus dem Mitteldevon konnten nicht nachgewiesen werden; gesichertes Oberdevon ist nur in sehr kleinen Resten vorhanden, überwiegend als Kalkgeröll in unterkarbonen Kalkbrekzien. Dies zeigt, daß die Oberdevonkalke im Unterkarbon wiederaufgearbeitet wurden.

Die rein kalkige Entwicklung geht an der Wende Unterkarbon zu Oberkarbon abrupt zu Ende, worauf die Ablagerung der Zwischenschiefer folgt. Tuffe in den Zwischenschiefern sind noch nicht mit Sicherheit nachgewiesen worden.

Allgemeine Beschreibung der Gesteine

1. Porphyroid
   Submarines, vulkanisches Ergußgestein (Quarzkeratophyr), stark vergrünt. Mineralbestand: Quarz, Feldspat, Glimmer, Chlorid. Alter: Oberes Ordovizium (Caradoc Ashgill).
2. Silurkieselschiefer (Schwarzschiefer, Lydite)
   Kieselschiefer mit Kalkknollen. Alter: Silur.
3. Crinoidenkalk
   Massiger, gebankter Kalk mit Crinoiden (Seelilien) stielgliedern. Alter: Unterdevon.
4. Sauberger Kalk
   Grauer, rötlich geflammter Flaserkalk. Alter: Unterdevon.
5. Ankerit (Rohwand)
   (Ca,Mg,Fe) CO3, bis ca. 15 % Fe.
6. Siderit Ankerit Verwachsung
7. Tigererz
   Eisenspat, hellbraun und grau gebändert, aus Erzpartien im Bereich des Zwischenschiefers.
8. Schiefererz
   Verwachsung von Eisenspat mit Lagen von feinschuppigem Glimmer (Serizit).
9. Siderit (Eisenspat)
   FeCO3
10. Kernerz
    Eisenspat, von Klüften und Spalten aus teilweise limonitisiert, im Kern weitgehend unverwittert.
11. Braunerz (Blauerz)
    Durch Oxydation (Limonitisierung) aus Eisenspat entstanden; entstammt dem ‚Eisernen Hut‘ der Lagerstätte.
12. Mineralogisches Kletzenbrot
    Braunerzkomponenten, durch Kalksinter und Aragonit verkittet.
13. Zwischenschiefer
    Quarzitische Tonschiefer, hell bis dunkelgrün bzw. violett bis schwarz. Alter: Unteres/Oberes Karbon.
14. Werfener Basisbrekzie
    Meist Kalk, seltener Ankerit , Siderit und Porphyroidkomponenten in schiefrig sandiger Matrix. Alter: Oberes Perm.
15. Werfener Schiefer
    Violetter, seltener grüner Tonschiefer. Bildet das Dach der Lagerstätte und die Basis der nördlichen Kalkalpen. Alter: Permoskyth

Tektonik

Wie oben angeführt, bilden die Ergebnisse der conodontenstratigraphischen Untersuchungen die Grundlage für eine gesicherte Tektonik der Lagerstätte.

Die Lagerstätte des Erzbergs ist von verschiedenen Orogenesen betroffen worden, wobei man zwei Hauptgebirgsbildungszyklen unterscheiden kann. Erstens die ältere variszische und zweitens die jüngere alpidische Orogenese.

In der variszische Gebirgsbildung kam es zur Überschiebung zweier ursprünglich nebeneinanderliegender Karbonatschollen. Die Tonschiefer funktionierten als Gleitbahn und kamen so zwischen die beiden Schollen, Liegend- und Hangend-Scholle, zu liegen. Demzufolge sind in manchen Bereichen die Zwischenschiefer bis zu den mächtigen Lagen ausgequetscht worden. Eine tektonische Verdoppelung, d.h., ein interner Teildeckenbau entstand. Die unter- bis oberkarbonen Zwischenschiefer gehören stratigraphisch zur Liegend Scholle. Die oberpermischen Werfener Schichten überlagern transgredierend den Schollenbau und beweisen damit das voroberpermische, also variszische Alter dieser Tektonik.

Durch die alpidische Orogenese ist die gesamte Schichtfolge muldenartig um eine mit 15-30 Grad nach Nord-Nord-Ost abtauchende Achse verformt worden. Während dieser Verformung sind zahlreiche Störungen entstanden. Der Christof Hauptverwurf, Nord-Süd streichend und gegen 0st einfallend, ist die bedeutendste Störung innerhalb der Lagerstätte. Der östlich dieser Störung stehender Muldenteil ist etwa 350 m gegen Osten abgesenkt worden. Hier liegt auch die geologische Ursache für die Existenz eines Untertagebaues. Die hinter der Tagbaugrenze liegenden Reicherzkörper konnten nur grubenbaumäßig wirtschaftlich gewonnen werden. Der Grubenbetrieb wurde Anfang 1986 planmäßig ausgeerzt.

Der steilstehende Vordernberger Saigerverwurf bewirkt nur im nördlichen Tagbaugebiet eine bedeutendere Blattverschiebung. Weiter gibt es eine kleinräumige, starke Zerstückelung und Versetzung um Meterbeträge entlang staffelförmiger Kluftsysteme subparallel zum Christof Hauptverwurf bzw. in Richtung zur Hauptdeformationsachse. Die Kontaktzone der Werfener Schichten zur erzführenden Formation ist in manchen Bereichen stark tektonisiert. In solchen Fällen ist die Basisbrekzie stark geschiefert und verfaltet.

Genese der Lagerstätte

Während Stratigraphie und Tektonik weitgehend bekannt sind, ist die Genese der Lagerstätte weniger klar, vor allem in Beziehung zur Metallbringung. Die klassische Anschauung geht von einer rein metasomatischen Vererzung, präziser, von einer epigenetisch hydrothermalen Metasomatose aus. Fe, Mn und Mg Ionenreiche Lösungen wurden über große Abstände durch Kluftsysteme bis in die Kalke des heutigen Erzberges transportiert. Zwischen Kalken und Metallionen fanden Reaktionen unter Bildung von Siderit und Ankerit statt.

Diese Metasomatose gehört in dieser Vorstellung zur alpidischen Metallogenese. Die Theorie der alpidischen Metallogenese versucht eine Erklärung zu geben für die Lagerstättenbildung in den Ostalpen.

Erzbeschreibung

Wie bereits erwähnt, stellen die Erzlager eine in ihrer Intensität stark wechselnde Verwachsung zwischen Ankerit und Siderit dar. Die Erzlager erreichen im Streichen Längen bis zu 600 m. Das Streichen liegt im Allgemeinen um 60 Grad Nord-Nord-Ost.

Das Einfallen der Erzlager, von Etage Christof bis Polster, ist mit 60 bis 70 Grad ziemlich steil. Der Siderit enthält 38 bis 41 % Fe, der eisenarme Ankerit bis zu ca. 10 % Fe und der eisenreiche Ankerit bis zu ca. 17 % Fe. In der Oxydationszone werden die Siderite zu Braun und Blauerze limonitisiert. Solche Erze können Fe-Gehalte bis über 50 % aufweisen. Die Oxydationszone ist allerdings bis auf kleine Reste heute bereits abgebaut. Der ‚cut off grade‘ liegt zur Zeit bei 20,0 % Fe, was ca. 25 % Siderit im Siderit-Ankerit Gemenge entspricht. Erz mit über 30 % Fe, das entspricht ca. 55 % Siderit im Hauwerk, wird als Fertigerz bezeichnet.

Das Zwischengut, mit 20 bis 30 % Fe, wird in einer Schwereflüssigkeitsaufbereitungsanlage und Feinkornaufbereitung (Kapazität 600 t/h = Tonnen pro Stunde) auf ein 34 %iges Fe-Konzentrat angereichert.

Mineralien am steirischen Erzberg