The Mesoproterozoic Aggeneys-Gamsberg ore district, South Africa, is one of the world´s largest sulfidic base metal concentrations and well-known as a prime example of Broken Hill-type base metal deposits, traditionally interpreted as metamorphosed SEDEX deposits. Within this district, the Gamsberg deposit stands out for its huge size and strongly Zn-dominated ore ( >14 Mt contained Zn). New electron microprobe analyses and element abundance maps of sulfides and silicates point to fluid-driven sulfidation during retrograde metamorphism. Differences in the chemistry of sulfide inclusions within zoned garnet grains reflect different degrees of interaction of sulfides with high metal/sulfur-ratio with a sulfur-rich metamorphic fluid. Independent evidence of sulfidation during retrograde metamorphism comes from graphic-textured sulfide aggregates that previously have been interpreted as quenched sulfidic melts, replacement of pyrrhotite by pyrite along micro-fractures, and sulfides in phyllic alteration zones. Limited availability of fluid under retrograde conditions caused locally different degrees of segregation of Fe-rich sphalerite into Zn-rich sphalerite and pyrite, and thus considerable heterogeneity in sphalerite chemistry. The invoked sulfur-rich metamorphic fluids would have been able to sulfidize base metal-rich zones in the whole deposit and thus camouflage a potential pre-metamorphic oxidation. These findings support the recently established hypothesis of a pre-Klondikean weathering-induced oxidation event and challenge the traditional explanation of Broken Hill-type deposits as merely metamorphosed SEDEX deposits. Instead, we suggest that the massive sulfide deposits experienced a complex history, starting with initial SEDEX-type mineralization, followed by near-surface oxidation with spatial metal separation, and then sulfidation of this oxidized ore during medium- to high-grade metamorphism.

Bei der Cu-Zn-Lagerstätte bei Kupferberg, 10 km nordöstlich von Kulmbach, handelt es sich um Bayerns größten, historischen Buntmetallabbau. Der etwa 4 km lange Zug einzelner, stratiformer Erzlinsen befindet sich im Nordwesten in der parautochthonen Randschiefer Formation und im Südosten in der Prasinit-Phyllit Formation, die ein Teil der allochthonen Münchberger Gneismasse ist. Bisherige Versuche, die Genese der Lagerstätte zu erklären, scheiterten daran, den versatzlosen Übertritt einer stratiformen Lagerstätte über eine regional bedeutende Störungszone zu erklären. U-Pb Zirkondatierungen an mafischen und felsischen Vulkaniten im Umfeld der Lagerstätte bestätigten das Bild eines kambrisch-ordovizischen Extensionsvulkanismus. Das Fehlen von N-MORB-ähnlichen geochemischen Signaturen in den untersuchten Proben der gesamten südwestlichen, saxothuringischen Vogtland Synklinale deutet auf eine gescheiterte Riftbildung am Nordrand Gondwanas hin und setzt somit den geotektonischen Rahmen für die Ablagerung der Wirtsformation(en). Die Cu-Zn-Vererzung selbst liegt hier im Wesentlichen als Vergesellschaftung von Pyrit, Chalkopyrit, Sphalerit, Quarz und Kalzit in kohlenstoffreichem Tonschiefer vor. Die verschiedenen Untersuchungen an den beiden Erzlinsen zeigten, dass in der „St. Veits“ Erzlinse eine syngenetische Pyrit-Anreicherung mit charakteristisch niedrigen Co/Ni-Verhältnissen (ø = 3,7) vorliegt. Darüber hinaus konnte dort noch mindestens eine hydrothermale Pyrit-Generation (Co/Ni-Verhältnis ca. 35) nachgewiesen werden, die nur dort auftritt, wo auch Chalkopyrit angereichert ist und deutlich höhere Co/Ni-Verhältnisse aufweist (ø = 35). Die Ermittlung der Cu-Isotopenverhältnisse des Chalkopyrits zeigte ein δ65Cu-Spektrum von -0,26 bis 0,36 ‰, was stark für eine hydrothermale Anreicherung unter hohen (>250 °C) Temperaturbedingungen spricht. Während sich die Erzlinsen in der Randschiefer und Prasinit-Phyllit Formation hinsichtlich ihrer Sulfid-Mineralogie so ähnlich sind, dass sie bisher immer als eine Lagerstätte angesprochen wurden, erbrachte ein statistischer Vergleich der beiden δ34S-Datensätze, dass es sich hier nur mit einer Wahrscheinlichkeit von ca. 2 % um Stichproben der gleichen Grundgesamtheit handelt. Entsprechend liegen innerhalb der Kupferberger Lagerstätte zwei unterschiedliche Schichten, reich an syngenetischem Pyrit, vor. Die Tatsache, dass das δ34S-Spektrum potentieller Schwefelquellen für die hydrothermale Chalkopyrit-Mineralisation theoretisch sehr groß, de facto aber mit dem δ34S-Spektrum der syngenetischen Sulfidanreicherung fast identisch ist (δ34S = 3,2 ± 0,6 ‰ bzw. δ34S = 3,1 ± 0,9 ‰), spricht für eine schichtinterne Sulfidmobilisierung. Aus den hier erbrachten Ergebnissen wird ein genetisches Modell für die Kupferberger Lagerstätte geschlussfolgert, in dem jeweils eine der zahlreichen sedimentären, Pyrit-reichen Schichten aus der Randschiefer und der Prasinit-Phyllit Formation bei der Überschiebung der Münchberger Gneismasse tektonisch in Kontakt gebracht wurden. Im Zuge eben dieser Raumnahme der allochthonen Masse wurden Teile der Randschiefer Formation unter Grünschiefer-fazielle Bedingungen gebracht. Dabei kam es sowohl zur Freisetzung von Buntmetallen, die vorher zum Großteil in Pyrit gebunden waren, als auch zur Entwässerung der umliegenden Tonschiefer. Durch die überlagernden, impermeablen metamorphen Decken wurde das entstandene metallreiche Fluid an der Überschiebungsbahn kanalisiert. Durch den Druckabfall in der Spröde-Duktil-Übergangszone kam es zum Sieden des aufsteigenden Fluids, was zur Ausfällung der Sulfide führte. Die Bildung bedeutender Erzlinsen erfolgte vor allem dort, wo das übersättigte Fluid auf Pyrit-reiche Schwarzschiefer bzw. Phyllite traf. Da die Abbauwürdigkeit dieser Erzlinsen im Wesentlichen auf die epigenetische Überprägung im Zuge der Deckenüberschiebung zurückzuführen ist, handelt es sich bei der Kupferberger Cu-Zn-Vererzung um eines der seltenen Beispiele für eine tatsächliche metamorphogene bzw. syntektonische Buntmetalllagerstätte.