Die Entstehung der Oberpfälzer Eisenerze war in der Kreidezeit ursächlich verknüpft mit den paläogeographischen und karsthydrographischen Verhältnissen in diesem Gebiet sowie mit den zu dieser Zeit vorherrschenden tektonischen Vorgängen.
Die Eisenerze der heutigen Amberg-Sulzbacher Erzformation wurden am Anfang der Oberkreidezeit (Unteres Cenoman) in einem terrestrisch-fluviatil-marinen Übergangsbereich abgelagert. Dies geschah in kleineren und größeren Trögen innerhalb langgestreckter Täler und Rinnen in den Malmkalken und -dolomiten. Ihre Anlage erfuhren die langgestreckten, Nordwest-Südost verlaufenden Talsysteme durch eine präcenomane Biegungs- und Wölbungstektonik. Diese gebirgsbildenden Kräfte schufen eine Schar parallel verlaufender Trennflächen wie Klüfte und Störungsflächen, welche die Anlage der künftigen Talsysteme vorzeichnete und letztlich die Voraussetzung zur Bildung der Erzlagerstätten schuf. Auch die östlich gelegenen Hochgebiete der damaligen Landoberfläche, welche als Abtragungs- und Herkunftsräume der Eisenzufuhren angesehen werden, verdanken ihre Hebung diesen tektonischen Kräften (TILLMANN et al. 1963).
Im unteren Cenoman fand aus dem Gebiet des heutigen Ostalpenraum ein erster Meeresvorstoß (längs einer Senke an der Südwest-Flanke der Böhmischen Masse) nach Nordostbayern statt. Die Richtung dieser Meerestransgression war vorgezeichnet durch ein Flußsystem, welches die Malmtafel nach Südosten entwässerte (PFEUFER 2000).
Die untercenomane "Amberger Erzformation" ist reliktweise in kleinen und kleinsten Eisenerzanreicherungen weitflächig über die Frankenalb verbreitet. Die großen Erzlagerstätten sind jedoch eng an die tektonischen Störungszonen von Amberg-Sulzbach und von Auerbach/Opf. gebunden. Diese Störungszonen gelten als die nordwestliche tektonische Fortsetzung des erdgeschichtlich sehr alt angelegten "Pfahl-Lineaments" in das mesozoische Deckgebirge (GUDDEN 1975).
Auf der am Ende der Jurazeit durch Landhebung trockengefallenen Malmoberfläche setzte während der Unterkreidezeit eine sehr intensive und tiefgreifende Verkarstung ein. Diese gesteinsauflösenden Vorgänge konnten besonders an den großen Störungszonen wirksam werden; hierdurch bildeten sich während der Verkarstungsperiode Karstrinnen, große Dolinen und langgestreckte, poljenartige Talzüge aus, welche sich tief in die Malmschichten einschnitten.
Die in den Störungszone stattfindenden Lösungsprozesse wurden vom kalkagressiven Chemismus der verschiedenen Wässer stark begünstigt. Die von der westlich anstehenden Malmtafel zuströmenden Gewässer waren kalkreich und basisch. Hingegen wiesen die -- von den östlich gelegenen Gebieten mit deren Sandsteinen, Tonen und metamorphen Gesteinen -- zufließenden Wässer deutlich geringere Kalkgehalte und ein saures Wassermilieu auf. Beim Zusammentreffen dieser chemisch so unterschiedlichen Wässer kam der für die Karsthydrogeologie so wichtige Vorgang der "Mischungskorrosion" zum Tragen: Das Phänomen, daß die Vermischung verschieden harter Gewässer Korrosionserscheinungen in Trink- und Abwasserleitungen hervorruft, war in der Praxis der Wasserversorgung seit langem bekannt. In der Karsthydrogeologie erkannte jedoch erst BÖGLI (1964) die Bedeutung der Mischungskorrosion für die unterirdischen Verkarstungsvorgänge.
Mischungskorrosion findet überall da statt, wo sich zwei Gleichgewichtswässer mit unterschiedlichen Kalkgehalten und/oder verschiedenen Wassertemperaturen mischen. Durch die Vermischung der beiden Wässer enthält die neue Mischung überschüssiges Kohlendioxid, das sofort wieder Kalk löst. Diese zusätzlich gelöste Kalkmenge wächst mit dem Ausmaß des Unterschieds der beiden Ausgangskonzentrationen. Das Phänomen, daß die größten Hohlräume im Karstgebirge nicht an der Eintrittsstelle des Wassers, sondern im Innern des Gebirges zu finden sind, wird auf derartige Vorgänge zurückgeführt. Es ist geradezu ein Paradoxon der Mischungskorrosion, daß umso mehr zusätzlicher Kalk gelöst wird, je höher die Konzentration des einen kalkreicheren Ausgangswassers war. Durch diese Vorgänge lassen sich die im Karstgebirge beobachteten großen Lösungshohlräume (auch jene tief unter der Karstwasseroberfläche) ebenso wie die Bildung der großen kreidezeitlichen Poljen und Talzüge im Gebiet des heutigen Sulzbach/Rosenberg-Amberg schlüssig erklären.
Diese linearen Verkarstungs- und Ausräumungsvorgänge wurden stark begünstigt durch die auch während der Unterkreidezeit weiter fortschreitenden tektonischen Hebungsvorgänge, bei welchen sich der Hahnbacher Sattel, das Königsteiner Gewölbe sowie das Eibenstockener Gewölbe (bei Auerbach/Opf.) langsam weiter emporhoben. In diesen Hebungsgebieten hielten sich die Aufwölbungs- und die Abtragungsvorgänge quantitativ in etwa die Waage, so daß z.B. im Hahnbacher Sattel zur Zeit des unteren Cenomans bereits die eisenreichen Schichten des Dogger beta zur Abtragung kamen. Die in der Unterkreidezeit auf der verkarsteten Malmoberfläche entstandenen Hohlformen füllten sich mit eingeschwemmten Verwitterungsrückständen und sedimentären Eisenerzen (GUDDEN 1975).
In dieser Zeit waren vor allem am Südwest-Rand des Hahnberger Sattels (begünstigt durch die intensiven tektonischen Bewegungen und die hierdurch gebildeten Kluft- und Störungsflächen) eine Reihe von bis 170 Meter tief eingeschnittenen Poljen entstanden, welche später zu einem regelrechten Talzug (der zeitweise auch Flußläufe beherbergte) zusammenwuchsen.
Poljen stellen auch heute die größten Karstformen dar: Es sind dies oft viele Quadratkilometer große, stets länglich geformte, i.d.R. oberflächlich abflußlose Karsthohlformen mit überwiegend ebenen, sedimentbedeckten Boden und steilen Hängen. Poljen kommen meist nur in tektonisch stärker beanspruchten Gebieten vor, wobei sich ihre Längsachse stets an die Hauptstreichrichtungen der Störungen oder Falten- und Muldenachsen hält. In der Frankenalb können als sehr große "fossile Poljen" beispielsweise die beeindruckende Polje in der "Central impact area" im Truppenübungsplatz Grafenwöhr und jene im Gebiet um Königstein angesehen werden.
Poljen entwässern stets unterirdisch und sind -- in der Gegenwart besonders gut in den Dinariden beobachtbar -- im Frühjahr durch zeitweise auftretende, tiefe Seen erfüllt. Bei der Weiterbildung von Poljen kommt zur Karstgesteinsauflösung durch kohlendioxidreiche Niederschlagswässer noch die Karbonat-Erosion und Korrosion durch Höhlenflüsse im Karstkörper hinzu. In den Poljen können die Zuflüsse bei hohen Wasserandrang meist nicht vollständig abgeführt werden: Es kommt hierdurch zur Überflutung ("Inundation") des Poljebodens. Diese jährlich stattfindende Überflutung führt n. BÖGLI (1978) zur Zurückverlegung der Seitenhänge infolge Korrosion -- und damit zu deren Versteilung -- und zur Tieferlegung der Poljeböden ("Lösungs-Planation").
In den Poljen und langgestreckten Talsystemen im Gebiet des heutigen Sulzbach-Amberg kam es in der Oberkreidezeit zur Ausfällung und Sedimentation der Eisenerze. Aus östlichen Richtungen strömten -- aus den Gebieten des heutigen Hahnbacher Sattels und des weiter östlich gelegenen alten Moldanubikums mit seinen erzreichen metamorphen und magmatischen Gesteinen -- Flußsysteme zu, die in die südöstlich gelegene Thetys entwässerten (TILLMANN 1954).
Diese hydrographischen Verhältnisse sind rezent vergleichbar mit dem Tal des Rijeka Crnojevica im dinarischen Karst: Dieser in den Shkoder-See einmündende Fluß hatte bis zum Pliozän ein tiefes Tal auserodiert. Seit dem Pliozän sank dieses Gebiet tektonisch ab, so daß der ehemalige Talgrund heute unter dem Wasserspiegel des Mittelmeeres liegt. Hierdurch bedingt ist in diesem tiefen, wassererfüllten Tal heute kaum mehr eine Fließbewegung festzustellen.
Im Gebiet des heutigen Sulzbach-Amberg ließen in der Kreidezeit die sauren, eisenhaltigen Wässer der Flüsse in den Poljen und langgestreckten Talsystemen beim Zusammentreffen mit den basischen, karbonatreichen Wässern aus der westlich gelegenen, verkarsteten Malmtafel und/oder dem aus der Thetys stammenden, ebenfalls kalkreichen Meerwasser das gelöste Eisen -- in Abhängigkeit von den im Wasser verherrschenden Redoxpotentialen -- in Form von Eisenkarbonat oder Brauneisen ausfallen.
In natürlichen Wässern ist Eisen bei Sauerstoffarmut in Form von Eisensalzen gelöst, am häufigsten als Eisenkarbonat, -chlorid oder –sulfat (MATTHES 1996). Für die Ausfällung des Eisens aus natürlichen Lösungen ist das Redoxpotential im Wasser von entscheidender Bedeutung: Dieses beschreibt das Konzentrationsverhältnis von oxidierten und reduzierten Stoffen und somit die elektrochemischen Bedingungen im Wasser.
Unter den reduzierenden Bedingungen in den sauerstoffarmen Tiefwasserbereichen der Poljen bildeten sich die Eisenkarbonate (Siderite, "Spateisensteine"). Die hier vorliegenden Wässer wiesen – aufgrund des Zustroms von Karstwässern aus dem westlich gelegenen Karstgebirge -- auch große Mengen an gelöstem Kohlendioxid auf, was die Ausfällung des gelösten Eisens als Eisenkarbonat noch beträchtlich unterstützte.
Ein Teil der eisenhaltigen Flußwässer strömte jedoch auch in das gut durchlüftete, sauerstoffreiche Oberflächenwasser der Poljen-Talzüge ein. Hier können die Eisenverbindungen durch Hydrolyse und Oxidation zu Eisenkolloiden umgewandelt werden, welche durch organische Substanzen stabilisiert werden und somit in Lösung bleiben. Erst beim Zusammentreffen mit anderen Süßwässern mit hohem Salzgehalt oder mit Meerwasser flocken diese eisenhaltigen Kolloide aus, wobei die Ausscheidung in Abhängigkeit vom dort verherrschenden Redoxpotential dann (im oxidierenden Milieu) als Eisenoxidhydrat („Goethit") oder (im reduzierenden Milieu) als Eisenkarbonat („Siderit") erfolgt (MATTHES 1996).
