Die Genese der Erzkörper

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).

Brauneisenerz; Auerbach/Opf.

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.

rezente Polje in Montenegro

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").

Tal des Rijeka Crnojevica

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.

Rekonstruktion der kreidezeitlichen Verhältnisse im Raum Sulzbach/Rosenberg-Amberg

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).

Eisenkarbonat; Amberg/Opf. Brauneisenerz; Amberg/Opf. Goethit; Amberg/Opf. Roheisen aus Amberger Erz.

Derartige Eisenerzbildungen finden sich auch heute noch in vielen Binnenseen; sie heißen dann „See-Erze" oder (wenn die Seen schon verlandet sind) „Raseneisenerze". Zuweilen finden sich in den tiefsten Partien dieser Raseneisenerzlager (somit am Beginn der Erzbildung) Eisenphosphate („Vivianit") als schwerstlösliche Verbindung, darüber karbonatische Erze („Weißeisenerz") und in den oberen Partien die mächtigen Brauneisenerzlager (CORRENS 1968).

In die von Flüssen durchströmten Poljen-Talzüge drang unmittelbar vor oder während der ersten Erzbildungszeit das Meer vor; auf diese erste oberkreidezeitliche Meerestransgression weisen im Sulzbacher Raum (nach Untersuchungen von TILLMANN 1954) Sedimente mit brackischer Mikrofauna hin. Mit dem Eintritt des Untercenoman-Meeres in die Täler des Juragebirges stieg auch der Karstwasserspiegel in der Malmtafel an. Teilweise kam es hier auch zum Abtransport der in den Höhlen lagernden, eisenreichen Verwitterungsmassen in die wassererfüllten Poljen und in die meeresüberfluteten Täler am östlichen Jurarand.

Dieser ständige Wechsel zwischen Meeresvorstößen aus Südosten in die langgestreckten Talzüge und -- nach Rückzug des Meeres -- aus Norden und Osten zuströmenden Flußsystemen mit lokalen Süßwasserseen bleibt während der gesamten Oberkreidezeit typisch für dieses Gebiet. Zu dieser Zeit war der Boden der Talsysteme von kleineren und größeren Stillgewässern, Bächen und Flüssen, zeitweise auch von fjordartig durch die Täler und Karsthöhlen in die Malmtafel vorstoßenden Meerwasser erfüllt. Die Eisenerzlagerstätten entstanden also in einem limnischen-fluviatilen Milieu, welches von periodisch wiederkehrenden marinen Einflüssen abgelöst wurde. Es fanden Sedimentations- und Erosionsvorgänge statt, wobei neben den jüngeren Schichten auch die Erzformation teilweise wieder abgetragen wurde (GUDDEN 1975).

Vermutlich zu Beginn der Turonzeit führte die anhaltende Hebung des Hahnbacher Sattels zur Ausbildung großer Bruchstörungen, welche auch die noch jungen Schichten der Erzformation erfassten: Nach der Ablagerung der Erze und darüber folgender, jüngerer Schichten in den Trögen wurde durch tektonische Kräfte jeweils deren Nordost-Rand an großen Störungsflächen auf die in den Trögen lagernden Erzvorkommen auf- und überschoben (GUDDEN 1975). Es kam zu steilen Auf- und Überschiebungen, wobei die Nordost- und die Ost-Teile der Erztröge über deren West-Teile bewegt wurden.

Entstehung der Erzlagerstätten im Raum Sulzbach/Rosenberg-Amberg

So sind beispielsweise beim Gasthaus "Zum Bare" (rund 1 km nordöstlich Sulzbach) die Eisensandsteine des Dogger beta um ca. 100 Meter herausgehoben und nach Westen überschoben. Unter dieser Überschiebung steht der etwa 200 Meter breite Erzkörper an, welcher hier durch die Karolinenzeche abgebaut wurde. An der Erdoberfläche -- nördlich der Bundesstraße 14 -- sind hier auch die durch den Bergbau verursachten Bruchfelder gut zu beobachten: Bedingt durch den Untertageabbau des Erzes und den späteren Einsturz der Hohlräume waren hier die darüber anstehenden Dogger- und Kreideschichten nachgesackt. Auch die Straße mußte bisweilen aufgefüllt und repariert werden, um die Bergsenkungen auszugleichen (KAULICH et al. 2000).

Durch die Überschiebungsvorgänge bedingt wurden die Erze von der tektonischen Hangendscholle weitgehend überdeckt und blieben somit vor den später folgenden Abtragungsvorgängen weitgehend verschont (SIMON 1975). Es entstanden aus Teilen der Erzformation die kleineren Eisenlagerstätten des "Oberen Erzlagers", während die in den Tiefen des Gebirges verbliebenen Hauptpartien das spätere "Untere Erzlager" bildeten.

Bemerkenswert ist, daß von der Zeit der Kelten bis in das Mittelalter nur das an der jetzigen Erdoberfläche ausstreichende "Obere Lager" bekannt war und auch abgebaut wurde. Erst am Ende des 19. Jahrhunderts begann mit der Auffindung und Gewinnung des mächtigen "Unteren Hauptlagers" die (bezüglich der Fördermenge) Hauptblütezeit des Oberpfälzer Eisenerzbergbaus. Dieses "Untere Erzlager" steht in den Vertiefungen und Trögen des Malmreliefs als meist linsenförmige Erzkörper mit Längen bis 4000 m, bis 500 m Breite und über 50 m Mächtigkeit an. Die Erze liegen als Braunerz (überwiegend Goethit) mit 42-49 % Eisengehalt und -- untergeordnet -- als Weißerz (vorwiegend Siderit, auch Chamosit) mit 35-39 % Eisengehalt vor (SIMON 1975). Diese beiden Eisenerzarten sind -- in örtlich wechselnden Verhältnissen zueinander -- i.a. erdig bis derb ausgebildet und zeigen meist alle Übergänge von massiven "Derberzen" über bröckelige "Rieselerze" bis zu den weichen "Ockererzen". Zum Teil bestehen -- neben scharfen Grenzen -- fließende Übergänge zwischen den abbauwürdigen Erzpartien und und den nahezu tauben Ockererz- und Weißerz-Tonen sowie den Limonitsandsteinen.

Die stratigraphisch jüngeren, insgesamt etwa 150 bis 180 m mächtigen Kreideschichten im Hangenden der Erzformation sind am vollständigsten abgelagert und erhalten geblieben in den großen Erztrögen. Bei den Bergleuten galten diese Schichten infolge des Fehlens von abbauwürdigen Erzen als "charakterloses Gebirge". Auch waren sie während der Bergbautätigkeiten wegen ihrer unbeständigen Gesteinsabfolgen, ihrer stark wechselnden Wasserführung und ihrer lokal sehr ausgeprägten Neigung zu Rutschungen und zum Nachbrechen regelrecht gefürchtet (GUDDEN 1975). Diese Schichten wurden im Zeitraum vom höheres Cenoman bis zum Santon abgelagert. Petrographisch handelt es sich um eine ineinander verzahnte Wechselfolge von -- überwiegend limnisch-fluviatil entstandenen -- Sandsteinen, tonigen Sanden und Tonen, die durch häufige Erosionsdiskordanzen voneinander abgetrennt sind und durch gelegentliche marine Transgressionsschichten unterbrochen werden.

In diesen sehr heterogenen oberkretazischen Schichten gibt es zwei markante Leithorizonte: Die untere, nur punktuell aufgeschlossene Schicht, das "Erzkonglomerat", konnte von ZIEGLER (1957a) aufgrund von Fossilfunden in die Ober-Cenomanzeit gestellt werden; petrographisch stellt es ein marines Brandungskonglomerat dar, welches abgerollte und umgelagerte Erzgerölle aus erodierten Teilen des Erzhorizonts enthält. Der obere Horizont -- der flächenhaft vorhandene, dunkelgraue, bisweilen feinsandige Cardienton -- wird faunistisch als Meeressediment in die Coniac-Zeit eingestuft (ZIEGLER 1957b).

Während der Turonzeit wurde das Gebiet mit Ockersanden, bunten Tonen und feldspatreichen Sandsteinen völlig zusedimentiert. Unterbrochen wurde diese Ablagerungsphase mehrmals durch Sedimentationspausen und Erosionszeiten: Vor allem eine Zeitspanne vor Beginn der Coniac-Zeit war durch tiefgreifende Erosionsvorgänge gekennzeichnet, wobei die alten Talzüge mit ihren Lockersedimenten teilweise wieder ausgeräumt wurden. In diese neugeschaffenen Täler stieß in der Coniac-Zeit das Meer wieder vor und bildete zungen- und fjordförmige Meeresarme, in welchen der Cardienton abgelagert wurde (GUDDEN 1975). Darüber lagerten sich -- bis zum Ende der Santonzeit -- wieder feinklastische und tonige Sedimente wie der "Untere und Obere Auerbacher Kellersandstein" und der "Hauptbuntton" ab.


* Dr. A. Baier; last update: Dienstag, 24. Februar 2009 01:32