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DIE METALLOGENETISCHE ENTWICKLUNG
DES KRIVOY ROG-EISENERZBEZIRKES
IM UKRAINISCHEN SCHILD
vorgelegt von
Diplom-Ing. Geologe
Germain Marie M. Mboudou
aus Kamerun
Von der Fakultät VI – Bauingenieurwesen und
Angewandte Geowissenschaften
der Technischen Universität Berlin
zur Erlangung des akademischen Grades
Doktor der Naturwissenschaften
- Dr. rer. nat. -
genehmigte Dissertation
Tag der wissenschaftlichen Absprache: 03. August 2001
Prüfungsausschuss:
Vorsitz: Prof. Dr. Wolff
Berichter: Prof. Dr. Germann
Berichter: Prof. Dr. Halbach (FUB)
Berichter: P.D. Dr. Matheis
Berlin 2001
D 83
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ZUSAMMENFASSUNG
Die Eisenerzprovinz Krivoy Rog im Zentrum des Ukrainischen Schildes repräsentiert
ein etwa 120 km langes und 2 bis 10 km breites frühproterozoisches Becken, das sich innerhalb
der submeridional-streichenden Krivoy Rog-Kremenchug-Zone (KRK) befindet. Diese Zone
fällt durch ihre komplizierte Tektonik auf und trennt die proterozoische vulkanisch-sedimen-
täre Ingul-Inguletsk-Mikroplatte im Westen vom archaischen Dnjiepropetrovsk-Block im Os-
ten. Dieser Block hat sich aus einem Grüngesteinsgürtel entwickelt und wurde bereits im Ar-
chaikum konsolidiert.
Die struktur-geologische Analyse der KRK belegte die tektonische Entwicklung dieser
Zone, die sich durch die Bildung von Störungszonen (primären, sekundären und tertiären) cha-
rakterisiert. Diese Entwicklung stand im Zusammenhang mit Einengungsvorgängen der Erd-
kruste und leitete die Struktur des Krivoy-Rog-Beckens ein.
Mit Hilfe von geochemischen Untersuchungen an den Gesteine der Krivoy Rog-Serie
und insbesondere der " banded iron formation " (BIF) wurde versucht, neue Erkenntnisse zur
Metallogenese Krivoy Rogs zu gewinnen.
Die statistische Auswertung der geochemischen Daten in Kombination mit erzmikroskopischen
und Dünnschliffuntersuchungen zeigen, daß die Krivoy Rog-BIF lithologisch in Cherts, Cher-
ty BIF, Shales, Shaly BIF, alkalisch alterierte und verwitterte BIF unterteilt werden kann. Das
ist auf eine laterale geochemische und erzmineralogische Fazies-Entwicklung zurückzuführen.
Die Untersuchungen der Haupt- und Spurenelementverteilung sowie der SEE-Verteilungsmus-
ter belegen, daß die Krivoy Rog-BIF aus Mischungen von submarinen, hydrothermalen Lö-
sungen und Meerwasser gebildet wurden. Dabei stammen Fe und SiO2 meistens aus hydro-
thermalen Fluiden.
Shales und Shaly BIF bildeten sich im Schelfbereich, wo die terrigene, klastische Zufuhr
während der primären Sedimentationsphase intensiv war. Dagegen traten Cherts im Tiefenbe-
reich auf.
Die Platznahme und die Entwicklung der Krivoy Rog-BIF erfolgte in vier Hauptphasen:
- In einer hydrothermal-sedimentären Phase, wurden die meist eisenreichen Sedimente, ab-
hängig von transgressiven und regressiven Sedimentationsphasen, abgelagert.
- Während einer tektonisch-metamorphen Phase, wurde die Krivoy Rog-Serie und damit auch
die BIF gefaltet, geschert und regional-metamorph überprägt. Dadurch entstanden Cherts und
Shales. Eine zweite Metamorphose (Amphibolitfazies), parallel zur Bildung der sekundären
Störungszonen, führte zur Rekristallisierung der tonigen und kieseligen Sedimente.
- Eine post-metamorphe Phase ist durch eine intensive hydrothermale Alkali-Metasomatose
in den existierenden sekundären und neue gebildeten tertiären Störungszonen markiert. Dies
führte zur Bildung alkalisch alterierter BIF, die Ägirin-Hämatit-Quarz oder Riebeckit-Magne-
tit-Quarz als Mineral-Paragenese führen.
- Eine Verwitterungsphase erzeugte tiefgreifende mineralogische Veränderungen an primären
Störungen und in Oberflächennähe. Göthit- und Martit-reiche BIF sind auf diese Endphase der
metallogenetischen Entwicklung der Krivoy Rog-BIF zurückzuführen.
Beim Vergleich der Krivoy Rog-Erzhorizonte mit präkambrischen Eisenformationen
anderer Erzbezirke unter geochemischen, erzmineralogischen und strukturellen Gesichtpunk-
ten, fallen ein höher Metamorphosegrad (Amphibolitfazies) bei den Krivoy Rog-Erzen und
die starke Überprägung durch alkalische Metasomatose und Verwitterungsprozesse auf.
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ABSTRACT
The iron ore‘s Province Krivoy Rog in the central part of the Ukrainian Shield repre-
sents about 120 km long and 2 to 10 km large early Proterozoic basin within the submeridio-
nal striking Krivoy Rog-Kremenchug‘s zone (KRK). This zone is folded and thrusted, separa-
ting the westerly Proterozoic volcanic sedimentary microplate Ingul-Inguletsk from the easter-
ly situated Dnjiepropetrovsk block. The Dnjiepropetrovsk block, derived from green stone
belts, was stabilised in latest Archean.
The geostructural analysis of the Krivoy Rog-Kremenchug zone revealed the tectoni-
cal evolution of this zone, through the emplacement of primary, secondary and tertiary fault
systems. This evolution resulted from the compression of the earth crust and the following de-
formations lead to the Krivoy Rog structure.
The geochemical investigations of rocks units of the Krivoy Rog‘s Serie and particu-
larly the banded iron formation (BIF) lead to a new metallogenetic approach of the Krivoy
Rog basin.
The statistical interpretation of the geochemical data related to ores microscopy, thin
section and lithological investigations revealed cherts, cherty BIF, shales, shaly BIF, alkaline
and weathered BIF within Krivoy Rog-iron ores. These observations indicate lateral geoche-
mical and mineralogical facies evolution.
The investigations based on major, trace elements distribution and REE patterns prove
that the Krivoy Rog-BIF have a mixed origin of submarin hydrothermal with sea water. Most
of the Fe and SiO2 derived from hydrothermal fluids.
Shales and shaly BIF were deposed and supplied by clastic and terrigenous inputs within the
shelf during the primary sedimentation stage. Most cherts originated in deep areas.
The Krivoy Rog-BIF took place in four major phases:
- The hydrothermal sedimentary stage in which most of the iron rich sediments were deposi-
ted.
- During the tectonic-metamorphic stage, the Krivoy Rog-serie has been folded, thrusted and
regionally metamorphosed. Cherts and shales were emplaced. The second metamorphism sta-
ge (amphibolitic) in relation with the forming of E – W directed secondary fault systems per-
mitted the crystallisation of clayed and silicious sediments.
- An alkaline hydrothermal activity within the existed secondary and new formed tertiary fault
systems characterises the post metamorphic stage. It is interpreted as a metasomatic process
which leads to the forming of alkaline altered BIF with new mineral paragenesis like aegirin-
hematite-quartz or riebeckite-magnetite-quartz.
-The mineralogical changes through the deep weathering at primary fault systems and minera-
lised exposed zones allowed the formation of martite and goethite rich BIF which marked the
final stage of the metallogenetic evolution of the Krivoy Rog-BIF.
The comparison of the Krivoy Rog-BIF with Precambrian iron formations elsewhere
from a geochemical, ore mineralogical and structural point of view, showed a high grade me-
tamorphism (amphibolitic grade), the evidence of alkaline metasomatic and weathering pro-
cesses in Krivoy Rog.
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RESUME
La province riche en minerai de fer de Krivoy Rog située au centre du craton Ukrainien repré-
sente un bassin néoprotérozoique d’environ 120 km de longueur et de 2 à 10 km de largeur, intercalé
dans la zone de failles de Krivoy Rog-Kremenchug (KRK) qui s‘étend selon la direction Nord, Nord-
Est. Cette zone remarquable par sa structure allongée, sépare la microplaque volcanique-sédimentaire
du protérozoique Ingul-Inguletsk (à l’Ouest) du block de Dnjiepropetrovsk (à l’Est). Ce block déri-
vant de la ceinture de roches vertes se stabilisa à l’Ere archéenne.
L’analyse geostructurelle mit en évidence l‘évolution tectonique de la zone de fractu-
re de Krivoy Rog-Kremenchug (KRK), se traduisant par la présence de systèmes de failles
primaire, secondaire et tertiaire. Cette évolution semble être en relation avec la compression
de l’écorse terrestre. Les déformations relevantes de ce processus impliquèrent la structure de
Krivoy Rog.
Une nouvelle approche métallogénétique du bassin de Krivoy Rog a été suggéré à
l‘ aide de l’étude géochimique des roches de la série de Krivoy Rog et en particulier de la
"banded iron formation" (BIF)
L’interprétation statistique des données géochimiques combinées à l‘étude microscopique
du minerai et des lames minces revèlent lithologiquement des minerais de type cherts, cherty
BIF, shales, shaly BIF, des BIF marqués par une métasomatose alcaline et des BIF résultant
d’une érosion profonde dans la formation ferrifère. Ces différents types traduisent une évolu-
tion des facies géochimique et minéralogique.
L’étude de la distribution des éléments majeurs et mineurs ainsi que celle des spèc-
tres de terres rares (REE) prouve que la Krivoy Rog-BIF tient sa source d’un mélange de
fluides hydrothermaux et de l’eau der mer. Cependant le Fe et la SiO2 proviennent en majori-
té des solutions hydrothermales.
Les shales et shaly BIF se formèrent dans la zone de shelf où ils furent contaminés par des ap-
ports détritiques pendant la phase initiale de sédimentation. Par contre les cherts relèvèrent
des zones de sédimentation profondes.
La mise en place et l‘ évolution de la Krivoy Rog-BIF impliquent quatre phases principales:
- une phase hydrothermale sédimentaire pendant laquelle la plupart des sédiments contenant du Fe et
de la SiO2 se sont déposés, dépendants des mouvements de transgression et regression.
- Durant la phase tectonique-métamorphique, la serie de Krivoy Rog se plissa, se fractura et fût affec-
tée par un métamorphisme régional. Il en resulta la mise en place des cherts et shales. La deuxième
étape metamorphique (degré amphibolitique) lié à la formation des zones de failles secondaires de di-
rection Est-Ouest, permit la recristallisation des sédiments argileux et siliceux.
- Pendant la phase post-métamorphique se déclencha une activité hydrothermale de nature alcaline
dans les failles secondaires existantes et surtout dans les failles tertiaires nouvellement formées. Celle-
ci fut interprétée comme métasomatose entraînant la formation des BIF alcalins, d‘où la présence de
nouvelles paragenèses telles que l‘augite-hematite et quartz ou alors ribeckite-magnetite-quartz.
- Les changements sur le point de vue minéralogique liés à une altération profonde le long des fail-
les primaires ainsi que l‘altération d’affleurements minéralisés aboutit à la formation des BIF riches
en martite et goethite, marquant ainsi la phase finale de l’évolution metallogénique de la Krivoy Rog-
BIF. La comparaison de la Krivoy Rog-BIF sous des aspects géochimique, microscopique
et structural avec d’autres formations ferrifères du Précambrien la distingue de celles ci par
son degré de métamorphose élevé (facies amphibolitique), une métasomatose de nature al-
caline et une altération chimique non négligeable.
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Vorwort
Die vorliegende Arbeit ist das Ergebnis geologischer und geochemischer Untersuchun-
gen, die ich in Rahmen einer Hochschul-Zusammenarbeit zwischen der Technischen Universi-
tät Berlin, der Russian People’s Friendship University Moscow und dem Geochemisch-mine-
ralogischen Institut der Akademie der Wissenschaften der Ukrainie durchgeführt habe.
Ich danke der Technischen Universität Berlin, Institut für Angewandte Geowissen-
schaften I für die finanzielle Unterstützung und die Bereitstellung technischer Geräte, Materia-
lien und Räumlichkeiten. Mein Dank gilt auch unseren ukrainischen Kollegen der Firma Geo-
prognos in Kiev, sowie den Partnern der Krivbass-Geologie für die fachliche und logistische
Unterstützung bei der Vorbereitung und Durchführung der Geländearbeiten.
Insbesondere möchte ich mich bei Herrn Priv. Doz. Dr. G. Matheis bedanken, für die
Anregung und Betreuung dieser Arbeit und dafür, daß er mir das Vertrauen entgegenbrachte,
die durchzuführenden Forschungsarbeiten weitgehend selbstverantwortlich zu gestalten.
Weiterhin danke ich Herrn Prof. Dr. K. Germann für die konstruktive Kritik bei der Fertig-
stellung dieser Arbeit.
Den Herren Prof. L. Galetsky (Kiev) und Prof. E. Dolginov (Moskau) danke ich, da
ich durch deren große Erfahrung im Gelände und in vielen Diskussionen wichtige Erkenntnis-
se gewonnen habe, die in die vorliegende Dissertation eingeflossen sind.
Während meiner Geländeaufenthalte in Krivoy Rog und durch die nachfolgenden Dis-
kussionen am Ort habe ich viel von den Kollegen der Krivbass-Geologie gelernt.
Aus diesem Grund möchte ich mich bei den Herren Prof. V. Rechetniak, Prof. V.
Evtehov, Prof. I. Parahnko und Prof. L. Kurlov bedanken, deren Unterstützung zum Gelingen
dieser Arbeit beigetragen hat. Dabei möchte ich die Hilfsbereitschaft von Dr. A. Bilous und
Dr. A. Plotnikov hervorheben, durch deren Grundkenntnisse des Arbeitsgebietes ich viel Zeit
gespart habe.
Den folgenden Wissenschaftlern, nämlich Dr. M. Bau vom Geoforschungszentrum in
Potsdam und Frau Dr. M. Hallbach von der Freien Universität Berlin möchte ich danken, für
die stete Diskussionsbereitschaft und die Beratung. Meinem Kollegen Dr. R. Bussert gilt mein
besonderer Dank für Zeit und Mühe, die er für die Durchsicht des Manuskripts dieser Arbeit
aufgewendet hat.
Bei den geochemischen Laborarbeiten und der statistischen Auswertung geochemis-
cher Daten standen mir die Herren L. Domin, W. Becker, Frau A. Brown und Herr A. Siad
hilfreich zur Seite.
6
Den Mitarbeitern der Institute für Mineralogie und Petrographie der Bergakademie Freiberg
danke ich für die Anfertigung von Dünn- und Erzanschliffen. Meinen herzlichen Dank möchte
ich den Wissenschaftlern und Laborkräften der ZELMI der TUB aussprechen. Zuletzt möchte
ich allen namentlich nicht erwähnten Kollegen danken, die einen Beitrag zum Abschluß die-
ser Arbeit geleistet haben.
7
INHALTSVERZEICHNIS Seite
1. EINLEITUNG...............................................................................................10
1.1 Lage, Klima und Geographie des Arbeitsgebietes........................................................10
1.2 Infrastuktur und Bevölkerung.......................................................................................12
1.3 Geschichte der geologischen Erforschung des Gebietes...............................................12
1.4 Präkambrische sedimentäre Eisenerze..........................................................................13
1.5 Problemstellung und Ziel der Arbeit.............................................................................14
2. ARBEITS- UND UNTERSUCHUNGSMETHODEN...............................16
2.1 Literatur- und Kartenmaterial........................................................................................16
2.2 Probennahme.................................................................................................................16
2.3 Mikroskopie..................................................................................................................18
2.3.1 Mikrosondenuntersuchungen........................................................................................18
2.4 Laboruntersuchungen an der T U Berlin.......................................................................18
2.4.1 Aufbereitung des Probenmaterials................................................................................18
2.4.1.1 Pulverpreßtabletten........................................................................................................19
2.4.1.2 Schmelztabletten...........................................................................................................19
2.4.1.3 Probenaufbereitung für Seltenerd-Analysen.................................................................19
2.4.2 Geochemische Analysemethoden.................................................................................20
2.4.3 Meßgenauigkeit.............................................................................................................20
2.4.4 Röntgendiffraktometrie.................................................................................................20
2.4.5 Glühverlust....................................................................................................................21
2.5 Untersuchungen in Kiev................................................................................................21
2.5.1 Schwefel-Isotopen.........................................................................................................22
2.5.2 Kohlen- und Sauerstoff- Isotopen.................................................................................22
2.6 Statistische Arbeitsmethode..........................................................................................22
2.6.1 Deskriptive und komparative Statistik..........................................................................22
2.6.2 Multivariate Statistik.....................................................................................................22
3. GEOLOGISCH- TEKTONISCHE SITUATION......................................24
3.1 Regionale Geologie des Untersuchungsgebietes...........................................................24
3.2 Die Krivoy Rog-Kremenchug Zone (KRK)..................................................................24
3.3 Die Krivoy Rog-Serie....................................................................................................26
3.4 Die Sakssagan-Abfolge (SA)........................................................................................26
3.5 Tektonische Analyse der KRK......................................................................................28
3.5.1. Die KRK als primärer Tiefenbruch...............................................................................30
3.5.2 Die KRK und ihre Beziehungen zu anderen strukturellen Einheiten............................30
3.5.3 Innerer Aufbau der KRK...............................................................................................31
3.5.4 Entwicklung der KRK...................................................................................................35
3.5.5 Ergebnisse der tektonischen Analyse der KRK............................................................35
8
4. GEOCHEMISCHE CHARAKTERISIERUNG DER GESTEINE DER
KRK...............................................................................................................37
4.1 Die Metavulkanite der Novokrivoyrog-Abfolge (NVAM)...........................................37
4.1.1 Klassifikation der NVA-Metavulkanite........................................................................37
4.1.2 Tektonomagmatische Diskriminierung der NVA-Metavulkanite.................................41
4.1.3 Seltenerd-Elemente (SEE) der NVA-Metavulkanite....................................................43
4.2 Krivoy Rog-Erzhorizonte..............................................................................................45
4.2.1 Statistische Auswertung der geochemischen Daten......................................................45
4.2.1.1 Häufigkeitsverteilung und Korrelationsanalyse............................................................45
4.2.1.2 Cluster-Analyse.............................................................................................................49
4.2.1.3 Statistische Ergebnisse und Interpretation....................................................................49
4.3 Hauptelemente...............................................................................................................52
4.4 Spurenelemente.............................................................................................................54
4.5 Seltene Erden (SEE)......................................................................................................60
4.5.1 SEE und Normierungssystem........................................................................................60
4.5.2 SEE-Analyse der Krivoy Rog-BIF................................................................................60
Shales und Shaly BIF....................................................................................................60
Alkalisch-metasomatische BIF.....................................................................................62
Cherts und Cherty BIF..................................................................................................62
5. GENESE DER KRIVOY ROG-BIF......................................................64
5.1 Diskussion zur Herkunft der Krivoy Rog-BIF..............................................................64
5.1.1 Hydrothermale Lösungen und Meerwasser als Fe- und SiO2-Quellen.........................64
5.1.2 Die mikrobiologische Aktivität in der Krivoyojia........................................................65
5.2 Syn- und epigenetische Prozesse in Krivoy Rog-Erzen................................................67
5.3 Die Krivoy Rog-BIF und anderen BIF der Welt...........................................................72
5.3.1 Mineralogische Aspekte des Vergleichs.......................................................................72
5.3.2 Geochemische Aspekte des Vergleichs.........................................................................73
5.3.2.1 Haupt- und Spurenelementvergleich.............................................................................74
5.3.2.2 Seltenerdelemente.........................................................................................................75
6. METALLOGENETISCHE ENTWICKLUNG UND PLATZNAHME
DER KRIVOY ROG-BIF........................................................................77
6.1 Synthese der Ergebnisse und geodynamische Implikation...........................................77
6.2 Geotektonisches Evolution des Krivoy Rog-Beckens..................................................77
6.3 Platznahme und Entwicklung der Krivoy Rog-BIF......................................................79
6.3.1 Die hydrothermal-sedimentäre Phase............................................................................78
6.3.2 Die tektonisch-metamorphe Phase................................................................................78
6.3.3 Die postmetamorphe-Situation......................................................................................80
6.3.4 Die Verwitterung...........................................................................................................80
9
7. SCHLUßFOLGERUNGEN....................................................................82
7.1 Lagerstätten-genetisches Modell...................................................................................82
7.2 Ausblick........................................................................................................................83
LITERATURVERZEICHNIS................................................................85
ANHANG................................................................................................101
10
EINLEITUNG
1.1 Lage, Klima und Geographie
des Arbeitsgebietes
Das Untersuchungsgebiet befindet sich im
zentralen Bereich des Ukrainischen Schil-
des und umfaßt das frühproterozoische
Krivoy Rog-Becken innerhalb der Kri-
voy Rog-Krementschug Tiefenbruchzone
(KRK), die sich von der südlichen Umge-
bung von Krivoy Rog aus nach Nord-
ost bis in den Bereich des Dnjiepr-Do-
netsk-Aulakogens (Abb.1) erstreckt.
Die Westgrenze des Arbeitsgebietes bilden
die vulkanisch-sedimentären Ablagerungen
von Ingul-Inguletsk, die zum Teil dem
früh-proterozoischen Kirovogradblock zu-
geordnet werden. Nach Osten wird es
durch den Grüngesteingürtel des archai-
schen Dnjiepropetrovskblocks abgegrenzt.
Die Südgrenze bildet die Senkungsstruktur
der Schwarz Meer-Depression.
Das Arbeitsgebiet liegt zwischen 49°- 47°
nördlicher Breite und 46° - 48° östlicher
Länge, es umfaßt eine Gesamtfläche von
ca 400 km².
Das Untersuchungsgebiet liegt überwie-
gend in der Zentral-Ukrainischen Region,
die von einem Steppenklima beherrscht
wird. Dieses Klima wird durch einen drei
bis vier Monate anhaltenden sehr kalten
Winter, durch einen heißen Sommer, einen
milden Frühling und einen kühlen Herbst
bestimmt. Die klimatischen Bedingungen
im Arbeitsgebiet bieten gute Möglichkei-
ten zur Landwirtschaft.
Geomorphologisch zeichnet sich das Un-
tersuchungsgebiet durch ein Hügelrelief
aus.
Das Krivoy Rog-Becken bildet als geomor-
phologische Einheit den Übergangsbereich
zwischen der Schwarz-Meer-Depression
und dem Dnjiepr-Donetsk-Aulakogen. Es
erstreckt sich in submeridionaler Richtung
auf einer Länge von circa 120 km. Dabei
weist der exponierte Teil des Beckens eine
Breite von etwa zwei bis zehn km auf. Die-
ses bandförmige Becken wurde durch tek-
tonische Beanspruchung stark zerklüftet
und besitzt ein tektonisch kontrolliertes
Entwässerungssystem. Dieses Entwässe-
rungssystem wird hauptsächlich von den
Flüssen Inguletsk, Sakssagan und Djiolty
gebildet und führt über den Dnjiepr ins
Schwarze Meer.
11
Abb. 1: Vereinfachte Karte des Arbeitsgebietes, umgezeichnet nach STORCHAK (1984).
36 E30 E
48 N
52 N
KIEV
Dnjiepropetrovsk
Zhdanov
Nikolaev
Kishinev
Krivoy Rog
Kremenchug
VARONEZH
CRYSTALLINE
MASSIF
AULACOGEN
DNJIEPR
DONETSK
SEA OF AZOV
B L A C K
S E A
I
II
III
IV
V
VI
0100 km
N
48 N
52 N
36 E30 E
II Strukturblöcke des Ukrainischen
Schildes
Proterozoischer Ingul-Inguletsk
Block
Archaischer Dnjiepropetrovsk-
Block Bildungen des Varonezh Massivs
Bildungen des Dnjiepr-Donetsk
Aulakogens
Tektonische Zonen im
Ukrainischen Schild
Ungefähre geologische Grenzen
Grenze der Ost Europäischen Plattform
Schwarz Meer-Depression
Study area
Kirovograd
12
1.2 Infrastruktur und
Bevölkerung
Das Krivoy Rog-Eisenerzrevier ist eine der
eisenerz-reichsten Provinzen der Welt, in
der Eisenerz seit über hundert Jahren abge-
baut wird. Auf dieser Rohstoff-Grundlage
wurden in der ehemaligen Sowjetunion die
Infrastrukturen stark ausgebaut. Es handelt
sich dabei um Landstraßen, Autobahnen,
Eisenbahnen und Telekommunikationsli-
nien zu anderen Städten der Ukraine oder
ins Ausland. Die Hafenstadt Dnjieprope-
trovsk am Dnjiepr gilt als industrielles
Zentrum in der Region, von wo alle Schif-
fahrtslinien nach Europa gehen.
Für die schnellen Verbindungen verfügt
diese Region über eine Anbindung an das
weltweite Luftverkehrsnetz. Jedoch ist der
heutige Zustand der genannten Infrastruk-
turen schlecht.
Die Bewohner des Arbeitsgebietes sind
meistens gebürtige Ukrainer, sowie Ukrai-
ner polnischer und russischer Abstam-
mung. Sie sind hauptsächlich in der Land-
wirtschaft beschäftigt. Ein großer Teil der
Bevölkerung im Arbeitsgebiet findet eine
Beschäftigung im Bergbau. Die restliche
Bevölkerung ist entweder bei der Armee
tätig oder als Beamte. Die Zahl der Wis-
senschaftler wird wegen der katastrophalen
wirtschaftlichen Lage immer geringer. Im
Kontrast dazu nimmt die Zahl der Händler
enorm zu, da dieser Beruf als illegal in
der UdSSR angesehen wurde und jetzt als
einzige lukrative Aktivität gilt.
1.3 Geschichte der geologischen
Erforschung des Arbeits-
gebietes
Die geologische Erforschung von Krivoy
Rog begann im Jahr 1880 unter der Lei-
tung von MICKALSKYI. Von dieser Ex-
pedition wurde die erste stratigraphische
Gliederung des Krivoy Rog-Beckens auf-
gestellt. Diese aus drei stratigraphischen
Einheiten bestehende Gliederung wurde
nachfolgend über eine lange Zeitspanne
und bis heute noch benutzt.
Die ersten stukturellen Hypothesen tauch-
ten mit der Publikation von MICHALS-
KYI (1908) auf, wobei das Arbeitsgebiet
als Synklinorium bezeichnet wurde und
das Krivoy Rog-Becken als offene Synkli-
nal-Struktur innerhalb dieses Synklino-
riums verstanden wurde.
TANATAR (1916 und 1923) leitete mag-
matische Aspekte der Genese der Eisener-
ze in Krivoy Rog ab, was zur weitverbrei-
teten Verwirrung führte.
Dieses Mißverständnis wurde durch die
auf petrographischen und erzmikroskopi-
schen Analysen basierende Arbeit von
SVITALSKY et al. (1932) abgelöst. Dabei
wurden auch drei lithostratigraphische Ein-
heiten innerhalb der Krivoy Rog-Serie dif-
ferenziert, sowie eine überwiegend aus
13
Quarziten zusammengesetzte eisenreiche
Schichtenfolge entdeckt.
Durch petrographische Untersuchungen an
den Gesteinen des Arbeitsgebietes konnte
KANIBOLOSKY (1946) zum ersten Mal
den Einfluß metamorpher Prozesse auf die
Fe-haltigen Gesteine in Krivoy Rog fest-
stellen.
Nach MARTINENKO (1950) ist die aus
zwei Quarzit- und zwei Schieferhorizonten
bestehende Krivoy Rog-Eisenformation in
das neue lithostratigraphische Gerüst des
Krivoy Rog-Beckens eingegliedert.
Detallierte geologische Karten des Krivoy
Rog-Beckens und ein umfassendes litho-
stratigraphisches Schema der Eisenforma-
tion wurden durch die Forschungsarbeiten
von BELEVTSEV Y. (1957) erstellt. Er
definierte jeweils sieben vererzte Quarzit-
und Schieferhorizonte. Dieses Schema gilt
bis heute als lithostratigraphisches Gliede-
rungsmodell der Krivoy Rog-Eisenforma-
tion (BIF).
In der Periode von 1938 bis 1981 wurden
strukturgeologische Arbeiten im Krivoy
Rog-Becken durchgeführt. Auf der Basis
dieser Arbeiten definierte SEMENENKO
(1981) die tektonische Anlage des Arbeits-
gebietes, das Faltungssystem, die Schiefe-
rung- und die Klüftungsbildung.
Genetische Fragen der Krivoy Rog-BIF
wurden seit 1962 durch die Arbeiten von
Y. BELEVTSEV erforscht. Dabei analy-
sierte er den geologischen Aufbau des
Krivoy Rog-Beckens und beschrieb im
Detail verschiedene Lagerstätten des Ar-
beitsgebietes.
1.4 Präkambrische sedimentäre
Eisenerze
Sedimentäre Eisenerze sind als Eisenfor-
mationen (iron formations, IF) in vielen
präkambrischen Gesteinsabfolgen anzutref-
fen. Nach der klassischen Definition han-
delt es sich um marine chemische Sedimen-
te mit Eisen-Gehalten von mehr als 15 %.
Diese IF liegen zum Teil als " banded iron
formation " oder BIF vor, deren Bände-
rung durch eine Wechsellagerung eisenrei-
cher Minerale und eisenarmer Chert- oder
Quarz-Lagen entsteht. Der Mineralbestand
wurde meistens diagenetisch und meta-
morph überprägt und entspricht selten dem
primären Fällungsprodukt. Jedoch wurde
die Spurenelement- und insbesondere Lan-
thanidencharakteristik der Eisenformatio-
nen in vielen Fällen von diesen Verände-
rungen nicht beeinflußt. Da die Fällung der
verschiedenen Eisenverbindungen an be-
stimmte Umweltbedingungen geknüpft ist,
sind in diesen chemischen Sedimenten In-
formationen über den Sauerstoff- und den
Kohlendioxid-Partialdruck der Atmosphä-
re sowie den pH-Wert, den Sulfatgehalt
und das Redoxniveau der Ozeane gespei-
chert. Insbesondere die Lanthaniden oder
Seltenerd-Elemente (SEE) können als geo-
14
chemische Sonden genutzt werden, um die
Bildungsbedingungen der präkambrischen
IF näher zu definieren (BAU & MÖLLER,
1994).
Aus diesem Grund wurde an 15 grünschie-
fermetamorphen Proben (! 40 %- Fe2O3)
der Krivoy Rog-BIF die Gehalte der Selte-
nen Erden bestimmt, um genetisch relevan-
te Fragen zu beantworten.
1.5 Problemstellung und Ziel der
Arbeit
Die Nord-Nordost-streichende Krivoy Rog-
Kremenchug Zone (KRK) schließt im zen-
tralen Bereich des Ukrainischen Schildes
eine ökonomisch bedeutende Eisenforma-
tion ein, nämlich die Krivoy Rog-BIF.
Die KRK liegt unmittelbar zwischen zwei
unterschiedlichen Erdkrustenniveaus, näm-
lich dem frühproterozoischen Ingul-Ingu-
letsk-Block im Westen und dem aus Grün-
gesteinen zusammengesetzten archaischen
Dnjiepropetrovsk-Block im Osten (Abb.1).
Die genannte Zone zeichnet sich durch ei-
ne starke tektonische Überprägung, wie-
derholte Reaktivierungsprozesse im Spät-
archaikum und eine signifikante metalloge-
netische Akkumulation im Frühproterozoi-
kum aus.
Wegen des Eisenerzreichtums wurde das
Präkambrium des Ukrainischen Schildes
und insbesondere die Krivoy Rog-Kremen-
chug Zone von vielen Geologen untersucht,
vor allem zur Erweiterung der Eisenerzba-
sis. Die Ergebnisse beruhen auf lithostrati-
graphischen, strukturellen, geophysikali-
schen, petrographischen und geochemi-
schen Untersuchungen einschließlich
Kernbohrungsarbeiten.
In den letzten 20 Jahren wurden auch zahl-
reichen Hypothesen zur geodynamischen
Situation in Zentrum des Ukrainischen
Schildes (KRK) aufgestellt.
Einerseits betrachtet KALYAEV (1981)
den Kirovograd Stukturblock als Litho-
sphärenplatte im Sinne einer Inselbogen-
entwicklung, die vom archaischen Dnjie-
propetrovskblock durch die KRK (als um-
gewandelte Benioff-Zone) getrennt ist. Die-
se Arbeit gilt als Basis für die These von
PASTUKHOV (1983). Nach dessen Mei-
nung entspricht der " green stone belt " in-
nerhalb des Dnjiepropetrovsk-Blockes ei-
nem Inselbogensystem im Archaikum, wo-
bei die vorwiegend vulkanisch-sedimentä-
ren Ablagerungen Kirovograds und die
Krivoy Rog Eisenformation gemeinsam
ein " back arc basin " bilden.
Die beiden Interpretationen blieben nicht
unumstritten. RECHETNIAK (1989) ent-
wickelte auf der Grundlage seismotektoni-
scher Untersuchungen und Kernbohrungs-
daten eine neue Vorstellung von der Ent-
stehung der KRK. Seine Theorie besagt,
daß das Krivoy Rog-Becken Ähnlichkei-
ten mit einem Paleorift-Fragment zwischen
15
den Kirovograd- und Dnjiepropetrovsk-
Blöcken aufweist.
Diese Hypothesen wurden als Grundlage
für die eigenen Beiträge zur Aufklärung
der geodynamischen Situation in der KRK
genutzt.
Im Rahmen einer Universität-Kooperation
mit Kollegen aus der Ukraine und Rußland
wurde die vorliegende Arbeit durchgeführt,
mit dem Ziel, geodynamische Fragen zur
Genese und metallogenetischen Entwi-
cklung des Krivoy Rog-Beckens zu beant-
worten und ein entsprechendes Modell zu
definieren. In diesen Zusammenhang wird
auch die Entwicklung der KRK miteinbe-
zogen, die als wichtige Voraussetzung zur
Aufklärung der geodynamischen Situation
im Zentrum des Ukrainischen Schildes gilt.
Zur Klärung der metallogenischen Entwi-
cklung des Krivoy Rog-Beckens wurde
ein breites Spektrum petrographischer,
erzmineralogischer und geochemischer
Untersuchungen auf die Metavulkanite der
Novokrivoyrog-Abfolge (NVA) und insbe-
sondere auf die Krivoy Rog-BIF angewen-
det. Die Untersuchungen der NVA Meta-
vulkanite dienen der Interpretation ihrer
Platznahme in Krivoy Rog und ihrem Zu-
sammenhang mit der Eisenerzbildung.
An der Kooperation waren folgende Part-
ner beteiligt:
1- Technische Universität Berlin,
Fachgebiet Lagerstättenforschung / Ange-
wandte Geochemie
2- Russian People’s Friendship University
Moskau, Fachgebiet Geologie und Tekto-
nik.
3- Ukrainische Wissenschaftlische Akade-
mie, Abteilung: Metallogenie, Geochemie
und Mineralogie.
16
2. ARBEITS- UND
UNTERSUCHUNGS-
METHODEN
Zur Vorbereitung der ersten Geländekam-
pagne in Juli/August 1994 diente vor allem
das Literatur- und Kartenmaterial, das von
Kollegen des Mineralogisch-geochemi-
schen Institutes Geoprognos in Kiev bereit
gestellt wurde. Neben diesem Arbeitsmate-
rial wurden zusätzlich 12 Eisenerz- und 11
Gesteinsproben aus dem Perzanskoe-Kom-
plex im westlichen Teil des Ukrainischen
Schildes von BILOUS (Wissenschaftliche
Akademie) bereitgestellt, die im Geoche-
mischen Gemeinschaftslabor der Techni-
schen Universität Berlin auf Haupt- und
Spurenelement-Konzentrationen analysiert
wurden.
2.1 Literatur- und
Kartenmaterial
Folgende Karten standen für die Auswer-
tung zur Verfügung:
1- Geologische Karte der Ukraine.
Maßstab 1:1.000.000
Publ. Nauka, 1988, Kiev
2- Metallogenetische Karte des Zentral-
Ukrainischen Schildes
Maßstab 1:100.000
Publ. Krivbassgeo., 1990, Krivoy Rog
3- Geologisch-tektonische Karte des
Ukrainischen Schildes
Maßstab 1: 500.000
Publ. Geoprognoz, 1991, Kiev.
4- Geologische Karte der Krivorojia
(Krivoy Rog-Region)
Maßstab 1: 100.000
Publ. Krivbasgeo., 1989, Krivoy Rog.
5- Geologische Karte der Krivoy Rog-
Kremenchug Struktur (KRK)
Maßstab 1: 50.000
Publ. N. C. KURLOV ; V. L. DJUK,
1990, Krivoy Rog
2.2 Probennahme
Während der ersten Geländereise in Juli/
August 1994 konzentrierte sich die Pro-
bennahme zunächst auf das Eisenerz und
die Nebengesteine der Krivoy Rog-BIF.
Dabei wurden Erz- und Nebengesteinspro-
ben der gesamten Krivoy Rog-Serie aus
den Tagebauen Inguletsk und Jjug , wie
auch aus Bohrkernen der Untertagebaue
Pervomai und Frunze entnommen.
Zwei zusätzliche Bohrlöcher wurden mehr-
fach beprobt: es handelt sich um die Boh-
rung 17752, die die Sakssagan-Eisenfor-
mation vollständig durchteuft und dadurch
die Beprobung der vererzten Horizonte er-
möglichte. Aus der Tiefbohrung cr-8 wur-
17
Abb. 2: Geologisches Schema des Krivoy Rog-Beckens (KULIK und POKALYUK, 1990);
die Probennahmepunkte sind hervorgehoben.
.
Gesteinsaufschluß
am Inguletsk-Ufer
Gesteinsaufschluß
im Inguletsk-Block
Tagebau Novokrivoyrog
Tagebau Inguletsk
Tagebau Jjug
Tagebau Frunze
Grube und Tagebau
Pervomai
5 km
Tagebau Petrov
Terrigene und
chemogene Metasedimente
Eisenformation ( BIF )
Metakonglomerate
Metavulkanite
Metasandsteine
Plagiogranite und
Migmatite
Tiefbohrung
( cr-8 )
Bohrloch
( 17752 )
N
33 E
33 E
48 N48 N
Vulkanisch-sedimentäre
Bildungen
Litmanosk
Ingulestk
Sakssagan
Krivoy Rog
*
18
den weiterhin Gesteinsproben über die ge-
samte Krivoy Rog-Serie und aus dem ar-
chaischen Dnjiepropetrovsk-Block entnom-
men.
Es standen insgesamt 130 Erz- und Ges-
teinsproben für geochemische, petrogra-
phische und erzmineralogische Untersu-
chungen zur Verfügung.
Die zweite Geländekampagne fand in Mai
1996 statt, mit dem Ziel einer regionalen
Beprobung der Metavulkanite der Novo-
krivoyrog-Abfolge, deren Platznahme für
die Aufklärung der Entwicklung der Kri-
voy Rog Eisenformation genutzt werden
kann. Zudem wurden einige Proben in
alterierten Horizonten entnommen: insbe-
sondere wurden alkalisch alterierte und
verwitterte Zonen beprobt, um die Ausprä-
gung der Metasomatose und der Verwitte-
rung innerhalb der BIF einzuschätzen.
2.3 Mikroskopie
Die mikroskopischen Untersuchungen be-
schränken sich auf Erzanschliff- und Dünn-
schliff-Analysen. Es wurden fünfzig Dünn-
schliffe im Labor des Geologischen Insti-
tuts der Bergakademie Freiberg angefer-
tigt, mit dem Ziel, das vorhandene Schliff-
material mineralogisch und petrographisch
zu beschreiben, den Alterationsgrad der
Proben festzustellen und kleine Einspren-
glinge sowie Kontaminationseffekte zu de-
finieren.
Aus frischen Erzproben wurden zwanzig
Erzanschliffe angefertigt und unter dem
Mikroskop zur Beschreibung von Erzmine-
ralen und Erzmineralen-Paragenesen sowie
deren Verhältnis zueinander und zur Beo-
bachtung von Mikroorganismenspuren un-
tersucht.
Die Ergebnisse dieser mikroskopischen
Untersuchungen sollten zunächst die in der
Literatur beschriebenen Beobachtungen
bestätigen und danach als Vergleichsbasis
für die geochemischen Analysen dienen.
2.3.1 Mikrosonde-Untersuchungen
Die Durchführung der Mikrosonden-Unter-
suchungen zur Bestimmung der Element-
Verteilungen von Fe, Au und S fand an der
Zentraleinrichtung für Elektronenmikros-
kopie (ZELMI) der TUB statt, wo Elektro-
nenbilder von einigen Erzanschliffen er-
zeugt und photographiert wurden.
2.4 Laboruntersuchungen an der
TU Berlin
2.4.1 Aufbereitung des Proben-
materials
Generell wurden an den Gesteins- und Erz-
proben folgende Arbeitsschritte durchge-
führt:
1- Die Gesteins- und Erzproben wurden
zunächst gewaschen, um Kontaminationen
19
zu vermeiden. Danach wurden sie in einem
staubfreien Raum getrocknet.
2- Die Proben wurden im Backenbrecher
zerkleinert und anschließend in einer Schei-
benschwingmühle (Wolframcarbid-Ausfüh-
rung) analysenfein (< 50 µm ) gemahlen
2.4.1.1 Pulverpreßtabletten
Pulverpreßtabletten der Gesteins- und Erz-
proben wurden für die Bestimmung von
Spurenelementen hergestellt und mit Hilfe
einer wellenlängen dispersiven RFA-Anla-
ge im Geochemischen Gemeinschaftslabor
der Technischen Universität Berlin analy-
siert.
Bei diesem Analysenverfahren werden zu-
nächst 3,8 g des Probenpulvers mit 1,2 g
C-Wachs gemischt, homogenisiert und an-
schließend mit 10 Tonnen Druck einer hy-
draulischer Presse in Aluminium-Gefäße
gepreßt.
Diese Methode stellt ein Standardverfahren
für die Spurenanalytik in Gesteinen dar,
wobei eine schnelle Aufbereitung und nie-
drige Nachweisgrenzen möglich sind. Der
Nachteil besteht im möglichen Auftreten
von Textur- und Matrixeffekten bei der
Bestimmung der Hauptelemente.
2.4.1.2 Schmelztabletten
Schmelztabletten eignen sich haupsächlich
für die Bestimmung von Haupt- und Ne-
benelementen in Silikatgesteinen; Voraus-
setzungen sind Schwefelgehalte kleiner als
0,1 Gew-%.
0,6 g des Probenpulvers wird mit 3,6 g von
Lithium-Metaborat gemischt, homogeni-
siert und bei 1000 °C in einem Platintiegel
6 Minuten geschmolzen. Danach wird die
erhaltene Schmelze in eine Platingußform
überführt, wo sie zur einen Glastablette er-
starrt.
Das Schmelz-Verfahren schließt Matrix-
und Textureffekte weitgehend aus. Sein
Nachteil liegt darin, daß die Nachweis-
grenzen höher als bei den Pulvertabletten
liegen (vgl. Anhang I-A).
2.4.1.3 Probenaufbereitung für
Seltenerd-Elemente
Die Bestimmung der Seltenerd-Elemente
(SEE), sowie von Scandium, Yttrium und
Hafnium mit der ICP-AES-Methode (" in-
ductively coupled plasma atomic emission
spectrometry ") wurde im Geochemischen
Gemeinschaftslabor der Technischen Uni-
versität Berlin durchgeführt.
Das Probenmaterial wurde in folgenden
Schritten aufbereitet:
1) Probenauflösung
500 mg Probensubstanz und 1500 mg
LiBO2 wurden in einem Platintiegel ge-
mischt und bei 1000° C eine halbe Stunde
lang erhitzt. Die Schmelze wurde anschlie-
20
ßend mit 70 ml 2n HCl in einem 200 ml-
Glasbecher gemischt. Nach zwei Stunden
war die Schmelze total aufgelöst.
2) Ionen-Abtrennung
Aus der Lösung wurden die Seltenerd-Ele-
mente durch Ionenaustausch-Chromatogra-
phie mit sulfonisiertem Polystyrenharz (je
100 ml 6n HNO3 + Oxalsäure und 100 ml
8n HNO3) abgetrennt und angereichert.
2.4.2 Geochemische
Analysenmethoden
Für die geochemische Analyse standen
am Geochemischen Gemeinschaftslabor
der TU Berlin die wellenlängen-dispersive
Röntgenfluoreszenz-Analyse (WD-RFA),
die für die Bestimmung der Haupt- und
Spurenelemente geeignet ist, und die ICP-
AES für die Elemente der Seltenen Erden
zur Verfügung.
Für die RFA-Messungen wurden die Mes-
sprogramme " Powder 1 " für die Preßta-
bletten und " Oxiquant " für die Schmelz-
Analysen an einem Gerät PHILIPS PW
1450 benutzt.
Für die Bestimmung der SEE und Hf wur-
de ein ICP-AES 5500 PERKIN ELMER
eingesetzt.
2.4.3 Meßgenauigkeit
Die Kalibrierung der Röntgenfluoreszenz-
Meßprogramme basiert auf maximal 97 in-
ternationalen Geostandards (vgl. Anlage ).
Die daraus resultierenden Eichkurven sind
RFA-intern gespeichert und dienen den zu
messenden Proben als Vergleichsstandards.
Die Qualität der Meßwerte der Gesteins-
und Erzproben orientiert sich an der Sum-
me der prozentualen Anteile der gemesse-
nen Elemente plus der zu ermittelnden
Glühverluste. Die Summenwerte liegen
zwischen 98, 5 % und 101, 5 % und ent-
sprechen damit den Standards.
Bestimmungsgrenzen und Meßbereiche
sind für die verschiedenen Elemente im An-
hang I angegeben.
2.4.4 Röntgendiffraktometrie
Grundlage der mineralogischen Bestim-
mungen mittels Röntgen-Diffraktometrie
ist die Auswertung der Lage und Intensität
mineralspezifischer " Reflexe ", die Beu-
gungsmaxima bei Röntgenbestrahlung ei-
ner Mineralprobe unter verschiedenen
Winkeln (2 Θ) infolge Beugung am Kris-
tallgitter gemessen werden können. Die
Analyse von Pulverpräparaten und Textur-
präparaten ermöglicht dabei Aussage über
den gesamten Mineralbestand.
Die qualitative und semiquantitative Mine-
ralphase-Analyse mittels Röntgendiffrakto-
metrie ist auf die Identifikation der Haupt-
mineralphasen beschränkt. Akzessorisch
auftretende Minerale lassen sich nur sehr
bedingt identifizieren und können, wenn
21
mehrere Phasen geringerer Intensität auf-
treten, das Resultat der semiquantitativen
Bestimmung beeinträchtigen.
Die Analysen zu qualitativen und semi-
quantitativen Bestimmung der Hauptmine-
ralphasen an Pulverpräparaten von 15 aus-
gewählten BIF-Proben erfolgten an einem
PHILIPS-Röntgendiffraktometer PW 1729,
mit Cu- Röntgenröhre am Institut für An-
gewandte Geowissenschaften II der Tech-
nischen Universität Berlin. Im Mittelpunkt
standen die Erfassung und die Definition
von verwitterungsderivaten Eisenminera-
len.
Die Analysen erfolgten über den Bereich
0- 75° (2 Θ) mit einer Geschwindigkeit von
0,1! /s; die Beugungsmaxima als
Funktion von (2 Θ) wurden numerisch und
graphisch ausgegeben. Die Identifikation
der Minera-le erfolgte nach dem Vergleich
der gemes-senen Beugungsspektren mit
denjenigen bekannter Minerale.
2.4.5 Glühverlust
Der Glühverlust wurde durch den gravime-
trischen Vergleich der Proben vor und
nach dem Erhitzen auf 1000° C ermittelt;
er setzt sich aus den flüchtigen Komponen-
ten wie H2O, OH, SO2, H2O und CO2 zu-
sammen.
Die Bestimmung wurde folgendermaßen
durchgeführt:
1- 2 bis 3 g von Probensubstanz jeweils in
einen Porzellantiegel einwiegen.
2- Eine Stunde bei 1000° C im Müffel-
ofen glühen und in einem Exsikkator zwei
Stunden lang abkühlen lassen.
3- Die Proben nach der Abkühlung erneut
unter Raumtemperatur wiegen.
4- Den Glühverlust in Masse-% berech-
nen.
2.5 Untersuchungen in Kiev
Entsprechend der Zusammenarbeit mit den
vorher genannten Hochschulen aus der
ehemaligen UdSSR konnten sowohl frühe-
re Untersuchungen über die Krivoy Rog-
BIF ausgewertet, wie auch neue Untersu-
suchung auf der Basis gemeinsamer Bepro-
bung im Sommer 1994 durch des Geoche-
mischen Institut der Akademie der Wissen-
schaften in Kiev durchgeführt werden. Es
handelt sich dabei um Schwefel (δ34S)-,
Kohlenstoff (δ13C)- und Sauerstoff (δ18O)-
Isotopenuntersuchungen. Dadurch sollte
festgestellt werden, ob mikrobiologische
Aktivitäten in dieser Periode der Erdge-
schichte (Präkambrium) zur Fe-Anreiche-
rung beigetragen haben beziehungsweise
ob Mikroorganismen das Redox-System
im Bildungsraum der Erze im Sinne von
VARGAS et al. (1998) beeinflußt haben
könnten.
22
2.5.1 Schwefel-Isotopen
Vergleichbar den Schwefel-Isotopenunter-
suchungen an pyrithaltigen Gesteinen der
Krivoy Rog-Serie von N. BELEVTSEV et
al. (1974) und CHEGOLEV et al. (1988)
wurden neue Isotopenbestimmungen an
unserem Probenmaterial durchgeführt (PA-
RAHNKO, 1995 b). Die Schwefel-Isoto-
pen wurden in einem Massenspektrometer
MI-1201 gemessen, wobei der Meßfehler
bei ± 0,2 % δ34S liegt. Die Ergebnisse
wurden auf Meteoritenstandard normiert.
2.5.2 Kohlen- und Sauerstoff-
Isotopen
Eine Ergänzung der Isotopen-Analyse von
CHEGOLEV et. al. (1988) fand am Berg-
bau-Institut Krivoy Rogs unter der Leitung
von PARAHNKO (1995 b) statt. Dabei un-
tersuchte er δ13 C und δ18 O innerhalb gra-
phithaltiger Schiefer- sowie unvererzter
Quarzithorizonte der Krivoy Rog-BIF. Auf-
grund von Trennungsproblemen in einzel-
nen Mineralphasen, führte er eine Gesamt-
gesteinsanalyse in einem Massenspektro-
meter MI-1309 durch. Für δ13 C und δ18 O
liegt der Meßfehler bei ±0,3% bzw. ±0,4%.
2.6 Statistische Arbeitsmethode
Die ermittelten Haupt- und Spurenelemen-
tegehalte der aus Krivoy Rog stammenden
Erz- und Gesteinsproben wurden mittels
statistischer Methoden ausgewertet.
2.6.1 Deskriptive und komparative
Statistik
Für sämtliche Analysen an Erzproben der
Krivoy Rog-BIF wurden für 37 verfügbare
Variablen die Parameter Minimum, Maxi-
mum, Mittelwert und Standardabweichung
mit Hilfe der Statistik-Software SPSS
(Version 1992) berechnet. Lineare Zusam-
menhänge zwischen einzelner Variablen
der BIF-Proben wurden in Variablenpaaren
und Korrelationsmatrizen ermittelt.
2.6.2 Multivariate Statistik
Mit Datensätzen aus 47 Eisenerz-Proben
aller Faziestypen wurde mit Unterstützung
von Herrn Dr. A. Siad eine Cluster-Analy-
se durchgeführt. Sie erlaubt die Erken-
nung von Strukturen (Gruppen oder " clus-
ter ") in einer Datenmatrix anhand der
Ähnlichkeiten zwischen den Variablen
oder den Proben (PARKS, 1966).
Bei der vorliegenden Arbeit wurde die
" Q-mode cluster analysis " benutzt, weil
sie sich eignet, Ähnlichkeiten bzw. Unter-
schiede zwischen Proben oder Gruppen
von Proben herauszufinden.
Dabei wurden Proben nach der " squared
Euclidian distance " gruppiert und die
23
" hierarchical group method " als passen-
de Analysentechnik eingesetzt (WARD,
1963). Für eine bessere Anschaulichkeit
wurden die Cluster als Dendrogramm dar-
gestellt. Ihre Interpretation im Sinne eines
realen Parameters wird dadurch erheblich
erleichtert, ist aber dennoch nicht immer
möglich.
Die Durchführung einer Cluster-Analyse
beinhaltet in jedem Fall Schritte, die sub-
jektive Entscheidungen des Bearbeiters
verlangen. Die Ergebnisse sind deshalb
teilweise erheblich von den getroffenen
Entscheidungen abhängig und können so-
mit manipuliert werden. Diese Einschrän-
kungen sind bei der Bewertung der Ergeb-
nisse zu berücksichtigen.
24
3. GEOLOGISCH- TEKTONI-
SCHE SITUATION
3.1 Regionale Geologie des
Untersuchungsgebietes
Der Ukrainische Schild, als Teil der Ost-
Europäischen Plattform, wurde tektonisch
hoch beansprucht. Tiefenbruchzonen und
Block-Strukturen haben sich gebildet. Die
archaischen und proterozoischen Gesteins-
komplexe, die diesen Schild bilden, sind ih-
rerseits von sedimentären Bildungen des
Känozoikums bedeckt.
Der in Nordwest Richtung eingefaltete ar-
chaische Dnjiepropetrovsk-Komplex ent-
stand in der Geosynklinal-Phase der geolo-
gischen Entwicklung und wird durch unter-
schiedliche Granitoide, Gneise, Migmatite
und Metabasite aufgebaut. Bei der primä-
ren Anlage spielten vulkanische Prozesse
eine wichtige Rolle, Sedimentationsprozes-
se waren weniger bedeutend.
Vulkanisch-sedimentäre Bildungen des In-
gul-Inguletsk-Blocks und die Gesteinsein-
heiten der submeridional orientierten Kri-
voy Rog-Kremenchug-Zone setzen den
proterozoischen Komplex zusammen.
3.2 Die Krivoy Rog-
Kremenchug Zone (KRK)
Im Zentrum des Ukrainischen Schildes re-
präsentiert die Krivoy Rog-Kremenchug-
Zone eine frühproterozoisch datierte sub-
meridionale Tiefenbruchstruktur (PLOT-
NIKOV, 1994), die sich durch Riftbildung
zwischen zwei unterschiedlichen geologi-
schen Einheiten entwickelte. Eine Einheit
bildet östlich die bereits im Archaikum sta-
bilisierte Dnjiepropetrovsk-Mikroplatte, die
aus dem archaischen Grüngesteinsgürtel der
Konka-Verkhotsev-Gruppe und den Amphi-
boliten, kristallinen Schiefern und Quarzi-
ten der Aulgruppe zusammengesetzt ist. Der
westliche proterozoische, vulkanisch-sedi-
mentäre Ingul-Inguletsk-Block, der von Ra-
pakivi-Granitoiden intrudiert wurde, reprä-
sentiert die zweite geologische Einheit.
Diese Rapakivi-Granitoide bilden zusam-
men mit mafischen Gesteinen den Koro-
stenkomplex, der vermutlich die letzte
magmatische Phase im Ukrainischen Schild
im späteren Proterozoikum bildete (ZELE-
NOV, 1972).
Die KRK-Zone entwickelte sich durch zahl-
reiche geotektonische Ereignisse zu einer
tiefgreifenden Bruchzone (PLOTNIKOV,
1994). Dabei fallen einige Deformations-
phasen auf, die durch unterschiedliche Fal-
tungsüberprägungen und Metamorphose-
grade charakterisiert sind. Diese Deforma-
tionsphasen standen im Zusammenhang
mit der Bildung differenzierter Störungs-
zonen und führten zur Entstehung der
bandförmigen Struktur Krivoy Rogs, wobei
die Krivoy Rog-Serie samt der BIF ihren
jetzigen Platz eingenommen haben.
25
Abb. 3: Vereinfachte geologische Karte des Untersuchungsgebietes, nachgezeichnet
nach STORCHAK (1984).
Ungefähre geologische Grenzen Störungen 5 km
Metasandsteine
Sur-Tokov
(Granitoide, Tonalite und Granite)
Konka-Verkhosev
(Schiefer, Quarzite und Amphibolite)
Dnjiepropetrovsk-Granite,
Migmatite und mafische Bildungen
Aul-Gruppe
(Schiefer, Amphibolite und Granite)
Archaischer Dnjiepropetrovsk-Block ( 2.5 Ga)
Vulkano-sedimentäre
Bildungen
Kirovograd-Zhitomir-
Granitoide
Proterozoischer Ingul-Inguletsk-Block (+ 2,3 Ga)
Skelevatsk-Abfolge
Sakssagan-Abfolge
(BIF), ~1,8 Ga
Gleevatsk- und Gdanzev-Abfolgen
Proterozoische Krivoy Rog-Kremenchug-Zone
Legende:
N
Metavulkanite Novokrivoyrog-
Abfolge (~2,2 Ga)
26
3.3 Die Krivoy Rog-Serie
Für das Untersuchungsgebiet besitzt das
Auftreten der Krivoy Rog-Serie innerhalb
des Krivoy Rog-Beckens die größte Bedeu-
tung, wobei proterozoische sedimentäre
Gesteinsvergesellschaftungen eine domi-
nierende Rolle spielen.
Stratigraphisch gesehen überlagert die Kri-
voy Rog-Serie diskordant archaische Gra-
nite, Migmatite und Gneise des Dnjiepro-
petrovsk-Blocks und besteht von unten
nach oben aus fünf unterschiedlichen Ab-
folgen (Abb. 4):
Die Novokrivoyrog-Abfolge, die über-
wiegend von Metavulkaniten und Meta-
sandsteinen sowie Metakonglomeraten zu-
sammengesetzt ist. Die Frage der stratigra-
phischen Eingliederung dieser Metavulka-
nite ist nach der Publikation von PA-
RAHNKO (1995 a ) viel diskutiert wor-
den, da er diese Metavulkanite als Teil der
archaischen Bildungen des Dnjieprope-
trovsk-Blocks betrachtet, obwohl diese Ab-
folge (bis 2000 m) in der Literatur bis da-
hin in das Frühproterozoikum gestellt wur-
de. Die Skelevatsk-Abfolge besteht aus
Metasandsteinen, Metakonglomeraten und
Phylliten und überlagert diskordant die
Novokrivoyrog-Abfolge. Ihre Mächtigkeit
liegt bei 50 bis 300 m.
Die Sakssagan-Abfolge, in der die Ei-
senerze auftreten, wird im Absatz 3.4 be-
schrieben.
Die Gdanzev-Abfolge überlagert dis-
kordant die Ablagerungen der Sakssagan-
Abfolge und ist durch zwei lithologisch
unterschiedlichen Horizonte (von 700 bis
850 m) charakterisiert. Metasandsteine und
Metakonglomerate bilden den unteren Ho-
rizont. Glimmer- und Chloritschiefer bauen
den oberen Horizont dieser Abfolge auf.
Die Schichtenfolge der Krivoy Rog-Serie
endet mit der 3500 Meter-mächtigen Glee-
vatsk-Abfolge. Sie überlagert die Gdanzev-
Abfolge und ist überwiegend aus Meta-
sandsteinen, Biotitschiefern und Metakon-
glomeraten zusammengesetzt.
Die große Mächtigkeit der fünf Abfolgen
der Krivoy Rog-Serie von insgesamt 8000
Metern deutet auf die Intensität der Ablage-
rung- und Absenkungsprozesse im Unter-
suchungsgebiet hin.
Die tektonische Aktivität ist durch die Ent-
wicklung der KRK-Zone gekennzeichnet
und wird im Absatz 3.5 analysiert.
3.4 Die Sakssagan-Abfolge (SA)
Mit einer Mächtigkeit von 1300–1400 m ist die
SA zwischen den jüngeren terrigenen Bildun-
gen der Gdanzev- und Gleevatsk-Abfolgen
und den älteren Skelevatsk-Metakonglo-
meraten diskordant eingeschaltet. Diese
frühproterozoisch datierte Abfolge setzt
sich überwiegend aus Fe-armen Quarziten
und Fe-reichen Jaspiliten zusammen. Diese
Abb. 4: Schematisches lithostratigraphisches Profil der Krivoy Rog-Serie nach KULIK (1992); der
Aufbau der Sakssagan-Abfolge (BIF) ist hervorgehoben.
1-S
1-Q
2-S
2-Q
3-S
3-Q
4-S
4-Q
5-Q
5-S
6-S
6-Q
7-S
7-Q
Unterer Erzhorizont
Oberer Erzhorizont
Novok
r
ivoyrog-Abfolge
(Metav
u
lkanite und Sandsteine)
Skelevatsk-Abfolge
(Glimmerschiefer und
Metak
o
nglome
r
a
t
e
)
Sakssagan-Abfolge
(BIF)
Mittlerer Erzhorizont
1-S: Fe-Schiefer-Horizont:
2-Q: Fe-Quarzit-Horizont
: ..
.
Gdanzev und Gleevatsk-
Abfolgen
28
SiO2-reichen Gesteine sind mit Fe-haltigen
sowie Fe-armen Schiefern vergesellschaf-
tet.
Die Mineralzusammensetzung der Sakssa-
gan Gesteine ist durch Quarz-Chlorit-Bio-
tit- (bei den Schiefern) und Quarz-Biotit-
Amphibol-Subfazies (bei den Quarziten)
gekennzeichnet. Dies bestätigt die Domi-
nanz der grünschiefer metamorphen Fa-
zies in der Sakssagan-Abfolge. Eine weite-
re Mineralgesellschaft von Quarz-Biotit-
Epidot- und selten Granat könnte ein Zei-
chen für eine weite Spanne der metamor-
phen Überprägung bis zur Epidot-Amphi-
bolit-Fazies sein, was bereits von PLOT-
NIKOV (1994) erwähnt wurde.
Die Gesteine der Sakssagan-Abfolge haben
großen Anteil an der Sakssagan Monokli-
nal-Struktur innerhalb des Krivoy Rog-Be-
ckens und sind von NN- bis NE-streichen-
den Störungzonen durchgezogen (BELEV-
TSEV Y. et al., 1981).
Innerhalb der 1,8 Ga alten Krivoy Rog-BIF
sind Quarzit- und Schieferhorizonte in sie-
benfachem Wechsel zu finden, als Resultat
der Faziesänderungen während der Sedi-
mentation (BELEVTSEV Y. et al., 1991).
Dabei lassen sich drei größere Gesteins-
einheiten bzw. Erzhorizonte unterscheiden
(Abb. 4):
a)- Die untere Einheit besteht aus zwei
Quarzit- und zwei Schieferhorizonten, wo-
bei Karbonatbildungen häufig auftreten.
b)- Die mittlere Einheit dagegen ist aus
zwei Schiefer- und einem Quarzithorizont
zusammengesetzt und grünschiefer-faziell
überprägt (BELEVTSEV Y. et al., 1986).
c)- Die obere Einheit ist überwiegend von
grünschiefer-faziell überprägten Quarzit-,
Jaspilit- und Schieferhorizonten aufgebaut
und weist höhere Erzreserven auf.
Im Vergleich zu den unteren und mittleren
Einheiten treten hier selten auch Quarz-
Biotit-Epidot- und Quarz-Biotit-Cumingto-
nit-Granat-Mineralgesellschaften auf, die
auf intensive metamorphen Überprägung
hindeuten.
Die Krivoy Rog-Eisen-Erze sind in die
gefaltete Sakssagan-Abfolge eingeschaltet.
Nach der traditionellen Klassifikation von
GROSS (1980) wird sie dem Superior-Typ
zugeordnet.
Die Vererzung ist durch strukturelle, litho-
logische und stratigraphische Faktoren kon-
trolliert (GRECHECHNIKOV, 1989).
Die Mächtigkeit der Erzhorizonte ist durch
Störungszonen erheblich verändert (Abbil-
dung 5).
3.5 Tektonische Analyse der
KRK
Der tektonische Bau der KRK wird aus-
führlich behandelt, weil er wichtige Hin-
weise auf die geotektonische Entwicklung
29
] 100 m
Abb. 5: Korrelationsschema der Profile der Sakssagan-Abfolge aus vier unterschiedlichen Erzfeldern
Krivoy Rogs, umgezeichnet nach PLOTNIKOV (1994). Unterschiedliche Mächtigkeiten sind inner-
halb der Erzhorizonte dargestellt. Lagerstätten: Frunze (I); Pervomai (II); Petrov (III) und Jjug (IV).
und ihre Zusammenhänge mit der Bildung
der Krivoy Rog-Serie geben kann.
Die im folgenden gezogenen Schlüsse ba-
sieren in erster Linie auf geophysikalischen
und struturellen Untersuchungsergebnissen
von PLOTNIKOV (1994) sowie geochro-
nologischen, stratigraphischen und lithofa-
ziellen Literaturdaten.
30
3.5.1 Die KRK als primärer
Tiefenbruch
Die sich submeridional erstreckenden Kri-
voy Rog-Kremenchug-, Orekhov-Pavlov-
sky-, Tahlnovsky- und Nemirov-Bruchzo-
nen (Abb. 6, a und b) stellen wichtige tek-
tonische Einheiten für die gesamte Struktur
des Ukrainischen Schildes dar. Schon die
Entstehung der sogenannten Megablock-
struktur im Ukrainischen Schild während
der archaischen Orogenese ist auf die Bil-
dung dieser Bruchzonen zurückzuführen
(KALYAEV, 1960).
PLOTNIKOV (1994) klassifizierte die Kri-
voy Rog-Kremenchug- und Orekhov Pav-
lovsky- Zonen als primäre Tiefenbrüche
aufgrund folgende Parameter:
a)- Die weite laterale Erstreckung der
Bruchzonen: Die KRK-Zone weist eine
submeridional Längserstreckung von hun-
derten Kilometern im Zentral Ukrainischen
Schild bis in die nördliche Dnjiepr-Donetsk-
Depression auf.
b)- Die große Tiefenausdehnung: Entspre-
chend den geophysikalischen Forschungs-
ergebnissen von PLOTNIKOV (1994)
reicht die KRK-Zone bis an die obere
Grenze der Mohorovicic-Diskontinuität.
a)- Die KRK- und damit auch die Ore-
kohv-Pavlovsky-Zonen trennen unter-
schiedliche Erdkrusten-Niveaus, die durch
differenzierte Gesteinseinheiten, charakte-
ristische Faltungsüberprägung, einen eigen-
ständigen Erzfeldcharakter und Metamor-
phosegrad gekennzeichnet sind.
Nach PLOTNIKOV (1994) sind alle drei
Voraussetzungen für Tiefenbrüche in der
KRK-Zone erfüllt.
Solche Strukturen haben auch die Platz-
nahme gigantischer Erzlagerstätten wäh-
rend des frühen Proterozoikums begüns-
tigt. Mit dieser Auffassung widerspricht
die Hypothese von PLOTNIKOV (1994)
auf keinen Fall der Vorstellung von RE-
CHETNIAK (1989), daß die KRK-Zone
als Fragment eines tiefgreifenden Paläorif-
tes interpretiert werden kann.
3.5.2 Die KRK und ihre Beziehun-
gen zu anderen strukturellen
Einheiten
Die Granit- und Gneis-Kuppel-Strukturen
Die KRK und die Orekho-Pavlovsky Tie-
fenbrüche sollen die gesamte geologisch-
strukturelle Situation im Zentralbereich des
Ukrainischen Schildes und insbesondere in
Krivoy Rog beeinflußt haben. Diese Aussa-
ge muß diskutiert werden.
SEMENENKO (1981) nahm an, daß die
archaischen Strukturen durch diese Tiefen-
brüche stark überprägt wurden. In diesem
Zusammenhang nannte er die kuppelförmi-
31
gen Granit- und Gneis-Vergesellschaftun-
gen im Zentrum des Dnjiepropetrovsk-
Blocks als Beispiel. Zwischen diesen Gra-
nit- und Gneiskuppeln entstanden lineare
Tiefenstrukturen, die sowohl der Bruch-
richtung als auch dem submeridional-
orientierten Streichen der Orekhov-Pav-
lovsky und Krivoy Rog-Kremenchug-Tie-
fenbrüchen entsprechen (KALYAEV et al.,
1984).
Die Thernovsky-Struktur
Nach KALYAEV et al., (1984) unterschei-
den sich sekundäre und tertiären Bruchzo-
nen, die im Zusammenhang mit der früh-
proterozoischen Orogenese vor 2,5 bis 2,2
Ga (GAAL & KASANSKI, 1988) stehen,
von den primären archaischen Tiefen-
bruchzonen wie KRK und Orekhov-Pav-
lovsky durch eine subhorizontale Bruch-
richtung. Die Überschneidungszonen pri-
märer (archaischer) und sekundärer (prote-
rozoischer) Tiefenbruchzonen stellen wich-
tige Strukturen dar (PLOTNIKOV, 1994).
Diese Strukturen sind durch eine star-
ke geotektonische und metallogenetische
Überprägung gekennzeichnet. Im Untersu-
chungsgebiet betrifft dies die nördlich auf-
tretende Thernovsky-Struktur (als Über-
schneidung der KRK- und der Devladov-
sky Tiefenbruchzonen zwischen den De-
murihnsky- und Sakssagankuppeln im Os-
ten, und dem Inguletsk-Blockl in Westen)
(Abb. 6, b). In diesem Bereich treten zahl-
reiche Störungszonen und komplizierte
Faltungsstrukturen auf, wobei hochmeta-
morphe Gesteine und eine intensive hydro-
thermale Aktivität charakteristisch sind
(EVTEHOV, 1992). Die jüngeren basi-
schen und ultrabasischen Intrusivkörper im
Zusammenhang mit der Thernovsky-Struk-
tur bezeichnete PLOTNIKOV (1994) als
Erdmantelprodukte, die auf die tiefreichen-
de Ausdehnung dieser Zone hindeuten.
3.5.3 Innerer Aufbau der KRK
Die Erfassung des Aufbaus der KRK ge-
lang PLOTNIKOV (1994) durch die Aus-
wertung der Erkundungs- und Abbauarbei-
ten auf Eisenerze in Krivoy Rog. Es han-
delt sich dabei um Material aus Tage- und
Tiefbau, einschließlich einem dichten Tief-
bohrungsnetz, das die gesammte KRK-
Zone durchteufte. In diesem Zusammen-
hang erfolgten die unmittelbaren geologi-
schen Beobachtungen und anschließend
die strukturelle Kartierung und Datierung
von Kluft- und Störungsystemen, die sich
innerhalb der KRK befinden.
Aus Ergebnis dieser Analyse stellte PLOT-
NIKOV (1994) fest, daß die KRK-Zone
von vier Hauptstörungszonen durchsetzt
wird, nämlich der Zapadny-, der Tarapa-
kovsky-, der Sakssagansky- und der Vos-
tochny-Zone (Abb. 7 und 8).
Die Zapadny-Störungszone ist die westlich
begrenzende Strukturlinie der Krivoy Rog-
32
Abb. 6: Lage der Thernovsky-Struktur in Krivoy Rog, umgezeichnet nach PLOTNIKOV (1994).
Dnjiepropetrovsk-BlockKrivoy Rog-Serie
Konka-Verkkosev-Komplex
010 20 km
Tiefenbru
33
Kremenchug-Zone. Sie dehnt sich über den
KRK-Tiefenbruch bis an die Grenze zur
Devladovsky-Struktur im Norden aus und
trennt Gesteine der KRK vom Inguletsk-
Blocks im Süden (Abb. 8). Strukturell ge-
sehen verschiebt sich der Ingul-Inguletsk-
Block entlang dieser Störungszone nach
Nordost und die Krivoy Rog-Serie in die
Südwestrichtung (Abb. 7).
Die Zapadny- (Z) und Tarapakovsky- (T)
Störungszonen unterscheiden sich dadurch,
daß die T-Zone sich im Süden östlich aus-
dehnt und die Tarapakovsy-Antiklinale
durchschneidet (Abb. 7).
Die Sakssagansky- und die Vostochny-Stö-
rungszonen weisen relativ kleine streichen-
de Ausdehnungen im Vergleich zu den
oben zitierten Störungen auf. Die Sakssa-
gan-Störungzone begrenzt die Sakssagan-
Monoklinale. Dabei sind auch vertikale
Blockversätze von Gesteinseinheiten der
Sakssagan-Abfolge zu erkennen (Abb. 8).
Ein steiles Einfallen und ein Streichen von
etwa 30º zur Bruchrichtung des KRK-Tie-
fenbruchs charakterisieren die Vostochny-
Störungszone. Nach PLOTNIKOV (1994)
gilt sie als Trennfläche zwischen den Ge-
steinseinheiten der Sakssagan-Monoklinale
und der Halb-Synklinalstruktur von Krivoy
Rog.
Diese Störungszonen teilen die KRK-Zone
in Blöcke, die unterschiedliche Faltungs-
überprägung und metamorphe Bedingun-
gen aufweisen. Dies wird auch durch die
Abb. 7: Primäre Störungen in der KRK-Zone,
Schittlinie (W-E); umgezeicnet nach
PLOTNIKOV (1994).
N
WE
10 km
48
N
33 E
CB
Z
T
33 E
48 N
+ + +
Dnjiepropetrovsk-
Block
Ingul-Inguletsk-
Block
Gleevatsk und Gdanzev-
Abfolgen
Sakssagen-Abfolge (BIF)
Skelevatsk-Abfolge
Metavulkanite
Metasandsteine
Novokrivoyrog-
Abfolge
Primäre Störungen::
Z
Zapadny
T
Tarapakosky
C
Sakssagansky
B
Vostochny
34
Abb. 8: Schematisches geologisches Profil der KRK, umgezeichnet nach PLOTNIKOV (1994).
024 km
Sekundäre und
tertiäre Störungen
Primäre Störungen:
CB
ZTZapadny Tarapakovsky
Sakssagansky Vostochny
Bohrloch
Ingul-Inguletsk- Block
Dnjiepropetrovsk-Block
Metasandsteine
Metavulkanite
Skelevatsk-Abfolge
Sakssagan-Abfolge
(BIF)
Gdanzev-Abfolge
Novokrivoyrog
Abfolge
0 km
1
2
3
4
5
6
7
35
lithofaziellen und stratigraphischen Analy-
senergebnisse von PARAHNKO (1991) be-
legt. Damit wird ein räumlicher Blockcha-
rakter im inneren Aufbau der KRK-Zone
festgestellt.
3.5.4 Entwicklung der KRK
Das tektonische Inventar der KRK-Tiefen-
bruchzone sowie der Blockcharakter des
inneren Aufbaus dieser Zone zeigen, daß
Sedimentation und Lagerstättenbildung in
Krivoy Rog mit mehrphasigen tektonischen
Prozessen zusammenhängen. Ein Beleg da-
für sind stratigraphische und lithofazielle
Unterschiede zwischen den Blöcken , die
von primären Störungszonen begrenzt sind
(PARAHNKO, 1991). Diese lithofaziellen
sowie auch erzmineralogischen Unterschie-
de zwischen den Blöcken innerhalb des
Krivoy Rog-Beckens können als Resultat
differenzierter tektonischen Überprägung
interpretiert werden. Dementsprechend
werden diese Blöcke auch als eigenständi-
ge " Erzfelder " betrachtet.
In den Erzhorizonten sind diese Unter-
schiede durch Versatz von Erzlagen und
starke Mächtigkeitsänderungen neben den
primären Störungszonen erkennbar (Abbil-
dung 8). Dies sind Hinweise auf die tekto-
nische Reaktivierung der primären Stö-
rungszonen bzw. der KRK.
3.5.5 Ergebnisse der tektonischen
Analyse der KRK
Im Untersuchungsgebiet belegen die Ergeb-
nisse der zitierten und eigenen tektonischen
Analyse der KRK-Zone (Tab. 1), daß sie
sich primär durch Dehnungsvorgänge wäh-
rend der archaischen Orogenese gebildet
hatte (S1). Ensprechende submeridional ge-
richtete Zonen grenzten die Mikroplatten
im Ukrainischen Schildes ab und führten
zur Enstehung der sogenannten Megablock-
struktur (Y. BELEVTSEV, 1957).
Deformationsvorgang Faltungs- und Bruchrichtung
S1- Dehnungsvorgänge während der archaischen
Orogenese. Bildung der KRK-Zone. D1- Submeridional.
S2- Einengungs-und Tiefenruchvorgänge im frühen
Proterozoikum. Bildung der primären Störungszonen. D2- Submeridional mit Versatz von Blöcken.
Auftreten von Synklinal- und Antiklinal-
Strukturen in Krivoy Rog-Erzfeld
S3- Bildung der sekundären Störungszonen D3- Subhorizontale; Bildung der Thernovskystruktur.
S4- Bildung der tertiären Störungszonen D4- Bildung der Sakssagan-Monoklinalstruktur.
Tab. 1: Zusammenstellung der Deformationsphasen der KRK-Zone, modifiziet nach Plotnikov (1994).
36
Die KRK-Zone ist durch eine submeridio-
nale Faltungsrichtung (D1) geprägt.
Desweiteren treten primäre Störungszonen
auf, die durch Einengungs- und Tiefen-
bruchvorgänge der Erdkruste entstanden.
Diese Störungszonen halten die submeri-
dionale Hauptbruchrichtung (S2) der KRK
ein und weisen maximale Blockversätze
auf. Gemeinsam mit der Deformationspha-
se D2 führen sie zur Bildung von Synkli-
nal- und Antiklinalstrukturen des Krivoy
Rog-Kremenchug Erzfeldes.
Die subhorizontale Faltungs- und Bruch-
richtung der Thernovskystruktur ist eine
Folge des dritten Deformationsereignisses
(D3) der Entwicklungsgeschichte der KRK,
wobei sekundäre Störungszonen auftreten
(S3).
Während der letzten Deformationsphase
(D4) bildete sich die Sakssagan Monokli-
nal-Struktur gemeinsam mit tertiären Stö-
rungszonen (S4). Alle diese Deformationen
sind Ausdrücke einer tektonischen Evolu-
tion, die innerhalb der KRK mit der Sedi-
mentation beginnt.
37
4 GEOCHEMISCHE
CHARAKTERISIERUNG
DER GESTEINE DER KRK
4.1 Die Metavulkanite der Novo-
krivoyrog-Abfolge (NVAM)
Die bisherigen Untersuchungen an NVA-
Metavulkaniten beschäftigten sich haupt-
sächlich mit ihren petrographischen, isoto-
pen-geochemischen, strukturellen und stra-
tigraphischen Aspekten (BERNADSKA-
YA, 1961; BUTHIRYAN et al., 1992; PA-
RAHNKO, 1995 a ). Bei der Frage nach
der geochemischen Charakteristik der
NVA steht zunächst im Vordergrund, ob
diese Metavulkanite durch Rifting-Prozes-
se oder durch die Subduktion einer ozeani-
schen Lithosphärenplatte generiert wurden
(Inselbogenentwicklung) und welcher Zu-
sammenhang mit der Sakssagan-Eisenfor-
mation besteht.
Um diese Frage zu beantworten, wurden
die Metavulkanite der Novokrivoyrog-Ab-
folge mit Hilfe von geochemischen Diskri-
minierungs-Diagrammen petrologisch und
tektono-magmatisch klassifiziert. Stark al-
terierte Proben wurden ausgeschloßen, da-
mit sekundäre Alterationsprozesse die
Klassifizierung nicht verfälschen.
Durch die SEE-Analysen und die mikros-
kopische Beschreibung der NVA-Metavul-
kanite werden die Haupt- und Spurenele-
ment-Untersuchungen ergänzt.
4.1.1 Klassifikation der NVAM
Petrographie der NVA-Amphibolite
Die petrographischen Untersuchungen er-
geben, daß die NVA-Amphibolite überwie-
gend aus syngenetischen Oxyhornblenden
und Plagioklasen bestehen. Diese Minerale
bilden ein primäres magmatisches Gefüge,
wobei akzessorische Minerale wie Quarz,
Epidot, Biotit und Apatit auftreten und eine
feinkörnige Textur dominiert.
Als sekundäre Phase tritt eine Mineralasso-
ziation auf, die aus einer Oxyhornblende-
Umwandlung in Eisenkarbonat (vermut-
lich Siderit ) bzw. serizitisiertem Plagio-
klas resultiert.
Der Metamorphosegrad der Amphibolite
wurde in verschiedenen Arbeiten untersucht
(R. BELEVTSEV und Y. BELEVTSEV,
1981 ; PARAHNKO, 1988). Die Ergebnis-
se wurden von PLOTNIKOV (1994) zu-
sammengefaßt und der Metamorphosegrad
der NVA-Amphibolite in die Grünschiefer-
fazies und Amphibolitfazies eingestuft.
Die petrologische Klassifikation der NVA-
Metavulkanite mit Hilfe des Zr / TiO2-Ver-
hältnisses wurde im Bivariatplot von WIN-
CHESTER & FLOYD (1977) ermittelt. Ge-
mäß Abb. 9 besitzen die NVA-Metavulka-
nite vorwiegend Subalkalibasalt- und An-
desitbasalt-Signaturen. Die Proben, die als
Basalt / Trachyt-Nephelin-Gesteine einzu-
stufen sind, stammen aus dem Süden (Lit-
manovsk) des Krivoy Rog-Beckens.
38
.001 .01 .1 110
40
45
50
55
60
65
70
75
80
Zr / TiO2
SiO2 (wt %)
Rhyodacite/Dacite
Rhyolite
Phonolite
Andesite TrAn
Com/Pan
Bas/Trach/Neph
Sub-AB
AB
Trachyte
Abb. 9: Petrologische Klassifizierung der NVA-Metavulkanite nach WINCHESTER &
FLOYD (1977).
Proben aus Sakssagan (Zentrum von Krivoy Rog); Inguletsk (westlich von Krivoy Rog);
Litmanovsk (südlich von Krivoy Rog).
.01 .1 110
.001
.01
.1
1
Nb / Y
Zr / TiO2
Phonolite
Trachyte
Rhyolite
Andesite/Basalt
Rhyodacite/Dacite
SubAlkaline Basalt
TrachyAnd
Alk-Bas
Com/Pant
Bsn/Nph
Andesite
Abb. 10: Das Zr / TiO2 vs Nb / Y-Diagramm nach WINCHESTER & FLOYD (1977) macht
die Affinität der Metavulkanite zu Subalkali-Gesteinen deutlich.
Proben aus Sakssagan (Zentrum von Krivoy Rog); Inguletsk (westlich von Krivoy Rog);
Litmanovsk (südlich von Krivoy Rog); Nordsakssagan (nördlich von Krivoy Rog).
39
Die petrologische Charakterisierung der
NVA-Metavulkanite wird durch eine zu-
sätzliche Klassifizierung aus dem Verhält-
nis zwischen (Zr / TiO2) und (Nb / Y) nach
WINCHESTER & FLOYD (1977) präzi-
siert. Das Nb / Y-Verhältnis macht die
Affinität der NVA-Metavulkanite zu den
überwiegend subakalinen Andesitbasalten
der Krivoy Rog-Serie deutlich (Abb. 10).
Zu einer differenzierten Bewertung in geo-
tektonischer Hinsicht wurden die Haupte-
lement-Zusammensetzungen der NVA-Me-
tavulkanite im TAS- (Total Alkalies Silica
Diagramm, Abb 11) und AFM-Diagramm
(Alkalies Silica Diagramm, Abb.12) nach
IRVINE & BARAGAR (1971) dargestellt.
Bei dieser Darstellung blieben alkaline Me-
tavulkanite aus dem Nordsakssagan und
dem Süden Krivoy Rogs (Litmanovsk) un-
berücksichtigt.
Das TAS (NaO2 + KO2 / SiO2)-Diagramm
in der Abbildung 11 zeigt eine deutliche
subalkalische Verteilung der NVA-Meta-
vulkanite .
35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
SiO2 (wt %)
Na2O + K2O (wt %)
Alkaline
SubAlkaline
Abb. 11: Alkalisch / Subalkalischer Charakter der NVA-Metavulkanite nach IRVINE &
BARAGAR (1971). Die Tendenz ist deutlich subalkalisch.
Proben aus Sakssagan (Zentrum von Krivoy Rog); Inguletsk (westlich von Krivoy Rog).
Die subalkalischen Metavulkanite wurden
nach Ausschluß der alkalinen Basalte im
AFM-Diagramm (Abb. 12) nach IRVINE
& BARAGAR (1971) als Tholeiite und
kalkalkaline Basalte klassifiziert.
40
Na2O + K2O MgO
FeO*
Tholeiitic
Calc-Alkaline
Abb. 12: AFM-Diagramm nach IRVINE & BARAGAR (1971) zur Unterscheidung von
Tholeiiten und Kalkalkalibasalten. AFM: A = (Na2O + K2O); F = (FeO + Fe2O3);
M = MgO. FeO* wurde aus FeO = 0,8998 × Fe2O3 berechnet.
Proben aus Sakssagan (Zentrum von Krivoy Rog); Inguletsk (westlich von Krivoy Rog).
Im AFM-Diagramm (Abb. 12) wird deu-
tlich, daß die NVA-Metavulkanite überwie-
gend kalkalkalischen Charakter aufweisen.
Zwei Proben plotten im Tholeiitfeld und
bestätigen die These von MIYASHIRO
(1974), daß kalkalkaline Vulkanite und
Tholeiite nicht zwei diskrete Trends der
magmatischen Entwicklung bedeuten, son-
dern eine kontinuierliche und variable Mag-
ma-Differenzierung repräsentieren.
Kalkalkaline Vulkanite sind Gesteine, die
durch Silikat-Partialschmelzen in der Be-
nioff-Zone generiert werden können. Dem-
nach ist die Existenz einer Subduktionszo-
ne zum Zeitpunkt der Magmenbildung
nicht auszuschließen.
Die bisher dargestellten Ergebnisse spre-
chen demnach für eine Platznahme der
NVA-Metavulkanite in einem Inselbogen-
system. Dies wird besonders durch das
Auftreten der Kalkalkali-Gesteine gestützt.
Tholeiite können in verschiedenen tektono-
magmatischen Milieus auftreten. Aus die-
sem Grund wurden weitere Spurenele-
ment-Untersuchungen an NVA-Metavul-
kaniten durchgeführt, um ihr Entstehungs-
milieu zu bestimmen.
41
4.1.2 Tektonomagmatische
Diskriminierung der NVA-
Metavulkanite
Zur tektonomagmatischen Diskriminierung
der Metabasite werden immobile " High
Field Strength-Elements " (HFS-Elemente)
wie Ti, Zr, Y, Nb, P, sowie die Übergangs-
metalle Cr und V benutzt, deren Vertei-
lungsmuster und genetische Signifikanz im
Zusammenhang mit den angewendeten
Diskriminierungsverfahren erläutert wird.
HFS-Elemente besitzen eine hohe Ladung
mit kleinem Ionenradius.
Nach den Arbeiten von PEARCE & CANN
(1973) und PEARCE (1975) kann die geo-
tektonische Position tholeiitischer Metaba-
site durch die Ti-, Zr- und Y-Verteilung
ermittelt werden.
Zr Y * 3
Ti / 100
A
B
C
D
Abb. 13 : NVA-Metavulkanite im Ti/Zr/Y-Diagramm nach PEARCE & CANN(1973).
B,C = CAB: Calc Alkaline Basalts; A,B = LKT: Low K Tholeiites; B = OFB: Ocean
Floor Basalts; D = WPB: Within Plate Basalts.
Proben aus Sakssagan (Zentrum von Krivoy Rog); Inguletsk (westlich von
Krivoy von Rog).
Im Ti / Zr /Y-Diagramm (Abb.13) plotten
die Metavulkanit-Proben vorwiegend im
" Calc Alkaline Basalt "-Feld. Wenige Pro-
ben zeigen eine geochemische Affinität zu
" Within Plate Basalts " und " Ocean Floor
Basalts ".
42
Auch im Verteilungsdiagramm der Spuren-
elemente Ti / Zr nach PEARCE & CANN
(1973) (Abb. 14) kommt die Dominanz von
Kalkalkali-Gesteinen in der Novokrivoy-
rog-Abfolge erneut zum Ausdruck, wobei
" Ocean Floor Basalts " auch hier auftreten.
In diesem Zusammenhang fungiert Ti als
Fraktionierungsindex, da Kalkalkali-Basal-
te gegenüber " Ocean Floor Basalts " an Ti-
tan abgereichert sind.
025 50 75 100 125 150 175 200 225 250
0
3000
6000
9000
12000
15000
18000
Zr (ppm)
Ti (ppm)
A
B
C
D
OFB: D, B
LKT: A, B
CAB: A, C
Abb. 14 : Die Metavulkanite im Zr / Ti-Diagramm nach PEARCE & CANN (1973).
CAB- (A, C); OFB- (D, B); LKT- (A, B).
Proben aus Sakssagan (Zentrum von Krivoy Rog); Inguletsk (westlich von Krivoy Rog).
Das gesamte Spektrum der NVA-Metavul-
kanite wurde schließlich noch im Ti / V-
Diagramm nach SHERVAIS (1982) darge-
stellt (Abb.15). Bei dieser Darstellung kön-
nen Metavulkanite der Novokrivoyrog-
Abfolge mit " Midocean Ridge Basalt "
(MORB) und die Metavulkanite aus Litma-
novsk und Nord-Sakssagan mit " Ocean
Island Basalt " (OIB) verglichen werden.
43
0 5 10 15 20 25
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
Ti / 1000 (ppm)
V (ppm)
MORB
10
50
100
ARC <- 20 -> OFB
Abb. 15: NVA-Metavulkanite im Ti/V-Diagramm nach SHERVAIS (1982) liegen vorwiegend
zwischen Ti / V 20 und Ti / V 50 entsprechend dem MORB-Feld. Die wenigen Pro-
ben, die im Ti / V 100 Bereich liegen, zeigen eine Affinität zu OIB-Gesteinen und
stammen aus Litmanovsk- und Nord-Sakssagan.
Proben aus Sakssagan (Zentrum von Krivoy Rog); Inguletsk (westlich von Krivoy Rog);
Litmanovsk (südlich von Krivoy Rog); Nordsakssagan (nördlich von Krivoy Rog).
Die Untersuchungen zur geochemischen
Verteilung der Haupt- und Spurenelemente
der NVA-Metavulkanite und ihre petrogra-
phischen Merkmale belegen das Auftreten
einer Assoziation von meistens kalkalkali-
nen " Midocean Ridge Basalts " mit alkali-
nen " Ocean Island Basalts " in Nord-Saks-
sagan und im Süden (Litmanovsk) des Un-
tersuchungsgebietes.
Die geochemische Charakterisierung dieser
Metavulkanite belegt einen Vulkanismus,
bei dem kalkalkaline mit alkalinen Basal-
ten vergesellschaftet waren.
Die nachfolgenden Untersuchungen an Sel-
tenerd-Elemente sollen dazu beitragen, die-
se Tendenz der NVA-Metavulkanite zu be-
stätigen.
4.1.3 Seltenerd-Elemente (SEE) der
NVA-Metavulkanite
Seltenerd-Elemente eignen sich insbesonde-
re für die Interpretation magmatischer Pro-
zesse, da SEE ähnliche geochemische Ei-
genschaften besitzen und sich unter
44
Grünschiefer-Metamorphosebedingungen
refraktär verhalten (GRAUCH, 1989).
SEE-Analysen von fünf Amphibolit-Pro-
ben dienten zur weiteren geochemischen
Charakterisierung der NVA-Metavulkani-
te.
Die Seltenerd-Systematik
Die vorwiegend dreifach positive Ladung
und die geringeren Unterschiede der Ionen-
radien sind die Kennzeichen der SEE. Da-
durch ist eine isomorphe Vertretbarkeit in-
nerhalb der Gruppe der Seltenen Erden ge-
geben, wodurch auch ihr gemeinsames
Auftreten erklärt ist.
Europium kann unter bestimmten Bedin-
gungen auch als reduziertes Eu 2+ agieren
und wird dann bevorzugt ins Kristallgitter
von Feldspäten eingebaut.
Die andere Ausnahme von der Dreiwertig-
keit bildet das Cer, das unter oxidierenden
Bedingungen auch als Ce 4+ -Ion vorliegen
kann.
Die Verteilungskoeffizienten der Seltenerd-
Elemente sind für gesteinsbildende Mine-
rale spezifisch unterschiedlich. Sie können
durch fraktionierte Kristallisation beim
Aufstieg der Schmelzen bzw. durch ver-
schiedenes starkes Partial-Schmelzen im
Magma oder in einer Mineralphase relativ
ab- oder angereichert werden. Aus dieser
Kompatibilität bzw. Inkompatibilität der
Seltenerdmetalle folgen theoretisch be-
stimmte Verteilungsmuster für verschiede-
ne Gesteine, zum Beispiel in Rifting-Syste-
men oder Inselbogen-Assoziationen. Aber
die resultierenden SEE-Verteilungsmuster
können auch durch multikausale Zusam-
menhänge sowie unterschiedliche Sauer-
stoff-Fugazität der Ausgangsmagmen oder
Magma-Mischungen während des Auftiegs
der Schmelzen kompliziert werden.
Die SEE-Verteilungsspektren der NVA-
Metavulkanite wurden auf Chondrit-Zu-
sammensetzung nach TAYLOR & Mc
LENNAN (1985) normiert. Bei verwende-
ter Darstellung werden die normierten SEE-
Gehalte und die Ordnungszahl von La bis
Lu aufgetragen.
In Abbildung 16 zeigen die SEE-Vertei-
lungsmuster der ausgewählten NVA-
Metavulkanite eine relative Anreicherung
der leichten Seltenen Erden oder Ceriter-
den (LSEE) gegenüber den schweren Sel-
tenen Erden oder Yttererden (HREE). Da-
bei ist keine Europium (Eu)- oder Cerium
(Ce)-Anomalie erkennbar.
Die relativ geringe Fraktionierung der
Yttererden erinnert an kalkalkalische Se-
rien, vulkanische Bildungen am aktiven
Kontinentalrand oder Inselbogentholeiite
(JAKES et al., 1981), da kalk-alkalische
Andesitbasalte von tholeiitischem Mag-
men durch Hornblende-, Ortho- und Kli-
nopyroxenfraktionierung abgeleitet werden
können (BILOUS et al. 1996).
45
La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
1
10
100
kr 75
CG-66
CG-60
CG-59
kr 55
Abb. 16: Chondrit-normierte SEE-Spektren der NVA-Metavulkanite.
Die Proben kr 75 und kr 55 stammen aus Inguletsk (westlich von Krivoy Rog) und
CG-59, CG-60 sowie CG-66 stammen aus Sakssagan im Zentrum von Krivoy Rog.
4.2 Krivoy Rog-Erzhorizonte
Die Geochemie der Krivoy Rog-BIF ist in
erster Linie durch den hohen Fe-gehalt cha-
rakterisiert. Der Charakter der Spurenele-
mentverteilung kann für die Aufklärung
des Einflußes verschiedener geologischer
Prozesse (hydrothermale Alteration, Ver-
witterung oder Metasomatose) auf die Bil-
dung der Krivoy Rog-BIF genutzt werden.
Mit der Bestimmung der Seltenerd-Ele-
mente (SEE) wird es auch möglich, weitere
genetische Aspekte wie etwa die Herkunft
des Eisens der Krivoy Rog-BIF aufzuklä-
ren.
4.2.1 Statistische Auswertung der
geochemischen Daten
4.2.1.1 Häufigkeitsverteilung und
Korrelationsanalyse
Durch die Darstellung der statistischen
Parameter Minimum, Maximum und Mit-
telwerte als " Box Plots " für 15 chemische
Variablen der Krivoy Rog BIF-Proben, ge-
lingt eine erste Unterteilung der Eisenerze
in unterschiedlichen Gruppen (Abb. von 17
bis 22).
46
A-Hauptelemente in Cherts B- Spurenelemente in Cherts
Abb. 17 (A, B): " Box Plots " der Cherts (n = 10).
A- Hauptelemente in Cherty BIF. B- Spurenelemente in Cherty BIF.
Abb. 18 (A, B): " Box Plots " der Cherty BIF (n = 15).
A- Hauptelemente in Shales. B- Spurenelemente in Shales.
Abb. 19 (A, B): " Box Plots " der Shales (n = 9).
A- Hauptelemente in Shaly BIF. B- Spurenelemente in Shaly BIF
Abb.20 (A, B): " Box Plots " der Shaly BIF (n = 14).
ZrYVNiCrCo
2000
1500
1000
500
0
(ppm)
K2ONa2OCaOMgOFe2O3TiO2Al2O3SiO2
60
40
20
0
(%)
K2ONa2OCaOMgOFe2O3TiO2Al2O3SiO2
80
70
60
50
40
30
20
10
0
(%)
ZrYVNiCrCo
2500
2000
1500
1000
500
0
(ppm)
K2ONa2OCaOMgOFe2O3TIO2Al2O3SiO2
80
60
40
20
0
(%)
ZrYVNiCrCo
950
750
550
350
150
0
(ppm)
K2ONa2OCaOMgOFe2O3TiO2Al2O3SiO2
80
60
40
20
0
(%)
ZrYVNiCrCo
2000
1000
0
(ppm)
47
A- Hauptelemente in Alkalischen BIF. B- Spurenelemente in Alkalischen BIF
Abb. 21 (A, B): " Box Plots " der Alkalischen BIF (n = 12).
A- Hauptelemente in Verwitterten BIF. B- Spurenelemente in Verwitterten BIF
Abb. 22 (A, B): " Box Plots " der Verwitterten BIF (n = 7).
Für die Variablen wie Fe2O3, Al2O3, SiO2,
Na2O, Cr, Ni, Y, V und Zr, wurden gegen-
seitigen Beziehungen für jede Erzgruppe
über die Bestimmung des Korrelations-
koeffizienten " r " ermittelt (Tab. 2).
1-Cherts ( n = 10).
SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 Cr Ni Co V Y Zr
SiO2 1
Al2O3 0,06 1
TiO2 0,01 0,56 1
Fe2O3 -0,81 -0,62 0,38 1
Cr 0,31 0,06 0,51 0,86 1
Ni 0,43 0,50 -0,33 0,50 0,14 1
Co -0,03 -0,39 -0,01 -0,39 0,21 0,02 1
V 0,2 0,38 0,59 0,38 0,20 -0,32 0,10 1
Y 0,32 -0,10 0,19 -0,10 0,14 0,26 0,33 0,12 1
Zr -0,12 -0,03 0,52 -0,03 0,15 0,42 0,06 -0,13 0,08 1
K2ONa2OCaOMgOFe2O3TiO2Al2O3SiO2
80
70
60
50
40
30
20
10
0
(%)
ZrYVNiCrCo
2500
2000
1500
1000
500
0
(ppm)
CaOFe2O3TiO2Al2O3SiO2
70
60
40
20
0
(%)
ZrYVNiCrCo
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
(ppm)
48
2- Cherty BIF (n = 15).
SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 Cr Ni Co V Y Zr
SiO2 1
Al2O3 -0,91 1
TiO2 -0,18 0,19 1
Fe2O3 -0,88 -0,02 0,06 1
Cr -0,17 0,31 0,08 0,19 1
Ni -0,27 0,46 0,30 0,30 0,75 1
Co 0,47 -0,42 -0,44 0,42 0,2 -0,38 1
V 0,08 0,50 0,39 0,16 0,37 -0,08 -0,2 1
Y -0,46 -0,22 -0,23 0,20 0,15 0,37 -0,17 0,13 1
Zr 0,36 -0,05 -0,36 -0,15 0,44 0,04 0,09 0,11 0,18 1
3- Shales (n = 9).
SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 Na2O Cr Ni Co V Y Zr
SiO2 1
Al2O3 -0,73 1
TiO2 0,09 0,63 1
Fe2O3 0,33 0,08 0,09 1
Na2O 0,08 0,03 0,06 0,15 1
Cr 0,32 0,08 0,22 0,35 0,22 1
Ni 0,28 0,06 0,12 0,61 0,12 0,38 1
Co 0,41 0,10 0,18 0,41 0,08 0,14 1 1
V -0,32 0,31 0,55 0,13 0,05 0,23 0,26 0,10 1
Y -0,24 -0,42 0,45 0,21 0,01 0,53 -0,50 -0,08 0,37 1
Zr -0,50 0,07 0,45 -0,36 0,24 -0,30 -0,18 -0,04 0,39 -0,18 1
4- Shaly BIF (n = 14).
SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 Na2O Cr Ni Co V Y Zr
SiO2 1
Al2O3 -0,48 1
TiO2 0,05 0,95 1
Fe2O3 -0,62 -0,53 -0,12 1
Na2O 0,08 0,11 0,26 0,15 1
Cr 0,32 -0,15 -0,15 0,26 -0,52 1
Ni 0,38 -0,06 -0,28 0,22 -0,12 0,02 1
Co -0,09 0,12 0,52 0,08 0,01 -0,01 -0,86 1
V -0,51 0,32 0,44 0,13 0,01 -0,35 -0,50 0,33 1
Y 0,08 0,47 0,57 0,34 0,24 -0,05 -0,18 -0,54 0,18 1
Zr 0,08 0,24 0,36 0,44 -0,02 -0,48 -0,61 0,35 0,33 0,42 1
5- Alkalische BIF (n = 12)
SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 Na2O K2O Cr Ni Co V Y Zr
SiO2 1
Al2O3 -0,64 1
TiO2 -0,37 0,16 1
Fe2O3 -0,95 -0,09 0,15 1
Na2O -0,10 -0,33 0,35 0,29 1
K2O 0,46 0,16 -0,20 0,32 0,43 1
Cr 0,54 0,12 0,39 0,52 0,27 0,22 1
Ni 0,40 -0,50 0,18 0,37 0,33 0,14 0,69 1
Co -0,33 -0,43 -0,21 0,27 0,16 -0,27 0,11 0,25 1
V -0,10 0,25 0,32 0,41 0,28 0,25 0,16 -0,07 -0,10 1
Y -0,18 0,09 -0,08 0,14 0,25 0,02 0,40 0,52 -0,21 0,87 1
Zr -0,28 0,12 0,41 0,01 0,42 0,40 0,12 0,11 0,21 0,77 0,87 1
Tab. 2: Korrelationsmatrizen des Datensatzes von 11 Variablen verschiedener Erzgruppen Krivoy Rogs
49
Eine optimale Klassifizierung der Krivoy
Rog-BIF erfolgt mit der Hilfe einer Clus-
ter-Analyse, deren Ergebnisse wiederum
mit den mikroskopischen Beobachtungen
verglichen werden.
4.2.1.2 Cluster-Analyse
Die Verwendung von Elementverhältnissen
und multivariaten Verfahren zur geochemi-
schen Klassifizierung kann bei der Erken-
nung von Element- oder Probenassoziatio-
nen, der Abtrennung von geologischen
Einheiten und dem Erkennen von altera-
tionsbedingten Anomalien hilfreich sein.
Generell erlaubt die Anwendung der Fak-
toranalyse die Erkennung von übergeordne-
ten Strukturen in einer Datenmatrix und
kommt damit geologischen Fragestellun-
gen entgegen. Jedoch scheint diese Metho-
de nicht immer leicht anwendbar.
Im Gegensatz dazu wird bei der Cluster-
Analyse versucht, ähnliche Proben aus ei-
ner inhomogenen Probengesamtheit zu
Gruppen zusammenzufassen. Als kritische
Elemente für das Clustering wurden Fe2O3,
SiO2, Al2O3, Na2O, Ni, Cr, Zr und V aus-
gewählt, da ihre Gehalte günstig für die
Charakterisierung der BIF sind (GNA-
NESHWAR & NAQVI, 1995).
Aus diesem Grund wurde in der vorliegen-
den Arbeit die " Q-mode " Cluster-Analyse
für eine optimale Gruppenklassifizierung
von 45 repräsentativen Krivoy Rog-Erz-
proben durchgeführt. Dabei sind die oben
genannten Elemente entscheidend für die
Ermittlung der " cluster " oder Gruppen.
Die Ergebnisse wurden als Dendrogramm
dargestellt (Abb. 23), wobei die Ermittlung
der Gruppen über einen Abstands- oder
Ähnlichkeitskoeffizienten erfolgt (ANDER-
BERG, 1973)
4.2.1.3Statistische Ergebnisse und ihre
Interpretation.
Das durch die hierarchische Cluster-Analy-
se erhaltene Dendrogramm (Abb. 23) be-
legt fünf Cluster oder Gruppen. Diese Grup-
pen zeigen in ihrer chemischen Zusam-
mensetzung mehr oder weniger Ähnlich-
keiten und entsprechen bestimmten geo-
chemischen Fazies- bzw. Bildungsbedin-
gungen.
Auf der Basis von Dünnschliff- und An-
schliff-Beobachtungen sowie der Element-
verteilung lassen sich Cherts und Cherty
BIF, Shales und Shaly BIF, verwitterte und
alkalische metasomatische BIF unterschei-
den (Tab. 3).
Die Cherts oder Fe-Cherts sind überwie-
gend aus Chertlagen bzw. SiO2-Lagen und
Magnetit zusammengesetzt. Sie werden
traditionell als Eisen-arme Quarzite ver-
standen. Cherts sind durch einen durchnit-
tlichen Fe2O3-Gehalt von 29 % und die
niedrigsten Spurenelementgehalte charak-
terisiert, wobei Nickel als Ausnahme gilt.
50
Diese Fe-Cherts sind nach JAROCHUK et
al. (1975) chemischen Bildungen ähnlich
und weisen weniger als 0,3 % Al2O3 auf.
Sie können als primäre Eisenerzgesteine
eingestuft werden.
Erzmineralogisch betrachtet, tritt Magnetit
als Hauptmineral auf, den Rest bildet Pyrit.
Gruppen Hauptelemente Spurenelemente Erzmineralogische Charakteristik
Cherts SiO2, Fe2O3 Ni Magnetit, Quarz, Pyrit
Cherty BIF SiO2, Fe2O3, CaO, MgO Ni, Cr Magnetit, Hämatit, Hornblende
Shales SiO2, Fe2O3, Al2O3 Cr, Ni, V, Y Magnetit, Pyrit, Chlorit
Shaly BIF SiO2, Fe2O3, Al2O3 Cr, Ni, V, Zr Magnetit, Cummingtonit, Quarz
Alkalische BIF SiO2, Fe2O3, Na2O, K2O Cr, Ni, V, Zr, Rb Magnetit, Hämatit, Ägirin, Riebeckit
Verwitterte BIF Fe2O3, SiO2, CaO Ni, Cr Hämatit-Martit, Göethit
Tab. 3: Kombination geochemischer Kenndaten mit dünnschliff- und erzmikroskopischen
Beobachtungen zur Charakterisierung der Gesteinstype der Krivoy Rog BIF.
Cherty BIF werden als Fe-reiche und Chert-
lagen-arme Quarzite verstanden. Ihre SiO2-
Konzentration ist niedriger im Vergleich
zu den Cherts (43 bzw. 58 M. %) und ihr
Fe2O3-Gehalt liegt im Mittel bei 45 %.
Cherty BIF unterscheiden sich erzminera-
logisch von Cherts durch das Auftreten
von Hämatit und Hornblende. Auch wer-
den Karbonatisierungsprozesse durch Mi-
nerale wie Siderit und Dolomit erkennbar.
In Krivoy Rog setzen Cherts und Cherty
BIF die Quarzithorizonte der im siebenfa-
chen Wechsel aufgebauten Sakssagan-Ab-
folge zusammen (vgl. Kap. 3.4).
Shales und Shaly BIF unterscheiden sich
von den übrigen Gesteinsgruppen durch
ihre erhöhten Al2O3-Gehalte (15 bzw. 8,5
M. % ) und höhere Y-Konzentration. Ein
Unterschied zwischen den beiden Gruppen
besteht in ihren Fe2O3-Gehalten (12,5
M. % bei den Shales und 36 M.% bei den
Shaly BIF) und dem Erzmineralbestand:
Magnetit, selten Pyrit und Kupferkies sind
mit klastischem Quarz und Chlorit die
wichtigen Komponenten der grünschiefer-
metamorphen Shales-Gruppe. In den Sha-
ly BIF tritt zusätzlich Cummingtonit auf.
Alkalische metasomatische BIF treten in
Mineralassoziationen aus Ägirin, Magnetit
und Quarz oder aus Ribeckit, Magnetit-Hä-
matit und Martit auf. In dieser Gruppe fal-
len erhöhte Konzentrationen von Zr, Y, V,
auf. Der Fe2O3-Anteil (bis 64 M. %) und
die Konzentration der Alkali-Elemente
Na2O und K2O nehmen zu (bis 7 % Na2O)
und sind nach EVTEHOV (1992) das Re-
51
2520151050
kr 8
kr 21
kr 27
kr 1
kr 28
kr 10
kr 99
kr 69
kr 3
kr 95
kr 92
kr 103
kr 33
kr 29
kr 5
kr 100
kr 17
kr 71
kr 93
kr 34
kr 19
kr 101
kr 32
kr 7
kr 33a
kr 85
kr 26
kr 104
kr 79
kr 106
kr 78
kr 105
kr 6
kr 97
kr 2
kr 4
kr 23
kr 76
kr 70
kr 24
kr 91
kr 20
kr 18
kr 25
kr 2/ 88
La
b
el
Cherts
Chert
y
BIIF ,
Shales,und Shal
y
BIIIF
Alkalisch alterierte BIF
Verwitterun
g
s
b
etonte BIF
Abb. 23: Dendrogramm von 45 repräsentativen Proben aus der Krivoy Rog-BIF- nach der
Ward-Methode
52
sultat alkalisch metasomatischer Überprä-
gung, die auf hydrothermale Aktivität zu-
rückzuführen ist. Die Alkalischen BIF tre-
ten bevorzugt in den tektonisch überpräg-
ten Quarzithorizonten der Sagssagan-BIF-
Abfolge auf. In den Schieferhorizonten sind
sie weniger zu finden.
Die Verwitterten BIF zeichnen sich durch
den sekundär gebildeten Goethit und auch
Limonit aus. Der Fe2O3-Anteil liegt im
Mittel bei 57 M.% und die höchsten Ni-
Werte sind in dieser Erzgruppe zu finden.
Hauptsächlich treten die Verwitterten BIF
innerhalb der oberflächennahen Erzhorion-
te auf. Sie sind auch an Verwitterungszo-
nen entlang von Störungen bis 150 m Teufe
gebunden.
4.3 Hauptelemente
In der Regel gelten Fe2O3, Al2O3 und SiO2
als Hauptelemente im System der präkam-
brischen " banded iron formations ". Die
Konzentrationen dieser Elemente, ihre ge-
genseitige Bindungverhältnisse sowie ihre
Korrelation mit anderen Haupt- und Spu-
renelementen können nach GNANESH-
WAR & NAQVI (1995) Hinweise auf die
Bildungsbedingungen geben.
Erhöhte Konzentrationen der Alkalielemen-
te (K2O und Na2O) sind meistens von Post-
Diagenese-, Remobilisierungs- und Meta-
morphose-Prozessen abhängig und können
in diesem Zusammenhang als Indikatoren
dienen.
Abb. 24: Al2O3 / TiO2-Verhältnis. Hierbei sind überwiegend Shales und Shaly BIF vertreten.
TiO2
0,0
20
10
00,2 0,4 0,6 0,8
(%)
Al2O3
(%)
Shales
ShalyBIF
Alkalische BIF
53
CaO, MgO und TiO2 werden in unter-
schiedlichen genetischen Zusammenhän-
gen interpretiert: zum einen um Karbonati-
sierungsprozesse in den BIF zu definieren
(CaO und MgO); zum anderen um eine
möglich terrigene Zufuhr abzuschätzen
(TiO2).
Generell weisen erhöhte Konzentrationen
an Al2O3 und TiO2 auf detritische Einträge
hin. Für alle Erzgruppen wurde das Al2O3 /
TiO2-Verhältnis ermittelt (Abb. 24). Dabei
wird erkennbar, daß bei etwa gleichblei-
bendem Verhältnis, die Konzentration von
Al2O3 und TiO2 von den alkalischen BIF
über die Shaly BIF bis zu den Shales zu-
nimmt, d. h. die die durch die Cluster-Ana-
lyse vorgenommene Gruppierung wird auch
hier deutlich. Cherts, Cherty BIF und ver-
witterte BIF sind wegen ihrer sehr niedri-
gen Konzentrationen nicht darstellbar.
Es ist naheliegend, daß Shales und Shaly
BIF stärker von terrigener Zufuhr beein-
flußt wurden, während bei den übrigen
Gruppen chemische Fällungsprodukte im
Vordergrund stehen.
54
4.4 Spurenelemente
Die Analyse der Spurenelement-Geochemie
der Krivoy Rog-BIF dient hauptsächlich der
Gewinnung zusätzlicher genetischer Infor-
mationen.
Im Prinzip sind in marinen Sedimenten die
Elemente Zr, Y, Hf, Rb, Sr und Th von der
Verwitterung felsischer Krustengesteine ab-
zuleiten. Von ihren kontinentalen Ur-
sprungsorten wurden sie in das Meerwas-
ser abgeführt.
Elemente wie Cr, Co, Ni, V und Sc stam-
men in erster Linie aus der Verwitterung
von ultramafischen und mafischen Gestei-
nen oder aus dem submarinen Vulkanismus
(GNANESHWAR & NAQVI, 1995).
Zr, Hf, Y, Rb und Sr gelten auch als Indi-
katoren für einen terrigenen Beitrag wäh-
rend der Bildung der Eisenformationen
(DYMEK & KLEIN, 1988; BAU, 1993),
da diese Elemente sich in wässerigen Lö-
sungen immobil verhalten und ihre Anrei-
cherung auf eine terrigene detritische Kon-
tamination hinweist.
Die Verteilung dieser Elemente ist in den
Erzgruppen der Krivoy Rog-BIF unter-
schiedlich. In verschiedenen binären Dia-
grammen wird das Verhältnis der angespro-
chenen Indikatoren in jeder Erzgruppe dar-
gestellt.
Abb. 25: Yttrium / Vanadium-Verhältnis der Erzgruppen der Krivoy Rog-BIF.
Im V / Y-Diagramm (Abb. 25) nehmen die
BIF-Gesteinsgruppen vier voneinander ge-
trennte Felder ein. Dabei sind alkalisch me-
tasomatische BIF durch die höchsten Vana-
dium-Werten (bis 300 ppm) gekennzeich-
net.
Y(ppm)
403020100
V300
200
100
0
(ppm)
Shales
ShalyBIF
Cherts und Cherty BIF
Alkalische BIF
55
In der Reihenfolge von den Shales zu Sha-
ly BIF und Cherty BIF nehmen die Yt-
trium-Gehalte ab. Bei den Alkalischen BIF
korrelieren beide Elemente gut (r = 0,87),
das könnte auf Bindungsverhältnisse zwi-
schen diesen Elementen andeutet.
Im Zr / V-Diagramm (Abb. 26) sind Alka-
lische BIF wie in Abbildung 25 auch durch
die höchsten Zr-Werten gekennzeichnet.
Dies macht deutlich, daß Cherts und Cher-
ty BIF als SiO2-reiche BIF, arm an Yt-
trium, Vanadium und Zirkonium sind. Die
metasomatisch überprägten Alkalischen
BIF sind dagegen an diesen Elementen an-
gereichert.
Die Anreicherung an Zirkonium, Yttrium
und Vanadium in der Krivoy Rog-BIF kann
auch eine terrigene detritische Kontamina-
tion bedeuten. Aus diesem Grund werden
zusätzlich die Al2O3-Zr und Al2O3-V-Ver-
hältnisse in den Shales, Shaly BIF und Al-
kalischen BIF ermittelt.
Abb. 26: Zr / V-Diagramm der Erzgruppen der Krivoy Rog-BIF.
Die Al2O3 / Zr- und Al2O3 / V-Diagramme
(Abb. 27: A und B) zeigen, daß Shales und
Shaly BIF, im Gegensatz zu den Alkali-
schen BIF, durch geringe Gehalte von Zr
und V gekennzeichnet sind. Dabei verhält
sich die Abnahme-Tendenz dieser Elemen-
te wie bei Yttrium (Abb. 25).
Zr (ppm)
3002001000
300
200
100
0
V(ppm) Alkalische BIF
ShalyBIF
ChertyBIF
Cherts
Shales
56
A)
B)
Abb. 27: A- Al2O3 / Zr- und B- Al2O3 / V-Verhältnis in Shales und Shaly BIF.
20100
300
200
100
0
Zr (ppm)
Al2O3(%)
Shales
Alkalische BIF
Shaly BIF
515
Al2O3(%)
20151050
V(ppm) 300
250
200
150
100
50
0
57
Um weitere genetische Informationen zu
gewinnen, wird zusätzlich die Verteilung
von Zr, V, Ni, Cr, Ti, Ga und Cu innerhalb
der Krivoy Rog-BIF-Abfolge bzw. Erzho-
rizonte untersucht. In diesem Zusammen-
hang wurden einerseits die durchnittlichen
Zr-, V-, Ni-, Cr-, Ti-, Ga- und Cu-Gehal-
te bei den Shales, Shaly BIF und Alkali-
schen BIF in den sieben Schieferhorizon-
ten ermittelt. Andererseits wurden die
durchnittlichen Gehalte dieser Elemente bei
den Cherts, Cherty BIF und Alkalischen
BIF in den sieben Quarzithorizonten der
Krivoy Rog-BIF-Abfolge berechnet. Die
Ergebnisse sind in den Abbildungen 28
A/B getrennt für die Elementpaare V, Zr
(28 A) und Cr, Ni (28 B) dargestellt.
Abb. 28 A: Prinzipielle Verteilung von Zr und V in der Krivoy Rog-BIF-Abfolge
1-Q: Erster Quarzithorizont → Cherts, Cherty BIF und mehr Alkalische BIF treten auf.
1-S: Erster Schieferhorizont → Shales, Shaly BIF und weniger Alkalische BIF treten auf.
Abbildung 28 A macht die bevorzugte Zir-
konium- und Vanadium-Anreicherung in
den unteren (1-S; 2-Q) und mittleren (3-,
4-S; 4-Q) Erzhorizonten im Gegensatz zu
den oberen deutlich. Zr und V sind beson-
ders an Quarzithorizonte der unteren und
mittleren Erzhorizonte gebunden. Hierbei
könnte die höhere Vanadium-Konzentra-
tion entweder als Hinweis auf vulkanogene
Prozesse betrachtet werden, oder als Pro-
dukt der Verwitterung mafischer Gesteine
(KHAN & NAQVI, 1996) oder von spät-
1-S
1-Q
2-S
2-Q
3,4-S
4-Q
5-S
5-Q
6-S
6-Q
7-S
7-Q
0 100
Mittlere
Erzhorizonte
Obere
Erzhorizonte
Untere
Erzhorizonte
(ppm)20 40 60 80 120
V
V
Zr
Zr
58
hydrothermalen Fluiden an tektonischen
Strukturen abgeleitet werden.
Höhere Ti und Ga-Gehalte sind in den un-
teren Erzhorizonten im Vergleich zu den
oberen zu finden. Geringe Cu-Konzentra-
tion in den unteren Erzhorizonten wurden
als Indikatoren vulkanischer Einträge an-
genommen.
Dies weist darauf hin, daß sowohl terrigene
als auch vulkanische Einträge in der primä-
ren Bildungsphase der Krivoy Rog-Erze in
Betracht gezogen werden können.
Die stufenhafte Zirkonium- und Vanadium-
Verteilung (Abb. 28 A) entspricht vermut-
lich dem Wechsel von transgressiven
(mehr Zr und V) zu regressiven Phasen
(wenig Zr und V).
Die Cr-, Co-, Ni-, V- und Sc-Anreicherung
in Eisenformationen ist ein mögliches
Zeichen für eine Zufuhr von an mafische
Gesteine gebundenen Stoffbestand in ihrer
Bildungsphase (KHAN & NAQVI, 1996).
Ihre Verteilung in den Krivoy Rog-Erzho-
rizonten wird aus diesem Grund ermittelt.
Innerhalb der Krivoy Rog-BIF-Abfolge
sind die mittleren Erzhorizonten im Gegen-
satz zu den unteren und oberen Erzhori-
zonten deutlich an Nickel und Chrom an-
gereichert (Abb. 28 B).
Abb. 28 B: Prinzipielle Verteilung von Cr und Ni in der Krivoy Rog-BIF-Abfolge.
1-Q: Erster Quarzithorizont → Cherts, Cherty BIF und mehr Alkalische BIF treten auf.
1-S: Erster Schieferhorizont → Shales, Shaly BIF und weniger Alkalische BIF treten auf.
1-S
1-Q
2-S
2-Q
3, 4-S
4-Q
5-S
5-Q
6-S
6-Q
7-S
7-Q
0 100
Mittlere
Erzhorizonte
Obere
Erzhorizonte
Untere
Erzhorizonte
200
(ppm)
59
Abbildung 29 (A und B) zeigt, daß Shaly
BIF und Cherty BIF durch hohe Cr- und
Ni-Werte gekennzeichnet sind. Dabei zeigt
sich eine gute Korrelation zwischen Cr und
Ni, die ein Hinweis auf eine gleiche Quelle
beider Elemente geben kann; vermutlich
die Verwitterung von Grüngesteinen des
Dnjiepropetrovsk-Blocks, östlich vom Kri-
voy Rog-Becken, wo polymetall-reiche
(Cu, Ni, Co und Mo) mafische Gängen auf-
treten.
Bei nachfolgender Untersuchung der SEE
wird versucht, diesen geochemischen Trend
zu bestätigen und eine Antwort auf gene-
tisch relevante Fragen zu finden.
A)
B)
Abb. 29: A- Cr / Co und B- Cr / Ni-Verhältnisse in Krivoy Rog-Erzhorizonten.
Ni (ppm)
16001400120010008006004002000
700
600
500
400
300
200
100
0
Cr (ppm) Cherts (1-Q)
ChertyBIF (2-,4-Q)
Alkalische BIF (5-Q)
ShalyBIF
Co (ppm)
100806040200
600
500
400
300
200
100
0
Cr (ppm)
Verwitterte BIF
Cherty BIF
Alkalische BIF
Cherts
ShalyBIF
60
4.5 Seltene Erden (SEE)
4.5.1 SEE und Normierungs-
System
Die Gruppe der Lanthaniden (SEE) von La
bis zum Lu umfaßt die vierzehn 4f-Ele-
mente des Periodensystems. Die Seltenerd-
Elemente weisen ähnliche Ionenradien auf,
die vom La zu Lu nur geringfügig abneh-
men, und mit Ausnahme von Cerium (Ce)
und Europium (Eu) treten sie in geologi-
schen Systemen als dreiwertige Kationen
auf. Da Ionenradius und Wertigkeit das
chemische Verhalten der Spurenelemente
stark beeinflussen oder kontrollieren,
zeichnen sich die SEE durch ein extrem
kohärentes Verhalten aus. Im Gegensatz zu
ihren dreiwertigen SEE-Nachbarn können
Cerium und Europium in geologischen
Systemen unter bestimmten physiko-che-
mischen Bedingungen zu CeIV und EuII
oxidiert bzw. reduziert werden. Zusammen
mit ihrem nun grundlegend anderen Ionen-
radius ermöglicht dies eine Abkoppelung
dieser Elemente, die in normierten SEE-
Mustern zur Ausprägung positiver oder ne-
gativer Ce-bzw. Eu-Anomalien führt.
Zur besseren Anschaulichkeit werden die
SEE-Gehalte auf geologische Referenzma-
terialien normiert, in der Regel Chondrit
(CN) oder Tonstein (SN)und als SEE-Ver-
teilungsmuster (SEEN) dargestellt.
In dieser Arbeit werden die SEE-Gehalte
der ausgewählten Proben der Krivoy Rog
BIF auf Tonstein (SN) normiert, nämlich
PAAS (Post Archean Australian Shales)
von TAYLOR & Mc.LENNAN (1985),
deren Normierungsfaktoren im Anhang
aufgelistet sind.
4.5.2 SEE-Analyse der Krivoy
Rog-BIF
Das augenfälligste Merkmal der PAAS-
normierten SEE-Verteilungsmuster der
Krivoy Rog-BIF ist ihre Unterscheidbar-
keit in drei Gruppen. Es handelt sich dabei
um Shales und Shaly BIF, alkalisch alte-
rierte BIF, Cherts und Cherty BIF. Die-
se Gruppen sind durch typische SEE-Ver-
teilungsmuster charakterisiert und weisen
unterschiedliche Cerium (Ce)- oder Euro-
pium (Eu)-Anomalien auf. Sie geben Hin-
weise auf die Bildungsbedingungen der
BIF durch den Vergleich zu SEE-Vertei-
lungsmustern verschiedener Bildungsmi-
lieus.
Shales und Shaly BIF
Die SEE-Verteilungsmuster der Shales und
Shaly BIF (Abb. 30) zeigen einen quasi pa-
rallelen Verlauf zu Post Archean Austra-
lian Shales (PAAS) mit einer minimalen
Anreicherung der leichten Seltenerd-Ele-
61
La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
.01
.1
1
10
kr 33a
(1-S)
kr 32
(3-S)
kr 7
(5-S)
Abb. 30 : PAAS-normierte SEE der Shales und Shaly BIF: kr 32 (Shale aus dem 3-S Erzhorizont);
kr 33a und kr 7 (Shaly BIF aus den 1-S- und 5-S-Erzhorizonten bzw.).
La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
.001
.01
.1
1
10
kr 76
(2-Q)
kr 26
(4-Q)
kr 25
(3-Q)
Abb. 31: PAAS-normierte SEE-Verteilungsmuster der Alkalischen BIF: kr 76, kr 25 und kr 26 stam-
men aus den 2-Q-, 3-Q- und 4-Q-Erzhorizonten.
62
mente (LSEE) gegenüber den schweren
(HSEE).
Die positive Eu-Anomalie der Shales und
Shaly BIF deutet auf reduzierende Bil-
dungsbedingungen hin. Im Gegensatz zu
Europium (Eu) ist keine Anomalie des
Cers (Ce) erkennbar. Der leicht unter-
schiedliche Anteil an Seltenen Erden in
Shales (kr 32) und Shaly BIF (kr 33a, kr
7 ) ist vermutlich durch die terrigene und
klastische Zufuhr bedingt, da Shales und
Shaly BIF sich unter terrigenem Einfluß
entwickelt hatten (YAROCHUK et al,
1975).
Die obengenannten SEE-Verteilungsmus-
ter weisen ein (LaN / YbN)-Verhältnis > 1
auf und sind damit den Seltenerd-Mustern
der präkambrischen Shales ähnlich (TAY-
LOR & McLENNAN, 1985).
Alkalisch-metasomatische BIF
Die SEE-Verteilungsmuster der alkalisch
alterierten BIF zeigen wie die Verteilungs-
muster der Shales und Shaly BIF eine po-
sitive Europium-Anomalie. Hierbei fällt
eine deutliche Anreicherung der schweren
(HSEE) gegenüber den leichten Seltenen
Erden (LSEE) auf (Abb. 31). Die LSEE
wurden progressiv durch ihre Fraktionie-
rungseffekte abgereichert. Wahrscheinlich
durch die Dominanz anderer Ce-Spezies in
den submarinen hydrothermalen Lösungen
kam es zu Akkumulierung des Cers, was
an SEE-Verteilungsmustern der Proben
kr 76 und kr 26 zu sehen ist; eine entspre-
chende positive Ce-Anomalie wurde je-
doch innerhalb von präkambrischen Sedi-
menten nicht beobachtet (BAU & MÖL-
LER, 1994) .
Die SEE der alkalisch-alterierten BIF wei-
sen (LaN / YbN)-Werte < 1 auf, was ty-
pisch für Seltenen Erden aus der Mischung
von Meerwasser und hydrothermalen Lö-
sungen ist (KHAN & NAQVI, 1996).
Cherts und Cherty BIF
BIF, entstanden aus einer Mischung von
Meerwasser und hydrothermalen Lösungen
(KLEIN & BEUKES, 1989), zeigen einen
ähnlichen Verlauf in ihren Seltenerd-Mus-
tern wie Cherts und Cherty BIF der Krivoy
Rog-Eisenerzprovinz. Dabei ist eine positi-
ve Eu-Anomalie vorhanden und keine Ce-
Anomalie zu erkennen (Abb. 32).
Cherts und Cherty BIF weisen eine Anrei-
cherung der HSEE gegenüber den LSEE
auf.
Die Hypothese einer gemischten Quelle
aus hydrothermalen Lösungen und Meer-
wasser wird noch durch das (La / YbN)-
Verhältnis < 1 der Cherts und Cherty BIF
bekräftigt (BAU und MÖLLER, 1993).
63
La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
.001
.01
.1
1
10
100
kr 106
(3,4-Q)
kr 100
(3,4-Q)
kr 103
(3,4-Q)
kr 101
(3,4-Q)
kr 99
(2-Q)
kr 92
(1-Q)
kr 28
(6-Q)
Abb. 32: PAAS-normierte SEE-Muster der Cherts und Cherty BIF.
Die Proben kr 100, kr 101, kr 103, und kr 106 (Cherty BIF) sind aus den 3-Q-
und 4-Q-Erzhorizonten.
Die Proben kr 28 (6-Q), kr 92 (1-Q) und kr 99 (2-Q) gehören zur Chert-Gruppe.
64
5 GENESE DER KRIVOY
ROG-BIF
Für die aus der Literatur bekannte
Theorie der sedimentären Genese der BIF
des Präkambriums liefern auch die Krivoy
Rog-BIF keine kontroversen Beobachtun-
gen. Jedoch stellt sich die Frage, ob der hy-
drothermale Einfluß auf Bildungsprozesse
der Krivoy Rog-BIF groß gewesen ist, wel-
che Rolle organische Aktivitäten dabei ge-
spielt hatten und letztendlich, wie das Ver-
hältnis von syn- und epigenetischen Bil-
dungsprozessen gewesen ist. Die Antwort
auf diese Fragen soll in der nachfolgenden
Diskussion versucht werden.
5.1 Diskussion zur Herkunft der
Krivoy Rog-BIF
Die am meisten diskutierte Frage in Zu-
sammenhang mit präkambrischen BIF und
damit auch den Krivoy Rog-Erzen bleibt
die Herkunft von Eisen und Kieselsäure.
Die Quellen müßen über außergewöhnlich
große Fe- und SiO2-Mengen verfügt ha-
ben, damit die fixierten Stoffmengen zur
Ablagerung kommen konnten (JACOB-
SEN & KLOSE, 1988).
Verschiedene Hypothesen wurden disku-
tiert:
Die Hypothese von HOLLAND (1984) be-
sagt, daß die Fe- und SiO2-Auslaugung aus
detritischen Sedimenten im tiefen Ozean-
bereich in einem reduzierenden Milieu als
wichtige Eisen- und Kieselsäure-Quelle
gelten kann.
GARRELS (1987) betrachtet dagegen das
Flußwasser als das Medium, mit dem Eisen
und Kieselsäure in großen Mengen vom
Festland dem Meerwasser zugeführt wor-
den sind.
Eine weitere Theorie besagt, daß die in den
BIF akkumulierten Stoffmengen submarin-
hydrothermal zugeführt worden sind (DER-
RY & JACOBSEN, 1990).
Im folgenden wird die Bedeutung der hy-
drothermalen Zufuhr für die Entstehung
der Krivoy Rog-BIF im Vergleich zu den
übrigen Hypothesen diskutiert.
5.1.1 Hydrothermale Lösungen und
Meerwasser als Fe- und SiO2-
Quellen
Die Untersuchungsergebnisse dieser Arbeit
geben mit der SEE-Charasteristik gute Hin-
weise auf eine hydrothermale Ausprägung
der Krivoy Rog-BIF.
Die Hypothese von DERRY & JACOB-
SEN (1990) weist den mittelozeanischen
Rücken als Lieferanten von Fe und SiO2
eine wichtige Rolle zu. Heiße (> 250°C)
hydrothermale Fluide, die durch eine posi-
tive Eu-Anomalie als Resultat hochtherma-
ler Basaltalteration charakterisiert sind
65
(MICHARD et al., 1983; CAMPBELL et
al., 1988), werden dort freigesetzt. Die
Wechselwirkung zwischen Fluiden und
Basalten fand bei pH-Werten zwischen 2
und 4 statt. Die hydrothermale Aktivität
der MOR war während des Präkambriums
vermutlich intensiver als an den rezenten
ozeanischen Rücken. Daher erfolgte die
Freisetzung von Eisen und Kieselsäure
in besonders großen Mengen (ALIBERT
& Mc CULLOCH, 1993).
Die SEE-Verteilungsmuster aller Krivoy
Rog-BIF weisen eine positive Europium-
Anomalie auf. Sie ist das Resultat, entspre-
chend der Theorie von DERRY & JA-
COBSEN (1990), einer Mischung der SEE
aus den submarinen hydrothermalen Lö-
sungen mit den SEE im Meerwasser.
Angenommen wird, daß der Bildungsraum
der Krivoy Rog-BIF einem epikontinenta-
len Becken ähnlich war, worin die Vermi-
schung der Fe ²+- und Si 4--führenden hy-
drothermale Lösungen mit im Meerwasser
vorliegenden Fe und SiO2 stattfand. Das
Meerwasser-Puffersystem mit pH = 8 be-
günstigte den Fe- und SiO2-Transport (als
Kolloide).
Grosse Mengen des fixierten Eisens und
auch des nicht-detritischen SiO2 sind direkt
auf hydrothermale Lösungen zurückzufüh-
ren (DERRY & JACOBSEN, 1990; KHAN
& NAQVI, 1995 ; KLEMM, 1999), weil
SiO2-absondernde Organismen im mittle-
rem Präkambrium noch nicht verfügbar
waren (KHAN & NAQVI, 1 995). Auch
diese Feststellung macht wiederum die
These einer Mischung von submarinen hy-
drothermalen Lösungen mit Meerwasser
wahrscheinlich. Sie kann auch für die Kri-
voy Rog-BIF adaptiert werden, da die
SEE-Verteilungsmuster der Cherts, Cherty
BIF und alkalisch alterierten BIF viele
Ähnlichkeiten mit den zu erwartenden
SEE-Verteilungsmuster aus solchen Mi-
schungen aufweisen (vgl. Kap. 4.5.2).
5.1.2 Die mikrobiologische Aktivität in
der Krivoyrojia
In diesem Kapitel wird die Frage disku-
tiert, welche Rolle die Aktivität von Mi-
kroorganismen bei der Bildung der Krivoy
Rog-BIF gespielt haben konnten. Aktuelle
geochemische Erkenntnisse von VARGAS
et al. (1998) belegen die Rolle der Fe (III)-
Reduktion durch mikrobiellen Metabolis-
mus bereits im Präkambrium. Dabei agierte
Fe (III) als Elektronen-Abnehmer und seine
Reduktion führte zunächst zur Freisetzung
großer Mengen von mobilen Fe ²+-Ionen
im präkambrischen Ozean:
Fe (OH)3 + e¯ → Fe²+ + OH ¯
(fest) (löslich)
Mit der Auswertung von Schwefel (δ34S)-
und Kohlenstoff (δ13C)-Isotopen-Untersu-
chungen wurde versucht, eine Antwort auf
die oben erwähnte Frage zu finden.
66
A: Rundliche Magnetit-Anhäufung (schwarz), die an Bakterien Gallionella und Siderococcus
erinnern; (1µm).
B: Spuren von Algen in Cherty BIF. Magnetit (dunkel grau), Hämatit (schwarz) und Quarz
(weiß); (1µm).
Abb. 33 A und B: Elektronenmikroskopische Aufnahmen von Cherty BIF des 2-Q-Erzhorizon-
tes aus der Sammlung des Krivoy Rog-Museums (Jiug-Lagerstätte); die Aufnah-
men wurden unter der Leitung von PARAHNKO in Kiev gemacht.
67
Die Kohlenstoff- und Schwefel-Isotopen-
Analysen von CHEGOLEV (1988) inner-
halb der Gesteine der Krivoy Rog-Serie
belegten niedrige δ34 S-Werte (– 6,1 ‰ -
+ 3,6) und schwankende δ13C-Werte zwi-
schen –9,8 % und –23,4 % in allen graphit-
haltigen Schieferhorizonten der Krivoy
Rog- BIF-Abfolge. Nach CHEGOLEV
(1988) sind damit die meisten δ13C-Ergeb-
nisse typisch für den organischen Bereich
(–10 <δ13C > –32); dies wurde als Hinweis
auf organische Aktivität bei der Bildung
der Krivoy Rog-BIF interpretiert.
Unter der Betreung von BILOUS und PA-
RAHNKO (Kiev) konnten in einigen
Dünnschliffen der unteren Erzhorizonte
(2-Q) aus der Sammlung des Krivoy Rog-
Museums Gefüge von Magnetit-Agregaten
beobachtet werden, die an Bakterien und
Algen (Abb. 33, A und B) erinnern. Diese
Formen ähnen denen von Gallionella und
Siderococcus (LAZURENKO, 1991). Die-
ses Ergebnis bestätigt die Idee von LAZU-
RENKO (1989), daß die Aktivität der
Mikroorganismen während des Präkam-
briums intensiv war bzw. die Fe (III)-Reduk-
tion ermöglichte (VARGAS et al., 1998).
5.2 Synsedimentäre und
epigenetische Prozesse in
Krivoy Rog-Erzen
Generell kann die Verteilung der SEE prä-
kambrischer BIF von syn-sedimentären
(klastische Kontamination, Präzipitation...)
und epigenetischen (Diagenese, Metamor-
phose, hydrothermale Alteration oder Ver-
witterung) Prozessen beeinflußt werden.
Nach BAU (1993) kann diese Beeinflußung
aus den Chondrit-normierten (Eu / Sm) CN-
und (Sm / Yb) CN-Verhältnissen, der relati-
ven Summe der Seltenen Erden (∑REE)
und der Hf-Konzentration der untersuchten
Proben abgeleitet werden:
Die syn-sedimentäre Phase ist durch
pyro-, epiklastische und terrigene Konta-
mination des chemischen Eisenpräzipitäts
charakterisiert, wobei (Eu / Sm) CN-Werte
im Gegensatz zu (Sm / Yb) CN-Verhältnis-
sen eine abnehmende Tendenz aufweisen.
Eine niedrige Sm- und Eu-Fraktionierung
während der Präzipitation ist dadurch er-
kennbar. In diesem Zusammenhang nimmt
der Anteil der einzelnen Seltenen Erden
und damit auch die Summe der SEE zu
(KHAN & NAQVI, 1995).
Die Krivoy Rog-Erzgruppen weisen in ih-
ren Shale-normierten SEE-Verteilungs-
mustern (Eu / Sm) SN-Werte > 1 auf. Die-
ses Ergebnis gilt auch für die (Eu / Sm) CN-
und (Sm / Yb) CN-Verhältnisse (Tab. 3).
Insbesondere ist eine steigende Tendenz
der (Sm / Yb) CN-Werte bei den Shales und
Shaly BIF der unteren Erzhorizonte deut-
lich, wenngleich das (Eu /Sm) CN-Verhält-
nis abnimmt. Außerdem belegen sie die
68
A- Verdrängung von Magnetit (dunkelgrau) durch Hämatit (hellgrau). (100µm).
B- Magnetit (dunkel) ist vollständig von Hämatit verdrängt. Quarz (weiß) ist lagen weise angeordnet.
( 100µm).
Abb. 34 A und B: REM-Aufnahmen von Alkalischen BIF aus dem 5-Q-Erzhorizont (Pervomai-Lager-
stätte): A (kr 25) und B (kr 70); die Aufnahmem wurden in der ZELMI der Techni-
schen Universität Berlin gemacht.
69
höchsten ∑SEE-Werte und Hf-Konzentra-
tionen (Tab. 4). Dies kann als Resultat klas-
tischer und terrigener Zufuhr zusammen
mit syngenetisch-submariner hydrotherma-
ler-Zufuhr in der primären Bildungsphase
der Krivoy Rog-Erzhorizonte interpretiert
werden. Eu, Sm und Yb gelten dabei als
wichtige Indikatoren für den Eintrag heiß-
thermaler Lösungen in marines Tiefenwas-
ser (KHAN & NAQVI, 1995).
Prinzipiell bleibt die SEE-Verteilung der
BIF in der epigenetischen Phase nicht un-
verändert. Eine solche Phase könnte ver-
mutlich eine hydrothermale Alteration
(Verdrängung von Magnetitgefügen durch
Hämatit in Abbildung 34, A und B) und ei-
ne Alkali-Metasomatose an tektonisch ge-
störte Strukturen in Krivoy Rog gewesen
sein (EVTHEHOV, 1992).
Element kr 32 kr 7 kr33a kr 26 kr-25 kr 76 kr105 kr106 kr103 kr 28 kr 92 kr.99
Shales und Shaly BIF Alkalische BIF Cherts und Cherty BIF
La 34,00 10,00 6,50 0,30 <0,2 0,20 <02 0,80 <0,2 <0,2 0,20 <0,2
Ce 63,00 26,00 14,00 5,20 4,30 4,30 5,10 5,00 4,30 2,00 3,80 3,00
Pr 6,40 2,40 1,10 0,50 0,30 0,40 0,40 0,10 0,40 <0,1 0,30 <0,1
Nd 24,00 11,00 6,00 3,10 2,10 1,40 1,90 1,60 1,20 <0,5 0,90 0,80
Sm 3,70 1,30 1,20 1,00 0,80 0,40 0,50 0,50 0,20 0,20 0,20 0,10
Eu 1,30 0,50 0,40 0,60 0,60 0,20 0,20 0,30 0,10 0,10 0,10 0,10
Gd 3,20 0,20 1,10 1,10 1,10 0,40 <0,1 <0,1 0,20 0,60 0,20 0,10
Dy 2,70 0,70 1,10 1,10 1,30 0,30 0,40 0,30 0,20 0,60 0,20 0,10
Ho 0,50 0,10 0,20 0,20 0,40 0,10 <0,1 0,10 0,10 0,20 <0,1 0,10
Er 1,30 0,40 0,50 0,50 0,80 0,30 0,30 0,20 0,10 0,60 0,20 0,10
Yb 1,30 0,50 0,50 0,50 0,80 0,20 0,20 <0,1 <0,1 0,80 0,10 <0,1
Lu 0,20 0,10 0,10 0,10 0,10 0,50 0,50 <0,1 <0,1 0,20 <0,1 <0,1
Hf 2,50 1,40 0,30 0,50 0,40 0,20 1,40 <0,1 0,10 <0,1 0,20 0,20
LREE 131,10 50,70 28,80 1,01 7,50 6,70 7,90 8,60 6,10 0,60 5,20 3,90
HREE 9,20 2,00 3,50 3,70 4,50 1,80 1,40 0,60 0,60 3,00 0,70 0,40
S. REE 140,30 52,70 32,30 13,80 12,0 8,50 9,30 9,20 6,70 3,60 5,90 4,30
(Eu/Sm)CN 1,01 1,10 3,49 1,72 2,16 1,44 1,15 1,72 1,12 1,45 1,03 2,90
(Sm/Yb)CN 2,97 2,71 3,96 1,73 3,01 2,16 2,71 3,00 3,17
(Eu/Sm)SN 1,79 2,00 1,76 3,05 3,92 2,57 2,01 3,10 2,63 3,00 1,80 1,85
Tab. 3: SEE der Krivoy Rog-Erzgruppen. Hier sind Eu-, Sm- und Yb-Verhältnisse herausgehoben.
CN: Chondrit-normierte SEE nach TAYLOR & McLENNAN (1985)
SN: PAAS-normierte SEE nach TAYLOR & McLENNAN (1985).
Die bisherigen Ergebnisse ermöglichen die
Anwendung eines Vierkomponenten-Mo-
dells für den Lanthaniden-Haushalt der
präkambrischen BIF (BAU und MÖLLER,
1994) auch auf die Krivoy Rog-Erze. So-
wohl terrigene Einträge als auch syngene-
tisch-submarin hydrothermale Lösungen
spielen eine wichtige Rolle in ihrer Gene-
se.
70
Dieses Modell (Abb. 35) geht von niedrig-
und hochthermalen Alterationslösungen
(syngenetisch, I-II) der Ozeankruste aus,
deren Mischung die SEE-Signatur des ma-
rinen Tiefenwassers kontrolliert. Über das
Flußwasser (III) werden aus kontinentaler
Kruste antransportierte SEE dem marinen
Oberflächenwasser zugeführt. Die Mi-
schung von Tiefen- und Oberflächenwäs-
ser bestimmt das SEE-Inventar des erhalte-
nen chemischen Präzipitats. Dieses chemi-
sche Präzipitat (Chert) kann unterschied-
lich durch terrigenes Material (IV) konta-
miniert werden (BAU, 1994).
Danach folgte die post-sedimentäre hydro-
thermale Aktivität im Zusammenhang mit
den im Krivoy Rog-Becken aufgetretenen
Deformationen (vgl. Kap. 3.5.5). Sie verur-
sachte die Alkali-Metasomatose innerhalb
der BIF und schließlich fand eine intensive
Verwitterung (Devon und Karbon) in Kri-
voy Rog statt..
Abb. 35: Vierkomponenten-Modell für das Lanthaniden-Budget der Krivoy Rog-BIF.
(Modifiziert nach BAU und MÖLLER, 1994).
Das Vierkomponenten-Modell für den
Lanthanidenhaushalt der Krivoy Rog-Erze
setzt hiermit bestimmte sedimentäre Rah-
menbedingungen im Arbeitsgebiet voraus,
Eisen-Formation
Chemisches Präzipitat
Marines Marines
Tiefenwasser Oberflächenwasser
Syngenetische hydrothermale
Lösungen
Flußwasser
Terrigenes Material(Cherts) (Shales )
III
IV
III
und
hydrothermale Fluide
Verwitterung
Post-sedimentäre
Lanthaniden-Muster
in Krivoy Rog-BIF
71
nähmlich tiefe und oberflächennahe Abla-
gerungsbereiche. Diese Interpretation wird
durch die der Fe2O3- und SiO2-Verteilung
(Ordinate) mit zunehmender Ablagerungs-
tiefe in verschiedenen BIF-Fazien (Abszis-
se) unterstützt (Abb. 36). Das Diagramm
zeigt eine relative SiO2-Abnahme bei den
Shales und Shaly BIF, während die Fe2O3-
Konzentration eine ansteigende Tendenz
von Shales zu Shaly BIF aufweist. SiO2
steht hierbei für detritische Partikel (klasti-
scher Quarz), die nach YAROCHUK et al.,
(1975) im Schelfbereich meistens zu fin-
den sind.
Abb. 36: Verteilung von SiO2 und Fe2O3 innerhalb der Krivoy Rog-BIF. (Modifiziert nach YARO-
CHUK et. al., 1975).
In den Cherts ist eine deutliche Fe2O3- und
SiO2-Zunahme erkennbar. Im Gegensatz
dazu sind Cherty BIF durch eine weitere
Fe2O3-Zunahme und eine abnehmende
Tendenz des SiO2 gekennzeichnet. Nach
petrographischen Beobachtungen tritt SiO2
hier allerdings in Form von krypto- oder
mikrokristallinen chemogenen Bildungen
60
50
40
30
20
10
0
Cherts, Cherty BIF
Shales, Shaly BIF
-Eisen-Siliziumgruppe
Quarzit (Hämatit und Magnetit).
-Eisen-Silikat und Karbonatgruppe
Quarzit (Cummingtonit,
Dolomit
und Magnetit).
-Alumino-Silikatgruppe
Schiefer (Quarz, Graphit)
-Alumino-Magnesiumgruppe
Schiefer (Quarz, Chlorit, Biotit)
(%)
Fe2
O3
SiO2
Becken-Tiefe:
a)
b)
Schelf:
a)
b)
a) b) a) b)
Schelf Becken-Tiefe
zunehmende Tiefe
72
auf und deutet auf einen Wechsel im Sedi-
mentationsvorgang in der Tiefe hin. Dies
weist auf eine Abhängigkeit der Eisen-Ak-
kumulation von der Ablagerungstiefe in
Kombination mit unterschiedlicher Her-
kunft von SiO2 hin. Schließlich können auf
dieser Grundlage zwei unterschiedliche Se-
dimentationsbereiche im Krivoy Rog-Be-
cken definiert werden:
Der Schelfbereich, wo arme Einsenerze auf-
treten und die terrigene Zufuhr intensiv ist,
und der Tiefenbereich mit der höchsten Ei-
sen-Akkumulation und überwiegenden che-
mogenen Prozessen.
Während der Bildung der Krivoy Rog-Erz-
horizonte konnte mafisches Material aus
der Verwitterung der östlich verbreiteten
Dnjiepropetrovsk-Grüngesteins-Abfolgen
dem Krivoy Rog-Sedimentationsbecken
zugeführt werden. Diese Zufuhr ist in der
primären Sedimentationsphase bzw. den
unteren Erzhorizonten intensiver gewesen
(vgl. Abb. 28 B), wobei Ni und Cr maxi-
mal angereichert wurden. Parallel zu mafi-
schen Einträgen ist auch felsisches Mate-
rial aus der Verwitterung von Dnjieprope-
trovsk-Plagiograniten und Migmatiten
(vgl. Abb. 28 A) mit terrigenem Detritus
dem Becken zugeführt worden.
Die V-Verteilung (Abb. 28 A) innerhalb
der Krivoy Rog-Erzhorizonte könnte ein
Beleg für die vulkanische Idee von YARO-
CHUK et al., (1975) sein.
5.3 Die Krivoy Rog-BIF und
anderen BIF der Welt.
Die frühproterozoisch datierte Krivoy Rog-
BIF spielt wegen ihres Metamorphose-
grads (überwiegend Grünschiefer- bis Epi-
dot-Amphibolitfazies), einer stark alkali-
schen Metasomatose in den unteren und
mittleren Erzhorizonten sowie der weit
verbreiteten Verwitterung eine besondere
Rolle innerhalb der präkambrischen BIF.
Die geologische Situation des epikontinen-
talen Krivoy Rog-Beckens zwischen zwei
Erdkrustenniveaus innerhalb der KRK-Tie-
fenbruchzone wurde mit der des Superior-
Typs der BIF nach GROSS (1980) vergli-
chen.
Zum Vergleich von BIF können prinzipiell
das Alter, die erzmineralogischen Eigen-
schaften (Mineral-Fazies und Erzmineral-
paragenese), die Haupt-, Spurenelement-
und die SEE-Verteilung berücksichtigt
werden.
Das Ziel dieses Vergleichs ist es, die Kri-
voy Rog-BIF anhand der Untersuchungser-
gebnisse der vorliegenden Arbeit und der
aus der Literatur verfügbaren Daten ande-
ren bedeutenden BIF gegenüber zustellen.
5.3.1 Mineralogische Aspekte des
Vergleichs
Die Krivoy Rog-Erzhorizonte weisen in ih-
ren Fazies-Entwicklungen und Erzmineral-
73
Paragenesen viele Ähnlichkeiten zu ande-
ren präkambrischen BIF auf. Sowohl Oxid-
als auch Karbonat-Fazies treten auf, ob-
wohl die letztere in Krivoy Rog schwach
vertreten ist (Tab. 4). Bildungen einer Al-
kali-Metasomatose wie in Krivoy Rog tre-
ten als Riebeckit-Karbonatparagenese in
der Griquatown-IF und den Magnetit-Rie-
beckit-Cherts im Hamersley auf.
Eisenformationen Alter (Ga) Metamorphosegrad IF-Fazies IF-Typ
Isua, West Greenland ~3,8 Grünschiefer Oxide Algoma
Mashava, Zimbabwe ~3,4 Amphibolit Oxide, Karbonat Algoma
Orissa, Indien ~2,7 nicht metamorphisiert Oxide Superior
Mt Gibson, W-Australien ~2,7 Grünschiefer, Amphibolit Oxide, Karbonat Algoma
Ost Anshan, N-Ost China ~2,7 Grünschiefer Oxide Algoma
Hamersley, W-Australien ~2,5 schwach Oxide, Karbonat Superior
Kuruman, South Afrika ~2,4 sehr schwach Oxide, Karbonat Superior
Griquatown, South Afrika ~2,3 sehr schwach Oxide, Karbonat Superior
Krivoy Rog, Ukraine ~1,8 Überwiegend Grünschiefer Oxide, Karbonat, Superior
bis Epidot-Amphibolit Alkalisch alteriert
Tab. 4: Vergleichbare geologische Informationen über präkambrische BIF.
Daten nach MAJUMDER et al. (1984); DYMEK und KLEIN (1988);
ZHAI et al. (1989); ZHAI und WINDLEY (1990); BAU (1991);
DULSKI (1992); DANIELSON (1992).
Erzmineralogisch gesehen, lassen sich klei-
ne Unterschiede erkennen. Dies kann als
Folge intensiver Rekristallisation und Erz-
mineral-Umwandlungen betrachtet werden,
die auf den hohen Metamorphosegrad wie
in der Mt. Gibson-IF oder die hydrother-
male alkalische Metasomatose (Hamersley-
und Krivoy Rog-BIF) zurückzuführen sind.
5.3.2 Geochemische Aspekte des
Vergleichs
Als Vergleichsbasis wurden aus der Litera-
tur geochemische Daten von BIF zusam-
mengefaßt. Diese Daten werden den geo-
chemischen Untersuchungsergebnissen der
vorliegenden Arbeit gegenüber gestellt, um
die Krivoy Rog-Erzhorizonte in das Lager-
stättenmodell der Superior-BIF besser ein-
ordnen zu können.
Zum Vergleich wurden Mittelwerte der
Haupt- und Spurenelemente wichtiger Ei-
senformationen aus Nord-Amerika, Aus-
tralien, Indien, Süd- und West-Afrika zu-
sammengestellt (Tab. 5)
74
Hauptelemente 123 45
6-a 6-b 6-c 78910
(%)
SiO2 48,91 47,16 43,51 49,62 47,02 50,32 47,79 41,12 41,91 57,02 55,57 49,45
Al2O3 3,72 1,54 0,36 5,05 0,71 3,41 2,43 3,02 12,61 0,08 1,36 0,18
Fe2O3 38,24 39,15 43,82 40,04 52,46 40,28 43,99 50,01 31,21 40,6 52,31 42,52
MgO 2,01 1,93 3,03 1,94 0,13 3,26 2,64 2,53 0,68 2,85 6,72 3,30
CaO 1,87 2,24 1,81 2,01 0,17 1,12 1,34 1,32 0,92 2,84 3,97 3,83
Na2O 0,43 0,13 0,03 0,45 0,18 0,28 0,35 0,97 0,03 0,16 0,05 0,11
K2O 0,62 0,22 0,06 1,38 0,04 0,51 0,58 0,62 0,16 0,04 0,21 0,12
TiO2 0,21 0,06 0,03 0,12 0,04 0,04 0,07 0,13 0,68 0,02 0,06 0,02
P2O5 0,23 0,08 0,22 0,21 0,07 0,15 0,12 0,08 0,62 0,04 0,16 0,04
Spurenelemente
(ppm)
Ba 190 160 123 37 5 21 50 43
Co 41 28 2 7 25 18 12
Cr 118 112 14 46 35 95 103 75
Ni 103 37 12 21 17 110 175 120
Rb 31 67 41 47 32 11 23 9 25
Sr 116 37 53 59 20 16 12 11 48 23 9 36
V 109 42 14 38 35 60 26 4 433 3
Y15
812 7 65 7
Zr 40 22 23 11 410 4
Tab. 5: Haupt- und Spurenelement-Datenvergleich einiger BIF mit Krivoy Rog:
1- Algoma-Typ-IF (GROSS & Mc LEOD, 1980).
2- Superior-Typ-IF (GROSS & Mc LEOD, 1980).
3- Hamersley-IF:
Haupelemente (EWERS & MORRIS, 1981).
Spurenelemente (DAVY, 1983).
4- BIF des Kushtagi- Schist Belt (KHAN & NAQVI, 1996).
5- Orissa-IF (MAJUMDER et al., 1982).
6- Krivoy Rog-Erzhorizonte (a- untere; b-mittlere; c- obere).
7- IF des Nigeria vulkanisch sedimentären Schist Belt (MÜCKE et al., 1996).
8- Griquatown-IF (HORSTMAN & HÄLBICH, 1995).
9- Isua-IF (DYMEK & KLEIN, 1988).
10- Kuruman-IF (HORSTMAN & HÄLBICH, 1995).
5.3.2.1 Haupt- und Spurenelemente
Grundsätzlich zeigen die Mittelwerte von
Haupt- und Spurenelementen der Krivoy
Rog-Erzhorizonte viele Ähnlichkeiten mit
anderen präkambrischen BIF. Jedoch, wie
im Spidergramm dargestellt (Abb. 36), gibt
es eine Bandbreite von Unterschieden, die
auf lokale Variationen der Stoffzufuhr, der
geochemischen Fazies und unterschiedli-
75
cher Mineral-Paragenesen zurückzuführen
sind.
Die Krivoy Rog-Erzhorizonte zeichnen
sich dadurch aus, daß die Alkalielemente
(K2O und Na2O) besonders hohe Werte in
den oberen und mittleren Erzhorizonten
aufweisen. Zudem gehören die oberen Erz-
horizonte von Krivoy Rog mit der Isua-IF
zu den Fe2O3-reichsten (50,1 % und 52,31
%) Eisenformationen.
Ni und Cr weisen hohe Werte innerhalb
der Krivoy Rog-Erzhorizonte im Vergleich
zu anderen BIF auf, da terrigene mafische
Stoffquellen zur Verfügung standen. Auch
Zr in den unteren und mittleren Erzhorizon-
ten ist gemessen an den BIF-Verhältnissen
mit 22 und 23 ppm. relativ hoch (Tab. 5);
dies ist das Ergebnis der Verwitterung be-
nachbarter Dnjiepr-Plagiogranite während
der BIF-Bildung (SKORSSOV, 1991).
1991)
Abb. 36: Spiderdiagramm von Hauptelement-Mittelwerten einiger IFs (siehe Legende, S. 77).
5.3.2.2 Seltenerdelemente
SEE-Verteilungsmuster der Cherty BIF
und alkalisch alterierten BIF aus den unte-
ren und mittleren Erzhorizonten Krivoy
Rogs werden mit Literaturdaten von drei
Referenz-Proben der Dales Georges- (Ha-
mersley Province), Penge- und Kuruman-
(Transvaal Supergroup) BIF verglichen;
die SEE-Verteilungsmuster haben grund-
0,01
0,1
1
10
100
SiO2
A2O3
Fe2O3
MgO
CaO
Na2O
K2O
TiO2
P2O3
1
2
3
4
5
6a
6b
6c
7
8
9
10
76
sätzlich einen ähnlichen Verlauf (Abb. 37).
Dabei sind eine übereinstimmende positive
Europium-Anomalie und das Fehlen einer
Cer-Anomalie charakteristisch.
HSEE sind LSEE gegenüber angereichert
und erinnern an SEE-Spektren, die sich aus
der Mischung von Meerwasser und subma-
rin-hydrothermalen Lösungen ableiten las-
sen.
Die größere Eu-Anomalie bei den Krivoy
Rog SEE-Verteilungsmustern der oberen
Erzhorizonte könnte eine Folge unterschied-
licher Redox-Bedingungen sein.
kr.100
La Ce Pr Nd Sm Eu Gd
kr 25
Dy Ho Er
kr 92
Yb Lu
.001
.01
.1
1
W-35
KK-11
PE-21
kr 92
(1-Q)
kr 100
(3-Q)
kr 25
(5-Q)
kr 26
(4-Q)
Abb. 37: PAAS-normierten SEE aus Krivoy Rog-Erzhorizonten und einigen präkambrischen IF.
kr 100 (3-Q) und kr 92 (1-Q)- Cherty BIF; kr 26 (4-Q) und kr 25 (5-Q)- Alkalische BIF.
KK-11 (Kuruman-IF); PE-21 (Penge-IF): Transvaal S. Group (BAU & DULSKI, 1996),
W-35 (Dales Georges-IF).Hamersley: (ALIBERT & McCULLOCH, 1993).
77
6. DIE METALLOGENETI-
SCHE ENTWICKLUNG
KRIVOY ROGS
Die Krivoy Rog-BIF sind vor circa 1,9 -1,8
Ga im gleichnamigen sedimementären Be-
cken innerhalb der Krivoy Rog-Kremen-
chug-Tiefenbruchzone abgelagert worden.
Die in der vorliegenden Arbeit durchge-
führten Untersuchungen belegen einen geo-
chemischen und erzmineralogischen Cha-
rakter der Krivoy Rog-BIF, der auf eine
spezifische metallogenetische Entwicklung
im Zusammenhang mit der geodynami-
schen Situation Krivoy Rogs zurückzufüh-
ren ist.
6.1 Synthese der Ergebnisse und
geodynamische Implikation.
Generell deutet die geotektonische Position
des Krivoy Rog-Beckens zwischen den ar-
chaischen Dnjiepropetrovsk-Block mit
"ozeanischer" Prägung und dem kontinen-
tal geprägten frühproterozoischen Ingul-
Inguletsk-Terrane auf einen Bildungsbe-
reich in einer Riftsituation hin. Die nachge-
wiesenen kalkalkalinen Signaturen (MOR)
der initialen NVA-Metavulkanite (vgl. Kap.
4.1) repräsentieren Reste einer Ozeankrus-
te im Untersuchungsgebiet.
Nach RECHETNIAK (1989) entstand die
tiefreichende Struktur von Krivoy Rog
durch diese Riftbildung, im Zusammenhang
mit der Entwicklung der KRK-Zone. Diese
Struktur wirkte sich günstig auf den Absatz
von Sedimenten der Krivoy Rog-Serie bzw.
die eisenreichen Gesteine der Krivoy Rog-
BIF aus.
6.2 Geotektonische Evolution
des Krivoy Rog-Beckens
Auf der Grundlage der Untersuchungser-
gebnisse dieser Arbeit und relevanter Pu-
blikationen wird ein Modell der Entste-
hung des Krivoy Rog-Beckens vorgestellt.
Die NNE-streichende KRK-Zone bildete
sich primär durch Dehnungsvorgänge wäh-
rend der archaischen Orogenese (Y. BE-
LEVTSEV, 1957).
Vor circa 2,2 - 2,0 Ga bildeten sich primä-
re tiefreichenden Störungszonen innerhalb
dieser Rift-Zone, gefolgt vom kalkalkali-
nen und alkalinen Vulkanismus Novokri-
voyrogs als Ablagerungsbeginn der Krivoy
Rog-Serie durch marine transgressive und
regressive Phasen.
Durch spätere Einengungs- und Bruchvor-
gänge (< 1,7 Ga) entstand die submeridio-
nal-orientierte Halbgraben-Struktur Krivoy
Rogs.
78
6.3 Platznahme und Entwicklung
der Krivoy Rog-BIF
Die Platznahme und die Entwicklung der
Krivoy Rog-BIF wird in diesem Kapitel in
vier Phasen dargestellt (Abb. 38).
6.3.1 Die hydrothermal-sedimentäre
Phase
Die Platznahme der BIF beginnt mit der
Stoffremobilisierung im Krivoy Rog-Be-
cken.
Die geochemischen Merkmale der Erz-
gruppen (vgl. Kap. 4.5.2) verdeutlichen,
daß ihre Seltenen Erden (SEE) und damit
auch Fe und SiO2 in erster Linie aus sub-
marinen hydrothermalen Lösungen vom
Typ MOR abgeleitet werden können.
Aus der kontinentalen Verwitterung früh-
proterozoischer Gesteine der Ingul-Ingu-
letsk-Blocks stammt klastisches Material,
das ins Becken transportiert wurde.
Aktivitäten von Mikroorganismen haben
für eine zusätzliche Freisetzung von Eisen
gesorgt.
Die marine Sedimentation in Krivoy Rog
wurde von transgressiven und regressiven
Phasen dominiert, wobei chemische und
terrigene Prozesse alternierten.
Während der Transgressionsphasen wur-
den meistens SiO2- und Fe-haltige Sedi-
mente (Cherts) im tiefen Bereich des Be-
ckens abgesetzt.
In Regressionsphasen stand vorwiegend ter-
rigenes Material für die Bildung der Shales
im Schelfbereich zur Verfügung.
Der Karbonatstoffbestand war in Krivoy
Rog selten und konnte darum keine eigene
Erzgruppe bilden.
Mit der Ablagerung der klastischen terrige-
nen Glevatsk- und Gdanzev-Abfolgen
setzte sich die Sedimentationsphase fort.
6.3.2 Die tektonisch-metamorphe
Phase
Nach PLOTNIKOV (1994) ist eine Struk-
tur-bezogene metamorphe Zonierung in-
nerhalb des Untersuchungsgebietes klar
erkennbar. Dabei läßt sich das überwie-
gend grünschieferfaziell überprägte und
submeridional gefaltete Krivoy Rog-Be-
ckenzentrum von horizontal und monokli-
nal begrenzten Bruchstrukturen (Epidot-
Amphibolit-Fazies) am Rand (westlich
bzw. östlich) des Krivoy Rog-Erzfeldes un-
terscheiden. Daraus sind zwei metamorphe
Ereignisse in Krivoy Rog abzuleiten.
Aufgrund der regionalen Metamorphose
im Zusammenhang mit Einengungs- und
Bruchvorgängen (Deformation S3 und D3,
vgl. Kap 3.5.5), wurden chemische Sedi-
mente (durch die Migration von Fe, Si, Ca,
Al und ihre Rekristallisierung) in Fe-Cherts
und Quarz-Magnetit-Quarzite umgewan-
delt.
79
Abb. 38: Bildungsphasen der Krivoy Rog-BIF : Die Phasen I, II und III entstanden ungefähr zwischen
2,2 und 1,8 Ga. Die IV-Phase (Verwitterung) ungefähr während des Devons und Karbons.
Submarin-hydrothermale
Zufuhr
Ablagerung von Fe-haltigen
terrigenen und chemogenen
Sedimenten
I: Hydrothermal-
sedimentäre Phase
Klastisches Material
II: Tektonisch-
metamorphe Phase
Regionale Metamorphose:
Umwandlung in
Shales und Shaly BIF
Zweite metamorphe Phase:
Rekristallisierung in
Fe-Cherts und Cherty BIF
Alkalische Alteration (Metasomatose):
Alkalischen BIF
III: Post-metamorphe
Phase
Verwitterte BIF
IV: Verwitterung
80
Dagegen resultierten die Shales aus Sedi-
menten, die im Schelfbereich abgelagert
wurden. Dabei treten meistens relativ nie-
drigthermale Minerale wie Quarz oder
Chlorit auf, da Temperatur und Druck wäh-
rend der Metamorphose hier bei 350-400°
C bzw. 150-210 Pa gelegen haben dürften
(PLOTNIKOV, 1994).
Durch die kräftige tektonische Deforma-
tion (Einengungsprozesse gemeinsam mit
D2, D3 und S2, S3) erfolgte eine weitere me-
tamorphe Überprägung.
Aufgrund der veränderten Oxidationsbe-
dingungen vermutlich durch O2-reiche me-
tamorphe Lösungen als sekundäre Altera-
tion wurde eine Verdrängung von Magne-
titgefügen (Martitisierung) bewirkt.
Dadurch resultierten Quarz-Amphibol-Hä-
matit- und Hämatit-Quarz-Paragenesen
(vgl. Kap. 4.2.3) mit deutlicher Fe-Anrei-
cherung in Shaly und Cherty BIF. Mineral-
phasen wie Quarz, Biotit, Dolomit, Epidot
und Hornblende standen für die Bildung
von Shaly und Cherty BIF zur Verfügung.
6.3.3 Die postmetamorphe-Situation
Die postmetamorphe Entwicklung der Kri-
voy Rog-BIF wurde bereits von mehreren
Autoren mit unterschiedlichen Ergebnissen
analysiert. EVTEHOV (1992) untersuchte
die genetischen und mineralogischen As-
pekte metasomatischer Bildungen in Eisen-
lagerstätten im Zentrum des Ukrainischen
Schildes und stellte dabei eine alkalisch-
hydrothermale Metasomatose innerhalb der
Erzhorizonte fest.
Die metasomatischen Umwandlungen sind
an tektonisch ausgeprägten Zonen wie die
Thernovsky-Struktur bzw. die Pervomai-
Lagerstätte und das Inguletsk-Erzfeld ge-
bunden.
Die Erze (Alkalische BIF) dieser Lagerstät-
ten bildeten sich durch eine alkalische Alte-
ration (Metasomatose) in tektonisch ge-
prägten Zonen. Dort wurden Alerations-
lösungen durch den tektonischen Druck
begünstigt. Daraus entstanden neue Mine-
ralphasen mit Ägirin und Riebeckit in Asso-
ziation mit Quarz, Biotit, Epidot, Hämatit
und Magnetit.
6.3.4 Die Verwitterung
Das Auftreten von tiefgreifenden Verwitte-
rungszonen an Störungen sowie die Ver-
witterung der BIF und ihrer Nebengesteine
in Oberflächennähe stellen die Schlußphase
der Entwicklung der Krivoy Rog-BIF dar.
Die innerhalb der Krivoy Rog-BIF wirken-
den Verwitterungsprozesse könnten sich
mehr auf warm-humide klimatische Bedin-
gungen des Devons (Bauxiterze in Ruß-
land) und Karbons (Kohlenbildungen im
Donetsk-Becken) beziehen. Die Karbonat-
und Silikatphasen der BIF erlitten dadurch
eine nahezu vollständige Auflösung zu-
81
gunsten der Bildung von Goethit- und Hä-
matit. Schließlich kam es zu einer Martiti-
sierung von Magnetit parallel zur Auflö-
sung von Quarz. Dies hatte die Bildung der
Verwitterten BIF zur Folge.
Die Verwitterten BIF weisen erzmineralogi-
sche (Goethit) und Textur-Unterschiede
(höhe Porosität) im Vergleich zu den ande-
ren martititsierten Erze (vgl. Kap 6.3.2) auf,
die vermutlich aus einer sekundären Alte-
ration der Magnetiterze durch O2-reiche
metamorphe Lösungen in der tektonisch-
metamorphen Phase entstanden.
82
7. SCHLUßFOLGERUNGEN
7.1 Lagerstätten-genetisches
Modell
1- Die geotektonische Analyse der Kri-
voy Rog-Kremenchug-Tiefenbruchzone im
Zentrum des Ukrainischen Schildes zeigt,
daß die Krivoy Rog-BIF sich in einem in
dieser tiefreichenden Bruchzone angeleg-
ten Becken gebildet haben. Der Tiefen-
bruch entwickelte sich während der spätar-
chaischen bis frühproterozoischen Zeit-
spanne in Zusammenhang mit den Defor-
mationsphasen S1, S2, S3 und S4 bzw. D1,
D2, D3 und D4 zu einer Halbgrabenstruk-
tur.
2- Die geochemische und petrographi-
sche Charakterisierung der Metavulkanite
der Novokrivoyrog-Abfolge (NVA) im Lie-
genden der Krivoy Rog-BIF belegt das
überwiegende Auftreten von kalkalkalinen
" Midocean Ridge Basalts " (MORB) im
Arbeitsgebiet als Reste einer alten Ozean-
kruste.
Alkaline "Ocean Island Basalts" (OIB) sind
im Süden (Liitmanovsk) und Norden (Ost-
sakssagan) des Beckens nachweisbar.
3- Mit Hilfe der Kombination von
multivariater statistischer Analyse der geo-
chemischen Daten der Krivoy Rog-BIF und
Erz- und Dünschliffbeobachtungen können
folgende Gesteinsgruppen unterschieden
werden: Fe-Cherts, Cherty BIF, Shales,
Shaly BIF, Alkalische BIF und Verwitterte
BIF.
4- Die Analyse der Haupt- und Spu-
renelementverteilung der Erzhorizonte be-
legen zwei Sedimentations- bzw. Wasser-
tiefen-Niveaus im Krivoy Rog-Becken:
Einen Schelfbereich, wo sich detritische
Sedimente (Shales und Shaly BIF) bei in-
tensiver terrigener Zufuhr abzetzten, sowie
einen Tiefenbereich, wo sich chemische
Sedimente (Cherts und Cherty BIF) mit
starkerer Fe-Akkumulation bildeten.
5- Die Analyse der SEE-Verteilungs-
muster der Krivoy Rog-BIF zeigt, daß die-
se aus einer Mischung von submarinen hy-
drothermalen Fluiden und Meerwasser her-
vorgegangen sind.
Submarine hydrothermale Lösungen vom
Typ " Midocean Ridge" (MOR) und Meer-
wasser sind gleichartig die Hauptlieferan-
ten von Fe und SiO2 der Krivoy Rog-BIF.
Neben dem anorganischen Absatz aus den
submarinen hydrothermalen Fluiden und
dem Meerwasser war mikrobielle Aktivität
ein möglicher Faktor für die Eisenerz-Ak-
kumulation.
83
6- Während der syn-sedimentären Phase
wurden die Krivoy Rog-Erzsedimente durch
terrigenes granitoides (Shales und Shaly
BIF) sowie mafisches Material aus der Ver-
witterung der Dnjiepropetrovsk-Grünge-
steine kontaminiert.
7- In der epigenetischen Phase wurde
eine alkalisch-hydrothermale Metasomato-
se (Alkalische BIF) an tektonischen Struk-
turen wirksam. Schließlich entstanden die
Verwitterten BIF durch die im Devon und
Karbon wirkenden Verwitterungsprozesse
in Oberflächennähe und entlang der Stö-
rungszonen.
8- Zusammenfassend kann festgestellt
werden, daß die metallogenetische Entwi-
cklung des Krivoy Rog-Eisenerzbezirkes in
vier Phasen verlief , die zumindest anfäng-
lich in engem Zusammenhang mit der Ent-
wicklung der Krivoy Rog-Kremenchug Zo-
ne (KRK) stehen:
Es handelt sich um eine hydrothermal-se-
dimentäre, eine metamorphe, eine postme-
tamorphe und eine Verwitterungsphase.
7.2 Ausblick
Die Untersuchungsergebnisse belegen, daß
die metallogenetische Situation des Krivoy
Rog-Eisenerzbezirkes in engem Zusam-
menhang mit der geotektonischen Entwi-
cklung der Krivoy Rog-Kremenchug-Zone
(K R K) steht. Diese Entwicklung, die im
Archaikum begann und über die gesamte
proterozoische Zeitspanne anhielt, beein-
flußte die Bildung der Krivoy Rog-Serie
und insbesondere die Krivoy Rog-Erzhori-
zonte in starkem Maße. In diesem Zusam-
menhang ist festzustellen, daß die wirt-
schaftliche Anreicherung der Eisenerze im
Krivoy Rog-Becken nicht nur durch die
primären hydrothermal-sedimentären Abla-
gerungsprozesse sondern auch durch meta-
morphe Veränderungen der abgelagerten
Fe- und SiO2-reichen Sedimente sowie
durch hydrothermale alkalische Metasoma-
tose und intensive Verwitterungsprozesse
entstanden ist.
Das metallogenetische Entwicklungsmo-
dell von Krivoy Rog bestätigt damit einer-
seits die klassische sedimentäre Entstehung
typisch für die BIF, bekräftigt die wichtige
Rolle submarin-hydrothermaler Aktivität
und stellt die Bedeutung sekundärer Anrei-
cherungsprozesse heraus.
Im Vergleich zu anderen präkambrischen
Eisenformationen zeichnet sich die Krivoy
Rog-BIF durch eine weitgespannte Meta-
morphose (überwiegend Grünschiefer bis
Amphibolitfazies), das Auftreten von Alka-
lischen BIF (alkalische Metasomatose) und
Verwitterten BIF aus.
Andererseits steht die Krivoy Rog-BIF in
keinem direkten Zusammenhang mit
" green stone belts ", sondern ist von der
84
spezifischen geotektonischen Entwicklung
der Krivoy Rog-Kremenchug-Zone abhän-
gig.
Der Einfluß der Entwicklung der Krivoy
Rog Kremenchug-Zone auf die Metalloge-
nese scheint sich nicht nur auf die Bil-
dungsetappen der Krivoy Rog-BIF zu be-
schränken. Nach bisher nicht veröffent-
lichten Informationen zur Gold-Erkundung
haben auch strukturkontrolliert aufgedrun-
gene gold- und sulphidführende hydrother-
male Lösungen hierzu einen Beitrag geleis-
tet.
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101
ANHANG Seite
Anhang I Bestimmungs- und Fehlergrenzen zur RFA...................................................102
A- Kalibrationsbereich für Schmelztabletten Messprogramm " OXIQUANT "...102
B- Kalibrationsbereich für Pulvertabletten Messprogramm " POWDER "...........103
Anhang II Geochemische Zusammensetzung der Krivoy Rog-BIF.................................104
Proben sind aus Tagebau, Untertagebau und Bohrkernen entnommen.
Untersuchungsmethoden: RFA ; AAS ; ICP-OES.
LOI = Glühverlust bei 1000° C.
Anhang III Geochemische Zusammensetzung der NVA-Metavulkanite..........................110
Anhang IV Geochemische Zusammensetzung der Plagiogranite und Migmatite der.......113
Dnjiepropetrovsk- und Ingul-Inguletsk-Blöcke.
Anhang V Qualitätskontrolle der SEE-Konzentration über:.............................................115
A- BIF-Standards.................................................................................................115
B- Basalt-Standards..............................................................................................115
C- Andesit-Standards............................................................................................116
Abkürzungen:
BIF = banded iron formation
IF = iron formation
KRK = Krivoy Rog Kremenchug
NVA = Novokrivoyrog Abfolge
NVAM = Metavulkanite der Novokrivoyrog Abfolge
SA = Sagssagan Abfolge
SEE-Normierungsfaktoren (Chondrit) nach TAYLOR und McLENNAN (1985).
La 0,367 Tb 0,058
Ce 0,957 Dy 0,381
Pr 0,137 Ho 0,0851
Nd 0,711 Er 0,249
Sm 0,231 Tm 0,0356
Eu 0,087 Yb 0,248
Gd 0,306 Lu 0,0381
SEE-Normierungsfaktoren (PAAS) nach TAYLOR und McLENNAN (1985).
La 38,2 Tb 0,774
Ce 79,6 Dy 4,68
Pr 8,83 Ho 0,991
Nd 33,9 Er 2,85
Sm 5,55 Tm 0,405
Eu 1,08 Yb 2,82
Gd 4,66 Lu 0,433
102
ANHANG I: BESTIMMUNGS- UND FEHLERGRENZEN ZUR RFA.
A- Kalibrationsbereich für Schmelztabletten, Messprogramm " OXIQUANT ".
(Minimum = Bestimmungsgrenze)
Element Minimum Maximum Absolute
Standardabweichung Anzahl der
Standards
Masse % Masse % Masse %
SiO2 0,2 90 0,6 87
Al2O3 0,1 59 0,2 85
Fe2O3 0,06 75 0,1 92
MnO 0,02 1,25 0,005 82
MgO 0,1 45 0,1 81
CaO 0,1 66 0,1 88
Na2O 0,2 11 0,1 68
K2O 0,05 13 0,05 80
TiO2 0,03 3,8 0,02 78
P2O5 0,05 34 0,07 68
ppm ppm ppm
Ba 50 5000 27 68
Ce 40 2200 14 51
Co 20 700 5,2 34
Cr 20 24000 29 62
Cu 20 1300 16 46
Ga 8 400 3,2 68
Hf 6 190 1,4 26
La 40 1300 13 28
Nb 6 960 3,7 57
Nd 15 670 6,5 54
Ni 20 2500 13 46
Pb 20 5200 6 44
Rb 30 3600 11 64
Sc 15 300 3,8 30
Sm 6 110 1,3 28
Sr 10 4600 9,4 80
V 10 950 11 69
Y 10 720 3,6 60
Zn 20 3600 8,8 80
Zr 50 11000 13 62
As 10 410 3 21
Bi 10 1000 3,5 8
Mo 7 700 6,6 10
Pr 15 220 2,6 11
Th 20 1000 6,2 19
U 9 650 2,9 15
Fortsetzung des Anhangs I
103
B- Kalibrationsbereich für Pulvertabletten, Messprogramm " POWDER ".
(Minimum = Bestimmungsgrenze)
Element Minimum Maximum Absolute
Standardabweichung Anzahl der
Standards
Masse % Masse % Masse %
SiO2 0,2 90 2,4 77
Al2O3 0,2 60 1,1 88
Fe2O3 0,02 34 0,35 97
MgO 0,3 25 0,52 70
CaO 0,1 55 0,41 97
Na2O 0,1 9 0,23 80
K2O 0,05 13 0,10 90
TiO2 0,03 3,8 0,03 79
P2O5 0,01 7,5 0,05 90
SO3 0,05 6,2 0,08 42
ppm ppm ppm
Ba 30 4000 22 80
Co 10 210 3,7 52
Cr 30 17500 26 57
Cu 10 1300 16 73
Ga 3 100 2,6 71
Mn 150 22300 88 85
Ni 12 3000 9,5 72
Pb 15 11000 22 63
Rb 10 8500 5,5 75
Sr 10 4600 9,7 88
V 10 950 9,2 74
Zn 40 24100 29 76
Zr 40 11000 13 68
Ag 2,5 195 1,2 9
As 10 4000 5,5 37
Bi 7 70 3,3 11
Br 4 300 2,4 19
Cd 5 470 2,7 7
Cl 300 40000 78 15
Cs 8 640 4,2 20
F 800 85000 1000 26
Mo 5 310 2,5 16
Sb 7 410 3 16
Se 3 40 0,75 7
Sn 10 6800 15 17
Th 10 380 2,4 32
Tl 3 35 1,5 8
U 5 650 3,2 27
W 15 450 6 19
104
ANHANG II:- GEOCHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG DER KRIVOY ROG-
BIF: SHALES UND SHALY BIF.
A)- Shales: kr 2/ 58; kr 2/ 59; kr 2/ 88; kr 32; kr 33a; kr 117 und kr 118.
Shaly BIF: kr 4; kr 7; kr 71 und kr 120.
Probe-Nr. kr 2/ 58 kr 2/ 59 kr 2/ 88 kr 32 kr 33a kr 117 kr 118 kr 4 kr 7 kr 71 kr 120
Masse- %
SiO2 61,82 75,25 63,51 45,76 42,25 59,51 67,45 39,28 46,19 40,87 73,31
TiO2 0,93 0,98 0,73 2,47 0,37 2,73 0,79 0,28 0,29 0,20 0,15
Al2O3 16,14 11,18 16,95 16,53 10,62 14,95 13,95 5,79 10,13 5,67 5,47
Fe2O3 14,44 10,93 10,67 27,67 29,02 12,67 11,67 49,61 29,27 39,96 16,03
MgO 2,67 0,31 2,89 1,06 5,32 2,09 1,89 6,04 6,11 6,12 2,19
CaO 0,06 0,58 0,15 0,16 0,15 1,15 0,15 0,17 0,17 0,13 0,09
Na2O <0,2 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2
K2O 1,40 0,76 3,29 3,79 0,21 3,29 2,29 0,09 <0,05 0,14 0,24
P2O5 0,09 0,11 0,12 0,10 0,08 0,92 0,12 0,01 0,02 0,03 0,01
LOI % 1,50 1,01 1,67 2,43 11,40 3,67 1,67 8,62 7,50 6,85 0,92
Summe 99,97 101,1 99,98 99,99 101,10 99,98 99,98 99,98 99,81 99,97 99,48
ppm
Cr <30 8 <30 <30 175 <30 <30 <30 <30 <30 <30
Ni <12 9 717 <12 637 19 18 <12 <12 4 538
Co <10 11 <10 18 <10 48 11 <10 10 <10 7
Zn 176 23 16 36 1 11 18 40 23 20 8
W 88 29 21 31 29 17 29 71 72 101 27
Rb 48 98 86 185 18 56 75 17 5 412 21
Ba 45 258 101 341 29 221 148 17 11 199 17
Ga 21 <3 16 14 19 4 5 7 9 7 4
Cu <10 18 33 7 8 16 21 <10 <10 <10 23
Rb 48 98 86 185 18 56 75 17 5 412 21
Sr 81 9 2 6 11 3 18 10 2 10 51
V 38 48 71 69 135 51 66 69 50 30 26
Y 22 25 27 26 40 6 11 16 11 4 9
Zr 7 16 13 12 4 9 59 55 43 38 31
U <5 5 <5 6 <5 5 <5 5 <5 <5 27
Hf 2,5 0,3 1,4
La 34,0 6,5 10,0
Ce 63,0 14,0 26,0
Pr 6,4 1,1 2,4
Nd 24,0 6,0 11,0
Sm 3,7 1,2 1,3
Eu 1,3 0,4 0,5
Gd 3,2 1,1 1,2
Dy 2,7 1,1 0,7
Ho 0,5 0,2 0,1
Er 1,3 0,5 0,4
Yb 1,3 0,5 0,5
Lu 0,2 0,1 0,1
Die Proben wurden aus Tagebau, Untertagebau und Kernmaterial entnommen.
105
ANHANG II: GEOCHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG DER KRIVOY ROG-BIF:
SHALES UND SHALY BIF.
B)- Shaly BIF.
Probe-Nr. kr 21b kr 45a kr 68a kr 73a kr 78 kr 79 kr 85 kr 105 kr 108 kr 112a kr 129
Masse- %
SiO2 48,98 43,87 40,87 42,37 49,18 50,01 51,85 50,90 46,79 39,35 41,01
TiO2 0,15 0,15 0,20 0,21 <0,03 0,31 0,03 0,03 0,23 0,26 0,20
Al2O3 5,95 6,17 5,61 9,77 6,20 5,30 2,66 5,92 8,02 5,66 7,33
Fe2O3 41,00 42,90 39,96 37,96 31,30 35,10 30,96 35,05 34,71 41,96 39,96
MgO 2,88 2,62 6,12 4,62 2,80 3,59 5,12 1,87 3,88 6,13 4,12
CaO 0,23 0,06 1,01 0,03 0,14 0,09 1,29 0,18 0,64 0,13 1,24
Na2O <0,2 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2
K2O 0,44 0,14 0,14 0,62 0,41 0,17 0,16 0,26 0,62 0,15 0,28
P2O5 0,01 0,03 0,03 0,03 0,01 0,01 0,23 0,02 0,03 0,03 0,03
LOI % 3,34 4,91 6,85 3,35 9,80 6,43 7,60 5,88 5,17 8,34 6,85
Summe 99,64 99,97 99,97 99,97 99,87 101,01 100,05 100,11 100,02 99,97 99,97
ppm
Cr 11 <30 588 <30 23 <30 3 <30 <30 4 21
Ni <12 834 <12 <12 <12 4 <12 3 <12 <12 2
Co <10 <10 13 <10 24 11 12 <10 18 <10 12
Zn <1 12 6 14 <1 <1 9 3 <1 22 20
W 51 16 65 36 267 41 22 41 263 66 101
Ba 21 98 102 111 30 16 18 43 23 87 23
Ga 5 6 3 8 <3 2 2 <3 4 <3 <3
Cu <10 2 6 <10 <10 <10 <10 <10 <10 5 3
Rb 5 86 78 46 54 33 3 21 52 86 412
Sr 10 15 19 20 10 <10 15 13 15 14 10
V 35 38 28 43 4 29 29 28 97 31 30
Y 13 17 13 13 18 17 16 14 11 18 14
Zr 66 39 68 42 65 32 69 38 33 56 35
U 6 5 <5 <5 6 5 <5 <5 6 5 <5
Hf 0,5 0,1
La <0,2 <0,2
Ce 2,6 4,3
Pr <0,1 < 0,1
Nd 0,4 1,2
Sm 0,2 0,4
Eu 0,1 0,1
Gd <0,1 0,2
Dy 0,1 0,3
Ho <0,1 0,1
Er 0,3 0,1
Yb <0,1 <0,1
Lu <0,1 <0,1
Fortsetzung des Anhangs II.
106
ANHANG II: GEOCHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG DER KRIVOY ROG-BIF:
CHERTS UND CHERTY BIF.
C)- Cherts: kr 1; kr 3; kr 5; kr 6; kr 27; kr 28 und kr 98.
Cherty BIF: kr 8; kr 17; kr 29.
Probe-Nr. kr 1 kr 3 kr 5 kr 6 kr 27 kr 28 kr 98 kr 8 kr 17 kr 29
Masse- %
SiO2 73,31 56,43 50,08 57,22 69,21 62,40 74,93 42,26 47,18 49,81
TiO2 0,15 <0,03 0,03 <0,03 <0,03 <0,03 <0,03 0,03 <0,03 <0,03
Al2O3 0,47 <0,1 0,73 0,31 <0,1 0,48 <0,1 0,98 0,20 0,31
Fe2O3 18,03 38,13 42,16 31,14 22,07 31,90 15,34 51,45 48,17 40,89
MgO 2,19 <0,1 <0,1 2,04 1,47 0,76 2,15 2,03 1,63 1,74
CaO <0,1 0,93 <0,1 0,48 0,51 0,75 1,33 0,50 1,08 1,22
Na2O <0,2 <0,2 <0,2 <0,2 0,33 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2
K2O 0,74 <0,05 <0,05 0,10 <0,05 0,19 <0,05 0,35 <0,05 0,19
P2O5<0,05 <0,05 0,07 0,12 0,10 0,10 <0,05 0,08 <0,05 0,03
LOI % 4,42 4,66 6,55 8,10 6,10 3,04 6,40 2,45 1,73 5,50
Summe 99,48 100,33 99,62 99,51 99,88 99,58 100,26 100,03 100,05 99,68
ppm
Cr 90 104 18 26 24 150 163 404 3 204
Ni 115 107 <12 194 152 204 <12 112 <12 <12
Co 5 4 19 12 <10 <10 52 <10 6 19
Zn 8 5 2 3 1 3 2 6 <10 1
W 27 83 370 610 62 43 407 60 353 62
Ba 17 11 11 13 16 55 14 35 25 36
Ga 4 11 <3 3 4 6 1 4 <3 5
Cu <10 2 <10 2 3 <10 <10 <10 2 <10
Rb 21 2 5 6 12 16 3 37 7 14
Sr 51 <10 2 3 5 6 12 19 21 14
V 26 19 8 15 2 23 5 14 11 19
Y 29 13 36 38 16 27 37 12 17 9
Zr 11 1 1 4 2 3 1 5 3 2
U 17 <5 2 <5 <5 2 2 <5 <5 1
Hf <0,1
La <0,2
Ce 2,0
Pr <0,1
Nd <0,5
Sm 0,2
Eu 0,1
Gd 0,6
Dy 0,6
Ho 0,2
Er 0,6
Yb 0,8
Lu 0,2
Fortsetzung des Anhangs II
107
ANHANG II: GEOCHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG DER KRIVOY ROG-BIF:
CHERTS UND CHERTY BIF.
D)- Cherty BIF:
Probe-Nr. kr 33 kr 69 kr 92 kr 93 kr 95 kr 99 kr 100 kr 101 kr 103 kr 106
Masse- %
SiO2 48,81 38,40 49,22 42,01 48,93 48,83 50,78 49,36 50,78 49,40
TiO2 0,05 <0,03 0,04 0,04 0,05 <0,03 <0,03 <0,03 <0,03 <0,03
Al2O3 1,87 0,15 0,83 0,81 0,19 0,73 0,44 0,21 0,44 0,48
Fe2O3 34,87 58,09 37,22 41,57 45,31 39,84 37,22 32,35 37,22 39,90
MgO 4,03 1,52 2,66 3,65 1,46 2,05 2,47 4,78 2,47 3,76
CaO 2,68 0,24 0,75 2,38 1,84 1,89 0,56 2,97 0,56 0,75
Na2O <0,2 0,28 <0,2 <0,2 0,20 0,63 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2
K2O 0,20 0,14 0,87 1,13 0,83 0,42 0,34 0,17 0,34 0,19
P2O5 0,07 0,10 <0,05 0,08 0,42 0,30 0,04 0,04 0,04 0,10
LOI % 7,15 1,45 8,60 8,42 0,78 5,28 8,01 9,52 8,01 5,04
Summe 99,73 100,37 100,21 100,01 99,96 99,97 99,87 99,40 99,87 99,58
ppm
Cr 558 77 182 227 135 7 63 298 31 550
Ni 650 318 215 17 <12 <12 <12 <12 <12 404
Co 3 60 17 14 <10 25 5 <10 15 <10
Zn 2 1 1 2 <40 13 2 <40 <40 3
W 37 948 202 162 74 381 219 35 279 43
Ba 70 413 70 87 40 58 8 14 32 55
Ga 2 12 13 3 10 10 <3 4 3 <3
Cu <10 <10 5 <10 <10 5 4 <10 <10 <10
Rb 15 42 122 189 117 35 36 23 40 16
Sr 10 19 4 10 87 31 6 11 8 6
V 11 7 10 2 3 2 6 2 4 3
Y 38 13 13 3 12 9 11 22 26 27
Zr 5 3 5 3250 4 2 3 4 3 3
U <5 <5 <5 <5 <5 <5 1 2 <5 <5
Hf 0,2 0,2 0,2 0,1 0,2 <0,1
La 0,2 <0,2 0,2 <0,2 <0,2 0,8
Ce 3,8 3,0 4,1 2,6 4,3 5,0
Pr 0,3 <0,1 0,3 <0,1 0,4 0,1
Nd 0,9 0,8 1,3 0,8 1,2 1,6
Sm 0,2 0,1 0,3 0,2 0,2 0,5
Eu 0,1 0,1 0,2 0,2 0,1 0,3
Gd 0,2 0,1 0,3 <0,1 0,2 <0,1
Dy 0,2 0,1 0,2 0,3 0,2 0,3
Ho <0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
Er 0,2 0,1 0,2 0,2 0,1 0,2
Yb 0,1 <0,1 0,1 <0,1 <0,1 <0,1
Lu <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1
Fortsetzung des Anhangs II
108
ANHANG II: GEOCHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG DER KRIVOY ROG-BIF:
ALKALISCHE METASOMATISCHE BIF.
Probe-Nr. kr 2 kr 19a kr 23 kr 24 kr 25 kr 26 kr 34 kr 70 kr 76 kr 130 kr 163
Masse- %
SiO2 40,12 45,80 36,60 29,04 53,71 62,52 39,02 27,27 57,53 49,80 47,79
TiO2 0,08 0,04<<0,03 <0,03 <0,03 <0,03 0,09 0,04 <0,03 0,04 <0,03
Al2O3 0,48 0,25 0,10 0,03 0,56 0,02 0,25 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1
Fe2O3 46,04 42,94 55,97 59,16 37,11 29,89 40,87 64,21 31,45 42,94 46,93
MgO 4,87 2,73 3,51 2,40 1,79 1,71 2,47 2,20 1,12 3,03 0,74
CaO 2,85 0,49 0,94 2,11 1,39 1,26 4,56 0,80 0,37 0,49 0,49
Na2O 1,59 7,31 1,82 3,71 4,42 5,01 7,43 5,35 7,89 3,01 3,32
K2O 3,36 <0,05 0,07 0,05 <0,05 2,39 <0,05 <0,05 0,34 <0,05 <0,05
P2O5 0,129 0,07 0,11 0,53 0,38 0,18 0,07 0,06 <0,05 <0,05 0,05
LOI % 1,19 0,98 0,95 3,09 1,55 1,10 4,30 0,30 0,81 0,98 0,80
Summe 100,1 100,08 100,17 100,09 100,45 100,06 99,08 100,17 99,55 100,02 99,88
ppm
Cr 1 182 6 9 144 404 11 7 115 782 602
Ni 47 320 17 <12 265 403 <12 48 454 580 320
Co 2 <10 <10 18 1 7 <10 6 8 <10 <10
Zn <40 6 31 25 17 <40 30 72 <40 16 28
W 105 47 193 152 32 24 104 259 39 67 21
Rb 16 5 18 7 6 123 6 11 34 5 8
Ba 82 14 18 19 31 110 27 94 15 24 11
Ga 21 5 19 <3 3 <3 6 15 30 <3 <3
Cu <10 <10 2 <10 4 <10 <10 <10 62 3 <10
Rb 16 5 18 7 6 123 6 11 34 5 8
Sr 16 3 18 51 14 11 44 19 5 3 1
V 10 8 252 142 18 10 8 211 12 9 21
Y 17 26 24 27 19 13 8 13 1 6 26
Zr 29 9 232 89 6 10 1387 123 76 18 21
U <5 <5 12 10 3 <5 7 <5 <5 3 6
Hf 0,4 0,5 0,2
La <0,2 0,3 0,2
Ce 4,3 5,2 4,3
Pr 0,3 0,5 0,4
Nd 2,1 3,1 1,4
Sm 0,8 1,0 0,4
Eu 0,6 0,6 0,2
Gd 0,1 1,1 0,4
Dy 1,3 1,1 0,3
Ho 0,4 0,2 0,1
Er 0,8 0,5 0,3
Yb 0,8 0,5 0,2
Lu 0,1 0,1 0,5
Fortsetzung des Anhangs II
109
ANHANG II: GEOCHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG DER KRIVOY ROG-BIF:
VERWITTERTE BIF.
Probe-Nr. kr 03a kr 10 kr 18 kr 20 kr 28a kr 91
Masse- %
SiO2 36,93 39,59 31,09 38,70 38,26 36,46
TiO2<0,03 <0,03 0,06 0,03 <0,03 <0,03
Al2O3<0,1 0,75 0,52 0,70 0,20 0,18
Fe2O3 61,63 52,71 60,97 55,10 52,12 61,19
MgO <0,1 <0,1 <0,1 0,53 2,09 1,25
CaO <0,1 <0,1 0,33 0,17 0,86 0,95
Na2O <0,2 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2
K2O <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 0,08 0,16
P2O5<0,05 <0,05 0,09 0,08 <0,05 <0,05
LOI % 1,66 7,15 8,30 5,55 5,43 1,39
Summe 100,22 100,3 100,14 101,02 99,70 99,92
ppm
Cr 14 4 863 49 21 6
Ni 267 <12 1532 185 <12 <12
Co 70 78 67 86 62 74
Zn 6 2 563 55 4 5
W 83 350 112 56 543 524
Ba 11 17 58 20 19 54
Ga 10 9 5 4 8 12
Cu <10 <10 3 157 <10 <10
Rb 2 5 14 6 24 37
Sr <10 4 <10 4 4 56
V 9 7 31 11 8 5
Y 13 15 24 15 3 38
Zr 1 1 16 4 2 5
U <5 3 8 <5 <5 <5
Hf
La
Ce
Pr
Nd
Sm
Eu
Gd
Dy
Ho
Er
Yb
Lu
110
ANHANG III: GEOCHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG DER NVA-
METAVULKANITE
Probe-Nr. kr 75 kr 55 G- 1 G- 2 G- 3 G- 4 G- 5 G- 6 G- 7 G- 9 G- 30 G- 75
Masse- %
SiO255,80 59,03 51,30 52,36 49,14 50,16 56,46 50,23 56,01 55,01 51,52 52,20
TiO2 1,31 0,42 0,84 0,79 0,65 0,63 1,34 1,59 1,07 1,43 0,74 1,02
Al2O311,31 15,87 13,78 11,95 13,78 11,76 12,43 11,65 13,39 10,80 14,10 15,30
Fe2O312,03 9,22 12,83 12,97 11,83 12,40 11,02 10,06 7,50 11,00 10,15 10,10
MnO 0,10 4,87 0,22 0,11 0,02 0,29 0,26 0,13 0,27 0,17 0,16 0,20
MgO 3,64 2,85 6,80 7,69 6,81 7,04 4,46 7,30 6,70 9,22 6,87 5,90
CaO 6,97 1,59 6,89 5,23 5,73 3,50 2,81 5,41 3,73 5,70 9,01 8,98
Na2O 2,14 3,36 2,64 3,09 3,12 3,98 3,63 2,82 3,71 3,32 2,43 2,50
K2O 1,43 0,12 0,31 1,65 1,01 1,32 1,68 0,87 2,00 3,76 1,10 0,96
P2O5 0,20 2,66 0,03 0,30 0,02 0,18 0,03 0,12 0,06 0,08 0,09 0,02
LOI % 5,02 99,99 4,32 4,02 7,81 8,71 5,84 9,78 4,40 2,49 3,81 2,81
Summe 99,99 99,96 99,97 99,82 99,98 99,97 99,96 99,98 99,98 99,99 99,98
ppm
Cr 12 136 67 14 13 14 65 16 38 79 103 16
Ni 42 108 324 127 332 321 479 57 125 237 41 39
Co 290 20 14 11 12 9 46 65 8 5 288
V 245 79 79 130 49 38 47 114 96 89 180 239
Pb 5 13 4 3 4 3 6
Zn 115 86 116 113 123 115 117 115 116 113 56 118
Rb 33 130 21 27 31 26 31 26 28 23 26 29
Ba 480 440 498
Sr 172 111 123 237 118 142 148 139 210 165 240 177
Ga 15 18 21 13 13 14 16 11 15 18 16 18
Nb 9 10 6 4 6 5 8 7 4 5 5 7
Y 35 21 32 16 25 21 19 15 19 24 13 37
Zr 62 81 115 101 112 96 111 83 118 113 47 131
La 19,0 23,0
Ce 39,0 48,0
Pr 4,8 4,9
Nd 19,0 20,0
Sm 4,2 4,1
Eu 1,5 1,1
Gd 4,6 4,1
Dy 5,6 4,6
Ho 1,2 1,0
Er 3,2 2,6
Yb 3,9 2,7
Lu 0,5 0,4
Hf 3,6 3,1
Fortsetzung des Anhangs III
111
GEOCHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG DER NVA-METAVULKANITE.
Probe-Nr. CG- 54 PL-1 PL-2 PL-3 PL-4 PL-5 PL-6 PL-7 PL-8 PL-9
Masse- %
SiO255,32 49,04 55,02 53,15 53,80 54,14 50,12 57,13 53,55 55,22
TiO2 0,57 0,61 1,17 0,92 0,35 1,36 0,68 1,70 0,65 1,42
Al2O315,29 13,83 12,12 14,96 14,30 12,22 11,55 12,07 15,01 18,60
Fe2O3 8,59 9,00 9,16 10,96 9,45 10,08 9,03 11,63 5,65 10,45
MgO 7,42 6,08 6,13 5,06 5,15 4,23 4,11 2,26 5,12 0,19
CaO 4,44 6,86 3,92 2,69 4,46 3,54 8,51 4,70 6,64 4,00
Na2O 2,29 3,96 3,65 3,23 4,17 4,70 3,35 2,94 3,87 2,61
K2O 0,91 1,87 2,54 3,09 1,66 3,70 3,80 3,60 2,22 3,41
P2O5 0,06 0,09 0,04 0,02 0,40 0,02 0,05 0,01 0,09 0,03
LOI % 5,09 8,94 6,28 5,91 6,37 6,00 8,78 4,01 7,18 5,93
Summe 99,98 99,99 99,98 99,97 100,01 99,99 99,98 100,0 99,98 100,00
ppm
Cr 124 76 101 45 35 63 18 41 98 85
Ni 330 335 482 147 145 486 55 123 254 236
Co 20 10 8 7 25 42 51 9 8 6
V 141 78 73 86 71 48 112 93 45 98
Pb 4 5
Zn 81 121 111 112 112 38
Rb 21 23 25 19 11 16 12 20 22
Ba 355
Sr 96 120 114 210 86 118 121 79 96 123
Ga 13 12 9 11
Nb 4 7 8 7 4 3 7 5 8 4
Y 9 36 25 24 16 23 24 18 21 11
Zr 44 114 120 109 68 59 110 96 75 81
La
Ce
Pr
Nd
Sm
Eu
Gd
Dy
Ho
Er
Yb
Lu
Fortsetzung des Anhangs III
112
GEOCHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG DER NVA-METAVULKANITE
Probe-Nr. CG- 59 CG- 60 CG- 66 KU- 1
Masse- %
SiO258,62 58,66 58,71 51,32
TiO20,44 0,48 0,54 0,90
Al2O315,18 14,08 14,91 14,30
Fe2O310,39 12,54 10,48 11,88
MgO 4,31 3,99 4,56 2,82
CaO 2,58 1,68 2,98 5,96
Na2O 1,91 2 1,96 2,42
K2O 3,26 2,75 3,5 1,72
P2O50,11 0,13 0,12 1,72
LOI % 3,19 3,69 2,25 8,42
Summe 99,99 100,0 100,01 99,95
ppm
Cr 464 342 312 414
Ni 1663 1141 923 1004
Co 6 9 6 5
V 74 78 81 93
Pb 19 14 17 11
Zn 71 72 100 86
Rb 121 96 130 110
Ba 519 508 720 627
Sr 110 56 143 63
Ga 18 15 15 189
Nb 11 12 11 13
Y 15 12 15 16
Zr 79 101 108 90
La 24,0 18,0 36,0
Ce 47,0 29,0 64,0
Pr 4,7 2,8 6,3
Nd 18,0 11,0 25,0
Sm 3,2 2,4 4,4
Eu 0,8 0,6 1,1
Gd 2,9 2,0 3,8
Dy 2,7 2,4 2,9
Ho 0,7 0,6 0,5
Er 1,5 1,6 1,8
Yb 1,0 2,1 1,6
Lu 0,2 0,2 0,2
Hf 1,9 2,7 2,9
113
ANHANG IV: GEOCHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG DER PLAGIOGRANITE
UND MIGMATITE DER DNJIEPROPETROVSK- UND INGULETSK-
BLÖCKE.
Probe-Nr. CG- 35 CG- 36 CG- 37 CG- 38 CG- 39 CG- 40 CG- 41 CG- 42 CG- 43 CG- 48 CG- 49
Masse- %
SiO2 68,70 52,56 72,80 58,27 68,96 70,83 69,96 69,17 69,04 68,85 69,44
TiO2 0,30 0,48 0,22 0,46 0,36 0,31 0,35 0,35 0,34 0,33 0,28
Al2O3 14,76 15,18 13,67 19,12 15,66 14,83 15,43 15,35 15,43 15,84 15,82
Fe2O3 2,88 9,88 2,08 3,62 3,12 2,65 3,01 2,88 2,81 3,11 2,94
MgO 0,78 7,15 0,75 6,78 0,95 0,77 0,85 0,85 0,79 1,58 0,69
CaO 1,46 4,99 2,21 1,61 3,08 2,30 3,42 3,28 3,19 2,19 3,38
Na2O 4,60 2,45 5,40 6,70 4,83 4,88 4,57 4,60 4,66 4,94 4,86
K2O 2,21 2,80 1,10 1,02 1,00 1,63 1,18 1,06 1,07 1,69 1,20
P2O5 0,08 0,07 0,08 0,12 0,09 0,09 0,09 0,07 0,08 0,08 0,07
LOI % 4,20 4,83 1,59 2,34 1,93 4,11 1,10 0,72 2,59 1,35 1,31
Summe 99,97 100,39 99,90 99,97 99,98 99,99 99,97 100,0 100,0 99,96 99,92
ppm
As 4 <2 19 <2 16 8 12 16 <2 7 <2
Ba 309 508 248 147 297 277 279 291 256 200 231
Br 6 10 7 6 10 9 8 9 7 6 8
Cr 5 345 5 117 7 5 4 3 284 332 399
Ni 8 65 7 420 6 6 6 8 953 1139 1369
Co 42 14 48 6 62 39 47 61 7 7 4
Cu 5 29 6 4. 9 5 3 13 15 5 11
Zn 20 56 31 77 81 49 47 42 43 46 60
W 340 41 373 13 456 300 341 446 14 16 11
Rb 58 158 32 27 26 48 23 23 26 43 28
Sr 137 132 117 106 227 223 189 215 212 110 182
Ga 16 11 14 16 16 18 15 14 15 19 16
V 25 163 20 35 36 33 29 31 29 32 23
Zr 110 49 94 171 123 130 95 108 115 114 115
U <5 <5 <5 <5 <5 <5 9 7 <5 <5 <2
F 220 438 122 889 147 1 147 180 112. 19 231.
Die Proben wurden aus Kernmaterial der Tiefbohrungsanlage in Krivoy Rog entnommen
Fortsetzung des Anhangs IV
114
GEOCHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG DER PLAGIOGRANITE UND
MIGMATITE DER DNJIEPROPETROVSK- UND INGULETSK-BLÖCKE.
Probe-Nr. CG- 50 CG- 51 CG- 53a CG- 53b CG- 56 kr 80 kr 83 kr 84 kr 86
Masse- %
SiO2 71,37 70,53 84,83 84,56 59,03 65,58 63,07 66,18 74,37
TiO2 0,24 0,31 0,13 0,12 0,42 0,17 0,58 <0,03 <0,03
Al2O3 14,79 14,66 5,71 9,82 15,87 15,07 17,17 20,41 13,61
Fe2O3 1,95 2,98 4,06 0,44 9,22 2,35 3,95 0,37 0,49
MgO 0,72 1,96 2,12 0,21 4,87 2,41 2,39 0,07 0,13
CaO 1,77 1,02 <0,1 <0,1 2,85 3,93 2,96 2,42 0,24
Na2O 4,39 3,39 <0,2 0,05 1,59 3,00 4,78 8,51 3,48
K2O 2,23 3,26 0,71 2,49 3,36 4,32 2,37 1,06 6,13
P2O5 0,06 0,08 0,02 <0,05 0,12 <0,05 0,90 0,07 0,08
LOI % 2,50 1,98 2,40 2,30 2,83 2,95 1,69 0,90 1,51
Summe 100,0 100,1 99,98 99,99 100,16 99,96 99,98 99,99 100,04
ppm
As 4 15 22 16 40 3 2 33 44
Ba 400 473 72 101 440 722 590 82 23
Br 7 7 7 6 8 6 7 8 8
Cr 409 2 25 6 146 374 304 51 8
Ni 1397 6 18 8 73 1300 1005 12 1
Co 8 40 126 51 41 3 13 90 128
Cu 2 3 497 51 38 <10 145 <10 2
Zn 61 56 14 5 86 11 68 <40 <40
W 14 291 567 427 196 34 14 748 1092
Rb 4 60 21 63 132 121 71 27 112
Sr 106 78 3 12 111 299 455 91 11
Ga 16 15 10 12 18 15 20 19 12
V 20 31 22 28 79 14 62 4 5
Zr 97 119 52 67 81 96 132 15 17
U <5 <5 32 2 4 <5 3 16 9
F 245 465 676 507 1285 165 374 53 235
115
ANHANG V: QUALITÄTSKONTROLLE DER SEE-KONZENTRATION ÜBER:
A- BIF-STANDARDS.
Präparation + Messung (ICP-AES)
SEE Referenz-
Wert TUB-
Mittelwert
(n = 4) TUB 1 TUB 2 TUB 3 TUB 4
Hf 1,0 0,92 1,0 0,9 0,8 1,0
La 12,0 9,55 11,0 12,0 8,2 7,0
Ce 25,0 24,0 24,0 25,0 23,0 24,0
Pr 3,0 2,9 2,7 2,8 3,1 3,0
Nd 12,0 10,75 11,0 11,0 10 11,0
Sm 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5
Eu 1,25 1,3 1,3 1,4 1,2 1,3
Gd 2,0 2,12 2,1 2,2 2,0 2,2
Dy 2,0 2,1 2,1 2,2 2,1 2,0
Ho 0,6 0,45 0,5 0,4 0,4 0,5
Er 1,5 1,27 1,2 1,6 1,2 1,1
Yb 1,25 1,22 1,3 1,3 1,2 1,1
Lu 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2
B- BASALT-STANDARDS
Präparation + Messung (ICP-AES)
SEE Referenz-
Wert TUB-
Mittelwert
(n = 5) TUB 1 TUB 2 TUB 3 TUB 4 TUB 5
Hf 5,6 5,42 8,8 5,6 5,4 0,9 6,4
La 82,0 82,8 83,0 82,0 83,0 87,0 79,0
Ce 151,0 153,6 157,0 156,0 154,0 153,0 148,0
Pr 17,0 16,6 19,0 16,0 16,0 16,0 16,0
Nd 65,0 67,0 67,0 69,0 65,0 69,0 65,0
Sm 12,2 11,8 12,0 13,0 11,0 12,0 11,0
Eu 3,7 4,02 4,0 4,1 3,8 4,2 4,0
Gd 9,5 10,1 13,0 9,8 8,4 10,0 9,3
Dy 6,4 6,26 6,1 6,4 6,1 6,5 6,2
Ho 1,1 1,02 1,2 1,0 0,8 1,1 1,0
Er 2,5 2,86 2,9 3,0 2,6 2,8 3,0
Yb 1,8 1,88 1,8 1,9 1,9 2,0 1,8
Lu 0,25 0,25 0,3 0,3 0,2 0,2 0,26
Fortsetzung des Anhangs V
116
C- ANDESIT-STANDARDS
SEE Referenz-
Wert TUB-
Mittelwert
(n = 2)
Präparation + Messung
(ICP-AES)
TUB 1 TUB 2
Hf 3,4 3,55 3,6 3,5
La 9,0 9,15 8,8 9,5
Ce 23,3 21,5 20,0 23,0
Pr 2,3 2,35 2,2 2,5
Nd 12,3 11,5 10,0 13,0
Sm 3,1 2,65 2,5 2,8
Eu 0,9 0,85 0,8 0,9
Gd 2,9 3,05 2,9 3,2
Dy 3,0 3,3 3,2 3,4
Ho 0,5 0,6 0,6 0,6
Er 1,5 2,0 2,0 2,0
Yb 1,7 2,1 2,0 2,2
Lu 0,3 0,3 0,3 0,3
