Basement

Am ersten vollen Tag der Exkursion beschäftigten wir uns mit den ältesten Gesteinen des Kapvaal Kratons an der Basis der Onverwacht-Gruppe des Barberton Greenstone Belts. Diese sind als Septen von amphibolitgradigen Gesteinen zwischen den ca. 100 Ma jüngeren Plutonen erhalten.

Eine schichtparallele Störung, die Komati Fault, trennt die untere von der oberen Onverwachtgruppe. Diener et al (2006) vermuten in ihr eine Abschiebung, die vor ca. 3200 Ma aktiv war und bis zu 18 km vertikalen Versatz enthält. An ihr wurde das Basement des BGB relativ zum Hangenden herausgehoben.

Die basale Einheit der Onverwacht Gruppe im Hangenden der Komati-Verwerfung, die Komati Formation, besteht überwiegend aus ultramafischen Vulkaniten, sogenannten Komatiiten, bis zu 3 km Mächtigkeit. Komatiite enthalten >18% MgO, bestehen i.w. aus Olivin und Pyroxen und stellen Vulkanite dar, die aus peridotitischen Mantelquellen gespeist wurden. Der archaische Mantel wird als ca. 150-250 K wärmer als der heutige Mantel angenommen; der Grad der partiellen Aufschmelzung lag bei ca. 20-40%, im Gegensatz zu den heutigen 3-6%.

Komatiite sind die heißesten bekannten Laven. Sie hatten Eruptionstemperaturen von bis zu 1650°C und eine wasserähnliche Viskosität. Im Gegensatz zu Basalten bildeten sie keine Schildvulkane, sondern Plateaus. Charakteristisch in vielen Komatiiten sind Bündel von Abschreckungskristallen, die von der Lavenoberfläche in den Lavafluss hineinwuchsen und regelmäßig Dezimeter Länge erreichen. Diese werden wegen ihrer Ähnlichkeit zu einem australischen Dornbusch  Spinifex-Texturen genannt. Langandauernde hydrothermale Alteration hat die meisten Komatiite zu Chlorit + Karbonat + Quartz +- Serpentin metasomatisiert.

Die Tonalite unter der Basis des BGB wurden mehrfach reaktiviert und teilaufgeschmolzen; am bedeutendsten scheint ein Ereignis um ca. 3230 Ma zu sein, das mit der Rejuvenation und dem vertikalen Aufstieg der Plutone, möglicherweise in einem extensionalen Regime, verbunden war. Gleichzeitig wurden an der Erdoberfläche Sedimente und Vulkanite der Fig Tree und Moodies Gruppe abgelagert, mit welchen sich die Exkursion in den folgenden Tagen beschäftigte.

Stratigraphie des Barberton Greenstone Belts

Christoph Heubeck

Wegen seiner großen erdgeschichtlichen Bedeutung ist die Stratigraphie des BGB gut erforscht; die starke Deformation und fehlende Biostratigraphie kompliziert allerdings die Kartierungen.

Die vulkanischen und sedimentären Gesteine des BGB werden randlich und von unten (basal) von mehreren Generationen von Plutonen intrudiert; die meisten der intrusiven Kontakte sind duktil (große Abschiebungen?) überprägt. Die Altersbeziehungen (in Ma) sind im folgenden Diagramm schematisch dargestellt.

Der Kontakt ist entlang des Straßenaufschlusses eine ca. 100 m breite duktile Zone, auf dessen dem Greenstone Belt abgewandter Seite feinkristalliner tonalitischen Gneis und auf der dem BGB zugewandten Seite eng foliierte graue Talk-Serpentinit-Chlorit-Schiefer anstehen; er ist durch eine kleine bruchhafte Verwerfung eindeutig definiert. Verbreitete foliationsparallele Quarzbänder zeigen eine moderate Verfältelung (Abb. 3.3.3). Die Talk-Chloritschiefer werden von mehreren apophysenartigen Tonalitgneisgängen von bis zu etwa einem m Mächtigkeit parallel zur Foliation durchsetzt. Mehrere späte Doleritgänge durchschlagen etwa rechtwinklig die geschilderten Kontaktbeziehungen und überprägen sie.

Die Alters- und geometrischen Beziehungen entlang dieses Kontaktes werden als eine tektonische Ausdünnung des ursprünglich kontaktmetamorphen Halos während des Aufstiegs des noch warmen, plastisch deformierbaren Plutons, z.B. innerhalb einer duktilen extensionalen Scherzone krustaler Dimension relativ zum BGB, interpretiert. Der Versatzbetrag ist schwer einzugrenzen, übersteigt aber vermutlich mehrere km und kann eventuell 15 km erreichen.

Altersbestimmungen und regionale Kartierungen legen nahe, dass der Aufstieg des KVT zeitgleich mit der Ablagerung der Moodies-Gruppe geschah.

Lagerstätten im BGB

Christoph Heubeck

Die Gesteine der Region Barberton zogen ab 1880 die Aufmerksamkeit der Goldsucher auf sich. Der Goldrausch von 1885 entlang des Nordrandes der Bergkette war kurz, aber intensiv, bevor die Goldsucher zu den reicheren und einfacher abzubauenden Vorkommen auf dem Witwatersrand zogen. Er hinterließ eine (von den Barbertonians sorgsam gepflegte) reichhaltige Folklore.

Gold kommt hier fein verteilt in sulfidischen Mineralen (meist Pyrit und Arsenopyrit) sowie sichtbar als gediegenes Gold in und nahe regionalen duktilen Scherzonen des nördlichen BGB vor. Die Mineralisierung ist nur gering lithologisch gebunden, aber assoziiert mit hydrothermaler Überprägung und etwas spröder Deformation, die vor etwa ~ 3.1 Ga eine finale Adjustierung des (bereits 100 Ma früher fertiggestellten) Orogens darstellte.

Wir widmeten dem Bergbau und seiner Geschichte einen Exkursionstag.

Chris Rippon, Chefgeologe von Sheba Mine, erläuterte im historischen Geology Office die Vererzung und die Abbaugeschichte der Mine. Er ließ typische Gesteinsstücke und vererzte Proben von Hand zu Hand gehen. Während eines anschließenden Rundgangs erfuhren wir über die Aufbereitungsmethoden und die Profitabilität der seit 1888 ununterbrochen in Betrieb befindlichen Mine. Dies macht Sheba zum Weltrekordhalter ! Der Goldrausch von 1885 basierte ursprünglich auf der Aufarbeitung des Flussbetts des Kaap Rivers, blieb aber wegen des unangenehmen Klimas und der (damals weit verbreiteten) Malaria eine kleine und saisonale Angelegenheit.  Inzwischen ist alluviale Goldsuche als illegaler, unreglementierter Abbau durch illegale ZamaZamas, meist Ein- oder Zweimann-Betriebe, in fast allen Bachbetten des nördlichen BGB wieder weit verbreitet.

Mehrere Tour Operators in Barberton bieten inzwischen Gold PanningTours an. Auch Heubecks Studenten haben bereits mehrmals am jährlich abgehaltenen Gold Panning Contest teilgenommen, jeweils mit Achtungserfolgen. Auch wir probierten unser Glück ! Thanks, Pieter and Wynand !

Die Scotia Talc Mine nahe Sheba Siding baut seit 1908 hochreinen Talk aus mehreren Linsen entlang der Lily Scherzone ab, die den BGB nach Norden hin gegen den Nelspruit Batholith begrenzt. Der Talk entstand durch hydrothermale Alteration von Mg-reichem ultrabasischen Vulkaniten der Onverwacht-Gruppe. Die Mine ist klein, wird aber effizient gemanagt. Wir genossen die schwäbische Führung, den angenehm anfühlenden Talk, den Aufenthalt im Schatten und das kühle Wasser aus dem Berg !

Wegen zunehmender Erschöpfung der Lagerstätte und weltweitem Rückgang der Nachfrage ab den 80er Jahren schloss die Mine im Jahr 2001, indem die britischen Eigner sie insolvent erklärten und somit die Verantwortung für die Rekultivierung und Pensionszahlungen an den Staat abgeben konnten (McCulloch, 2005). Die ca. 10000 Einwohner von Bulembu verließen innerhalb weniger Monate die Siedlung, die sich in kürzester Zeit in eine Geisterstadt mit weniger als 50 Einwohnern verwandelte.  Als Hinterlassenschaft des übertägigen Minenbetriebs befinden sich neben zahlreichen Nutz- und Wohngebäuden (manche in einem ausgezeichneten Zustand, andere als Ruinen) drei Serpentinithalden in und in unmittelbarer Umgebung der Siedlung.