Advertisement

Geologische Rundschau

, Volume 72, Issue 1, pp 77–104 | Cite as

Genetic implications of new lead isotope measurements on Schwarzwald vein and Upper Triassic sediment galenas

  • Hans Joachim Lippolt
  • Ulrike Schorn
  • Robert T. Pidgeon
Aufsätze

Abstract

We report the results of a lead isotopic investigation of galena from vein deposits from the Southern Schwarzwald (33 samples) and from various localities (6) from the galena horizon of the South German Keuper. The total range of isotopic ratios for the veins and the Keuper leads is:

18,29 <206Pb/204Pb < 18,97; 15,59 <207Pb/204Pb < 15,70; 38,42 <208Pb/204Pb < 38,90. The lead isotopic systems give anomalous ages when compared with lead evolution models ofHolmes (1946, 47)Houtermans (1946),Stacey &Kramers (1975) andCumming &Richards (1975). This indicates a more complex lead evolution than allowed for in these models.

Small but significant variations in the isotopic ratios of lead were observed in galenas from within a number of veins and between veins. Also leads in galena from Hercynian veins within granitic host rocks in the Southern Schwarzwald were found to be more radiogenic than galena leads in veins found in gneisses in the Central Schwarzwald. These results strongly suggest a local influence on the lead isotopic compositions of the vein galenas and also place constraints on the age of the veins and models of vein formation.

Galenas from Tertiary veins were found to have lower207Pb/204Pb ratios in comparison with ratios observed in Hercynian vein leads, suggesting that the Tertiary veins contain a compound of older „retarded“ lead from a source not identified in the present study.

The Keuper sedimentary galenas were found to have relatively homogenous lead isotopic ratios which fall within the range of isotopic compositions of the Hercynian vein leads. The galenas from the Upper Triassic (Keuper) are slightly more radiogenic than the more isotopically variable galena leads from the uppermost Permian (Kupferschiefer;Wedepohl et al. 1978).

Keywords

204Pb Galena Lead Isotope Lead Evolution Lead Isotopic Ratio 

Zusammenfassung

An Bleiglanzen von Gängen des mittleren und südlichen Schwarzwaldes (33 Proben) und von verschiedenen Lokalitäten (6) der Bleiglanzbank des süddeutschen Keupers wurden massenspektrometrische Blei-Isotopen-Untersuchungen durchgeführt.

Die Werte fallen in die Bereiche: 18,29 <206Pb/204Pb < 18,97; 15,59 <207Pb/204Pb < 15,70; 38,42 <208Pb/204Pb < 38,90. Aus den Blei-Isotopenverhältnissen erhält man anomale Blei-Entwicklungsalter, wenn man die Modellevon Holmes (1946, 47),Houtermans (1946),Stacey &Kramers (1975) undCumming &Richards (1975) zugrunde legt. Das zeigt, daß die Entwicklung dieses Bleis komplexer ablief, als die genannten Modelle annehmen.

Kleine aber signifikante Unterschiede in der Blei-Isotopenzusammensetzung wurden für Proben eines Gangsystems und zwischen den verschiedenen Gängen beobachtet. Das Blei aus Bleiglanzen von variscischen Gängen des St. Blasien-Granits (Südostschwarzwald) ist radiogener als das der Gänge in den Gneisen des Zentral-Schwarzwaldes. Diese Beobachtung zeigt, daß die Blei-Isotopenwerte mit der lokalen geologischen Situation verknüpft sind und ist von Bedeutung für die Diskussion der Alter und Entstehungs-modelle der Bleiglanze.

Bleiglanz aus den als Tertiär angesehenen Gängen zeigt niedere207Pb/204-Verhältnisse als die variscischen Gang-Bleiglanze. Daraus kann man auf eine ältere „zurückgebliebene“ Bleikomponente schließen, deren Quelle jedoch noch nicht gefunden wurde. Die Bleiglanze aus der Keuper-Bleiglanzbank ergaben relativ einheitliche Isotopenverhältnisse, welche in die Verteilung der Schwarzwälder Bleie fallen. Sie sind etwas radiogener als die isotopisch sehr variablen Bleiglanz-Isotopenwerte des Zechsteins (Kupferschiefer;Wedepohl et al. 1978).

Résumé

Une étude isotopique du plomb a été effectué sur des galènes provenant de filons de la Forêt Noire Centrale et du Sud (33 échantillons) et de différentes localités (6) de l'horizon à galène du Keuper du Sud de l'Allemagne.

Les valeurs de plomb se situent dans les intervalles suivants: 18,29 <206Pb/204Pb < 18,97; 15,59 <207Pb/204Pb < 15,70; 38,42 <208Pb/204Pb < 38,90.

Les rapports isotopiques du plomb indiquent des âges d'évolution de plomb anormaux, si l'on prend pour base les modèles d'évolution deHolmes (1946, 47),Houtermans (1946),Stacey &Kramers (1975) etCumming &Richards (1975). Cela montre que l'évolution du plomb s'est déroulée d'une façon plus complexe que ne le supposent les modèles mentionnés. Des différences minimes mais significatives ont été observées dans la composition isotopique du plomb, pour des échantillons d'un système filonien et entre différents filons. Le plomb des galènes des filons hercyniens du granite de St. Blasien (Forêt Noire du Sud Est) est plus radiogénique que celui des filons trouvés dans les gneiss de la Forêt Noire Centrale. Cette observation montre que la composition isotopique du plomb est liée à la situation géographique locale et est d'une grande importance pour la discussion des âges et des modèles de formation des galènes.

Les rapports207Pb/204Pb des galènes des filons considérés comme d'âge tertiaire sont moins élevés que ceux des galènes d'âge hercynien, ce qui permet de supposer une composante de plomb plus âgée, «retardée» dont on n'a pu jusqu'ici déceler la source. Le plomb des galènes du Keuper a une composition isotopique relativement homogène, qui se trouve dans la gamme de celle observée pour le plomb des galènes de la Forêt Noire. Leur plomb est légèrement plus radiogénique que celui des galènes du Zechstein qui a une composition isotopique très variable (Kupferschiefer;Wedepohl et al., 1978).

Краткое содержание

Провели масс — спектр оскопопические изме рения изотопов свинца на пр обах из жил свинцового бле ска среднего и южного

Шварцвальда (33 пробы) и из различных участк ов банки свинцового б леска (6 проб) из южно-Германского кейпера.

Получили следующие д анные: 18,29 <206Pb/204Pb < 18,97; 15,59 <207Pb/204Pb < 15,70; 38,42 <208Pb/204Pb < 38,90. Из соотношения изото пов свинца, если работ ать по моделям Holmes'a, 1946; Houterman'a, 1946, Stacey & Kramer'a, 1975 и Cumming & Richard'a, 1975, получают аномальные значения возраста об разования свинца. Это указывает на то, что образование его протекало на мног о сложнее, чем считают, основыва ясь на приведнных моделя х.

Небольшие, но важные р азличия состава изот опов свинца установили для проб жильных систем, а также между отдельны ми жилами.

Свинец из свинцового блеска из жил гранито в St. Blasien (юго-восточный Шва рцвальд) более радиоактивен, чем так овой из жил в гнейсах центрального Шварцв альда. Эти результаты указываю т на то, что соотношени е изотопов связано с локальными геологическими усло виями, и этот факт очен ь важен при определнии возраста и создания м одели образования св инцового блеска. Свинцовый блеск трет ичных жил имеет более низкое значение соотношени я207Pb/204Pb, чем таковый варисс ких жил. Отсюда можно заключить о наличие древнего „остаточно го“ компонента свинц а, источник которого еще не устан овлен. Свинцовый блеск из ба нок свинцового блеск а кейпера проявляет более однородные значения соотношения изотопо в свинца, лежащие в интервале распределения свинц а в Шварцвальде. Отлич ительной чертой его является большая радиоактивн ость, чем у свинца из це хштейна, дающего также больше е расеяние значений со отношения изотопов е го.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. Bachmann, G. H. &Gwinner, M. P.: Nordwürttemberg. - Samml. geol. Führer54, 178 S., 49 fig., I tab., Berlin (Borntraeger), 1979.Google Scholar
  2. Brewer, M. S. &Lippolt, H. J.: Isotopische Altersbestimmungen an Schwarzwald-Gesteinen, eine Ü bersicht - Fortschr. Miner.,50, Beih. 2, 42–50, 2 fig., Stuttgart, 1974.Google Scholar
  3. Brewer, M. S. &Lippolt, H. J.: Rb-Sr age determinations of pretectonic granites from the Southern Schwarzwald, SW Germany. - N. Jb. Miner. Mh. Jg. 1974, H.1, 28–41, 4 fig., 1 tab., Stuttgart, 1974.Google Scholar
  4. Brockamp, O.: Zur Metallogenese der Bleiglanzbank im mittleren Keuper Südwestdeutschlands. - N. Jb. Miner. Mh. Jg. 1973, H. 10, 461– 473, 4 fig., I tab., Stuttgart, 1973.Google Scholar
  5. Catanzaro, E. J., Murphy, T. J., Shields, W. R. &Garner, E. L.: Absolute isotopic abundance ratios of common equalatom and radiogenic lead isotope standards. - J. Res. US. Natl. Bur. Stand. A. Phys. Chem.,72 A, 261–267, 9 tab., Washington, 1968.CrossRefGoogle Scholar
  6. Cumming, G. L. &Richards, J. R.: Ore lead isotope ratios in a continuously changing earth. - Earth Planet. Sci. Lett.28, 155–171, 6 fig., 4 tab., Amsterdam, 1975.CrossRefGoogle Scholar
  7. Doe, B. R. &Zartman, R. E.: Plumbotectonics, The Phanerozoic., in Barnes H. L. (ed.): Geochemistry of hydrothermal ore deposits, 22–70, 10 fig., 3 tab., New York (Wiley), 1979.Google Scholar
  8. Ehrenberg, H. Fr.: Isotopenanalysen an Blei aus Mineralien. - Zeitschr. f. Phys.,134, 317–333, 7 fig., Berlin, 1953.CrossRefGoogle Scholar
  9. Emmert, U.: Erl. Geol. Karte v. Bayern 1:25 000, Bl. 6328 Scheinfeld, 20 fig., 5 tab., München (Bayer. Geol. L. Amt.), 1968.Google Scholar
  10. —: Erl. Geol. Karte v. Bayern 1: 25 000, Bl. 6428 Bad Windsheim, 32 fig., 6 tab., 1 map, München (Bayer. Geol. L. Amt.), 1969.Google Scholar
  11. Geiss, J.: Isotopenanalysen an gewöhnlichem Blei. - Zeitschr. Naturforschung,9 a, 218–227, 5 fig., 3 tab., Tübingen 1953.Google Scholar
  12. Gehlen, V. K.: Schwefel-Isotope und die Genese von Erzlagerstätten. - Geol. Rdschau.,55, 178–197, 11 fig., 2 tab., Stuttgart, 1965.CrossRefGoogle Scholar
  13. Gehlen, V. K., Zeino, H., Murad, E. &Samman, A.: Neue Ergebnisse zur Genese der Vererzung im südlichen Schwarzwald. - Zeitschr. deutsch. geol. Ges.,121, 75–78, Hannover, 1969.Google Scholar
  14. Heier, K. S. &Adams, J. A. S.: Concentration of radioactive elements in deep crustal material. - Geochim. et. Cosmochim. Acta,29, 53–61, 3 fig., 4 tab., Oxford, 1965.CrossRefGoogle Scholar
  15. Hofmann, A. W.: Geochronology of the Crystalline Rocks of the Schwarzwald. - in: Lectures in Isotope Geology (Jä ger, E. & Hunziker, J. C., eds.), 215–221, Berlin (Springer), 1979.CrossRefGoogle Scholar
  16. Hofmann, A. &Köhler, H.: Whole rock Rb-Sr ages of anatectic gneisses from the Schwarzwald, SW-Germany.- N. Jb. Mineral. Abh.119, 163–187, 6 fig., 3 tab., Stuttgart, 1973.Google Scholar
  17. Hofmann, R. &Schürenberg, H.: Geochemische Untersuchungen gangförmiger Barytvorkommen in Deutschland. - Monogr. Ser. Mineral Deposits, 17, 1–80, 39 fig., Stuttgart (Borntraeger), 1979.Google Scholar
  18. Hoenes, D.: Gesteine und Erzlagerstätten im Schwarzwälder Grundgebirge zwischen Schauinsland, Untermü nstertal und Belchen. - N. Jb. Miner.72, Beil. Bd, A, 265–346, 7 fig., 12 photos, Stuttgart (Schweizerbart), 1937.Google Scholar
  19. Holmes, A.: An estimate of the age of the earth. - Nature,157, 680–684, 2 fig., 3 tab., London, 1946.CrossRefGoogle Scholar
  20. —: A revised estimate of the age of the earth. - Nature,159, 127–128, 1 fig., 3 tab., London, 1947.CrossRefGoogle Scholar
  21. Houtermans, F. G.: Das Alter des Urans. - Z. Naturforschung,2 a, 322–328, 1 fig., 1 tab., Tübingen 1946.Google Scholar
  22. Husmann, O.: Bestimmungen des Thorium- und Uran-Gehalts an Gneisen, an anatektischen und magmatischen Gesteinen des mittleren Schwarzwaldes mittels der Konzidenz-Methode. - N. Jb. Miner. Mh. Jg.56, 108–120, 2 fg., 5 tab., Stuttgart, 1956.Google Scholar
  23. Jaffey, A. H., Flynn, K. F., Bentley, W. C. &Essling, A. M.: Precision Measurements of half-lives and specific activities of 235-U and 238-U. - Phys. Rev. C,4, 1889–1906, 6 fig., 14 tab., New York, 1971.CrossRefGoogle Scholar
  24. Kirchheimer, F.: Bericht über die Uranvorkommen in Baden-Württemberg. - Abh. Geol. Landesamt Baden-Württ.2, 12 fig., 6 photos, 1 map, Freiburg, 1957.Google Scholar
  25. Leible, O.: Die Verteilung der Radioaktivität, der Thorium- und Urangehalte im Malsburggranit (Südschwarzwald).- Erzmetall12, H. 5, 234–237, 1 fig., 1 tab., Stuttgart, 1959.Google Scholar
  26. Le Roux, L. J. &Glendenin, L. E.: Half-live of 232Th. - Proc. Nat. Meat. on Nucl. Energy, 83–94, Pretoria, S. Africa, 1963.Google Scholar
  27. Lippolt, H. J., Schorn, U. &Pidgeon, R. T.: Blei-Isotopen-Untersuchungen an Bleiglanz des Schwarzwaldes und der Bleiglanz-Bank des Keupers. - Fortschr. Miner.55, Beih. 1, 88–89, Stuttgart, 1977.Google Scholar
  28. Metz, R.,Richter, M. &Schürenberg, H.: Blei-Zinkerzgänge des Schwarzwaldes. - Beih. Geol. Jb.,29, 277 S., 113 fig., 24 tab., 15 photos Hannover 1957.Google Scholar
  29. Metz, R.: Tertiary mineralizations in the Black Forest in connection with the tectonics of the Rhine graben. - Abh. geol. L. A. Baden-Württemberg,6, 24–25, Freiburg, 1967.Google Scholar
  30. —: Mineralogisch-landeskundliche Wanderungen im Nordschwarzwald. - Sonderheft20, Aufschluß, 516 p., 393 fig., 1 map, Heidelberg (VFMG e. V.), 1971.Google Scholar
  31. Schwarzenberg, v. Th.: „Lagerstättenkundliche Untersuchungen an sedimentären Bleivererzungen der Oberpfalz.“ - Diss., Univ., 54 S., 12 fig., 4 photos, 1 map, München 1975.Google Scholar
  32. Schweizer, V.: Geochemische Untersuchungen zur Erzanreicherung in der Bleiglanzbank des süddeutschen Gipskeupers (km 1, Kam). - Oberrhein. geol. Abh.28, 55–71, 8 fig., 4 tab., Karlsruhe, 1979.Google Scholar
  33. Stacey, J. S., &Kramers, J. D.: Approximation of terrestrial lead isotope evolution by a two-stage model.- Earth. Planet. Sci. Lett.,26, 207–221, 6 fig., 9 tab., Amsterdam, 1975.CrossRefGoogle Scholar
  34. Steiger, R., Bär, M. &Busch, W.: “The zircon age of an anatectic rock in the Central Schwarzwald”. - Fortschr. Miner.,50, Beih. 3, 131–132, Stuttgart, 1973.Google Scholar
  35. Tatsumoto, M., Knight, R. J. & Allègre, C.-J.: Time differences in the formation of meteorites as determined from the ratio of lead-207 to lead-206. - Science180, 1279–1283, 1 fig., 2 tab., London, 1973.CrossRefGoogle Scholar
  36. Tilton, G. R. inDavis, G. L.,Tilton, G. R.,Aldrich, L. T.,Wetherill, G. W. &Faul, H.: The age of rocks and minerals.- Carnegie Inst. Washington Yearbook,56, 164–171, Tab. 9 on page 169, Washington, 1957.Google Scholar
  37. Todt, W.: Zirkon-U/Pb-Alter des Malsburg Granits vom Südschwarzwald. - N. Jb. Miner. Mh. Jg. 1976, H. 12, 532–544, 3 fig., 4 tab., Stuttgart, 1976.Google Scholar
  38. —: U-Pb-Untersuchungen an Zirkonen aus prävariscischen Gneisen des Schwarzwaldes. - Fortschr. Miner.,56, Beih., 136–137, Stuttgart, 1978.Google Scholar
  39. Vogelgesang, H.: Geognostisch-bergmännische Beschreibung des Kinzigthaler Bergbaus. - Beitr. zur Statistik der inneren Verwaltung,21, 155 S., 7 fig., 9 tab., Carlsruhe, 1865.Google Scholar
  40. Wedepohl, K. H., Delevaux, M. H. &Doe, B. R.: The potential source of lead in the Permian Kupferschiefer Bed of Europe and some selected Paleozoic mineral deposits in the Federal Republic of Germany. - Contr. Mineral. Petrol.,65, 273–281, 3 fig., 1 tab., Heidelberg, 1978.CrossRefGoogle Scholar
  41. Wendt, I., Lenz, H. &Höhndorf, A.: Das Alter des Bärhalde-Granites (Schwarzwald) und der Uranlagerstätte Menzenschwand. - Geol. Jb.E 2, 131–143, 5 fig., 6 tab., Hannover 1974.Google Scholar
  42. Weinelt, W.: Beiträge zur Paläogeographie und Lithogenese der Bleiglanzbank des mittleren Keuper im Räume zwischen Klettgau und Coburg. - Diss. Univ. Würzburg, 121 S., Würzburg, 1955.Google Scholar
  43. Wimmenauer, W.: The mineral deposits of the Schwarzwald. - Erzmetall33, Nr. 3, 150–152, 1 fig., Weinheim, 1980.Google Scholar
  44. York, D.: Least-Squares fitting of a straight line. - Can. J. Phys.,44, 1079–1086, 2 tab., Ottawa, 1966.CrossRefGoogle Scholar
  45. Zeino, H.: Die Genese der hydrothermalen Mineralisation im südwestlichen Schwarzwald. - Ph. D. thesis, 117 S., 17 fig., 1 map, Frankfurt/Main, 1967.Google Scholar

Copyright information

© Ferdinand Enke Verlag Stuttgart 1983

Authors and Affiliations

  • Hans Joachim Lippolt
    • 1
  • Ulrike Schorn
    • 1
  • Robert T. Pidgeon
    • 2
  1. 1.Laboratorium für Geochronologie der UniversitätHeidelbergFederal Republic of Germany
  2. 2.Western Australian Institute of TechnologyPerthAustralia

Personalised recommendations