Chrom-Mineralien und Korund in Sedimenten des Bergischen Landes.

Von Helmut Lorenz, Wuppertal und Everhardus Schakel, Wuppertal.

Diese Arbeit wurde veröffentlicht in der Zeitschrift "der Aufschluss", Jg. 66, Sep/Okt. 2015.

Zusammenfassung

Durch Untersuchungen der Schwermineralfraktion der Sedimente mehrerer Gewässer wird eine Anreicherung chromhaltiger Spinelle im Großraum Velbert festgestellt. Weiterhin wurde mit dem Spinell auch Korund in teilweise ausgezeichneten Kristallen und Bruchstücken häufig aufgefunden. In diesem Zusammenhang wird auch die Grube Grünbleiberg bei Niedergelpe mit dem Chrom-Mineral Vauquelinit erwähnt.

Abstract

The examination of heavy „black sand“ concentrates from sediment in several small rivers revealed an enrichment of chrome containing spinel in the wider vicinity of the city of Velbert in Northrhine Westphalia, Germany. Spinel was frequently associated by corundum in sometimes excellent crystals or fragments. The Grünbleiberg Mine near Niedergelpe, Northrhine Westphalia, with its famous chrome containing mineral Vauquelinite has been included in our investigations.

Einleitung

Anlass für diese Arbeit sind die Funde von Vauquelinit im Anstehenden und auf der Halde des Versuchsbergbaues auf Blei der Grube Grünbleiberg bei Niedergelpe in Nordrhein-Westfalen. Das Blei-Kupfer-Chromat, Vauquelinit, ist ein ausgesprochener Exot in den devonischen Grauwacken und Schiefern. Chromvorkommen sind im Allgemeinen selten und dann gewöhnlich fast nur in ultrabasischen Gesteinen vorhanden. Chromspinell findet sich auch in den Olivinbomben der Eifel. Erklärungsversuche, dass chromhaltige Minerale in der Grauwacke die Bildung von Vauquelinit verursachen, sind wenig überzeugend. In Sedimentuntersuchungen an Schwermineral-konzentraten von Gewässern aus dem Einzugsbereich der Grube Grünbleiberg konnte kein oder nur Spuren von Chromspinell nachgewiesen werden.

In der Schwermineralfraktion, die bei Goldwaschversuchen immer anfällt, wird Spinell und auch Korund in der den Verfassern bekannten Literatur nur selten ausführlich beschrieben oder erwähnt. Eine Ausnahme ist der Fund von Chromspinell bei Bleiwäsche im Sauerland (HOMANN 2011:180). Im Einzugsbereich der Eder wurde zweimal Gahnit (Zinkspinell) und siebenmal Spinell festgestellt (HOMANN 2011:138, 161, 185, 186, 187, 190, 193). Auch im Kalksteinbruch Hönnetal wurde im Bodensatz der Aufbereitung etwas Gahnit gefunden (HOMANN 2011:198). Ebenfalls sind bei Untersuchungen im Lausitzer Bergland Spinell und Korund häufiger aufgetreten. In 32 von 51 untersuchten Proben wurde Spinell (Pleonast) häufig und in 6 Proben selten festgestellt. Auch Korund in der Ausbildung als Saphir und Rubin wurde in 25 der untersuchten 51 Proben festgestellt (SCHADE & BIRKE 2002).

Im Bergischen Land, besonders im Großraum Velbert, gibt es sehr viele Blei-Zink-Kupfervorkommen, ähnlich der Fundsituation an der Grube Grünbleiberg. Aber im Velberter Bereich, wo besonders viel Chromspinell auftritt, wurde bisher, nach unserem Kenntnisstand, nicht über Vauquelinit publiziert.

Ein weiteres besonderes Merkmal der Grube Grünbleiberg ist auch das häufige Vorkommen von dem sonst nur selten auftretenden natürlichen Bleioxid Mennige. Für die beiden Minerale, Vauquelinit und Mennige, gibt es sicher auf dieser Lagerstätte ganz besondere, noch nicht geklärte Bildungsbedingungen.

In diesem Zusammenhang wurden weitere Schwermineralkonzentrate, die bereits vorhanden waren, mit einem überraschenden Ergebnis nochmal überprüft. In vielen Proben, besonders aus dem Raum Velbert wurde Chromspinell und Korund in teilweise hervorragend ausgebildeten und fast unbeschädigten Kristallen festgestellt.

Die Sedimentproben stammen aus den Gewässern des Bergischen Landes mit dem Schwerpunkt im Großraum Velbert. Dieser Bereich zählt zum Rheinischen Schiefergebirge und besteht aus mittel- bis oberdevonischen Grauwacken, Schiefern und Kalksteinen, im Velberter Bereich auch aus verschiedenen Gesteinen aus dem Karbon.

Probenahme und Lokalitäten

Die Probenahme erfolgte mit einer Goldwaschrinne. Eine Stunde wurde mit der Schaufel das möglichst vom Bachgrund stammende Sediment über ein Sieb mit 8 mm Maschenweite der Rinne zugeführt. Das in der Rinne abgesetzte Material mit einer Waschschüssel bis auf ca. 1-2 cm³ konzentriert. Durch ein zu starkes Auswaschen, wie es beim Goldwaschen zweckmäßig ist, können die in Frage kommenden Mineralien mit einer Dichte von 3,5 – 5,2 verloren gehen. Anschließend wurde die magnetische Komponente mit einem normalen Magnet entfernt. Eine weitere Trennung der paramagnetischen Anteile ist nicht zweckmäßig.

Die Lokalitäten sind Angerbach, Schwarzbach, Düssel und Itter, die direkt zum Rhein entwässern. Sprockhöveler Bach und Pleßbach fließen zur Ruhr, Hardenberger Bach und Felderbach über den Deilbach auch zur Ruhr. Mehrere kleinere Bäche bei Wuppertal-Beyenburg gelangen zur Wupper. Die Rechts- und Hochwerte der Probepunkte sind Tabelle 3 zu entnehmen.

Die Mineralien

Es gibt nicht viele Minerale mit einem Chromanteil, die eine ausreichende mechanische und chemische Stabilität besitzen, die für ein Vorkommen im Sediment erforderlich sind. In Frage kommen die wichtigsten und häufigsten Minerale der Spinellgruppe, insbesondere der Chromspinelle Chromit und Magnesiochromit, die Aluminatspinelle Spinell, Hercynit und natürlich auch die dazugehörigen Varietäten und Mischkristalle, die in Tabelle 1 aufgeführt sind.

Tabelle 1

Tabelle 1: Die wichtigsten und häufigsten Minerale der Spinellgruppe.

Eine sichere Unterscheidungsmöglichkeit von ähnlichen Mineralien ist der starke Ferromagnetismus bei Magnetit, die Härte von nur 5,5 und die schwarze Strichfarbe auf einer Porzellantafel. Ilmenit ist ebenfalls an der Härte von 5,5 – 6, der Kristallform, der ebenfalls schwarzen Strichfarbe (nur ganz fein verrieben dunkelbraun) und an der Teilbarkeit erkennbar. Hämatit ist ebenfalls an der Härte von 6,5, der Kristallform, der roten Strichfarbe und der ausgezeichneten Teilbarkeit leicht festzustellen.

Korund läßt sich auf Grund der Härte 9 und der Kristallform relativ leicht bestimmen. Der nicht sehr harte Chromit wurde bisher in den Sedimenten nicht festgestellt.

Das Auslesen der Mineralkörner geschieht unter dem Binokular bei ca. 20-facher Vergrößerung. Ein Hinweis ist die oktaedrische Kristallform von Spinell, bei stark abgerollten Kristallen oder auch bei unregelmäßigen Körnern der hochglänzende muschelige Bruch. Eine Untersuchung der Strichfarbe und Härte ergibt eine weitere Bestätigung. Zu diesem Zweck wird eine Porzellantafel mit der Härte 6,5 (ritzt Orthoklas) benutzt. Die Mineralkörner werden mit einem Hartholz angedrückt und verrieben. In der Regel erzeugen die Minerale mit der Härte >7 einen Kratzer in der Tafel oder auch nur einen schwachen braunen Strich. Der Chromnachweis erfolgt mit der Phosphorsalzperle. Das gepulverte Mineral wird mit Phosphorsalz am Magnesiastäbchen geschmolzen und eine kräftige Grünfärbung der Perle bestätigt den Chromgehalt. Natürlich lassen sich damit nicht die unterschiedlichen Varietäten der Spinelle bestimmen, aber mit Sicherheit ist damit der chromhaltige Spinell nachgewiesen. Als Vergleichsmaterial dient Chromit von Guleman/Türkei (1 in Abb. 1) und Chromspinell aus einer Olivinknolle vom Dreiser Weiher/Eifel (2 in Abb. 1).

Abb. 1 

Abb. 1: Chromnachweis mit der Phosphorsalzperle. 1 = Chromit von Guleman / Türkei, 2 = Chromspinell aus einer Olivinknolle vom Dreiser Weiher, 3 = Probe aus der Düssel bei Schöller.

Ausser Spinell und Korund wurden im Velberter Raum noch die in der Tabelle 2 beschriebenen Mineralien in den Waschkonzentraten festgestellt. Nicht mit einfachen Mitteln bestimmbare Minerale wurden nicht berücksichtigt.

Tabelle 2

Tabelle 2: Minerale in den Waschkonzentraten des Velberter Raums, außer Spinell und Korund.

Damit vergleichbare Konzentrate vorliegen wurden in der Eifel, dem Linksrheinischen Schiefergebirge, ebenfalls mehrere Gewässer untersucht.

Der Ahbach hat in seinem Einzugsgebiet den Dreiser Weiher. Die Probenahme erfolgte ca. 8 km vom Ausbruchszentrum entfernt. Die Anzahl der Chromspinelle betrug über 400 (auch sehr schöne Oktaeder, vereinzelt noch mit anhaftendem Olivin), während nur einmal Korund festgestellt wurde. Der Meerbach und die Kleine Kyll haben in ihrem Einzugsbereich das Meerfelder Maar. Die Probenahme erfolgte ca. 3 km vom Ausbruchszentrum entfernt. Die Anzahl der Chromspinelle betrug ebenfalls mehr als 400, während Korund nicht festgestellt wurde.

Im Nitzbach bei Nitztal, Arbacher Bach bei Arbach, Elzbach bei Lirstal, Lehmbach bei Müllenbach und Langbach bei Losheim wurde Chromspinell nicht festgestellt.

Der Chromspinell aus dem Ahbach und dem Meerbach – Kleine Kyll stammt eindeutig aus den bekannten Olivinknollen, die durch vulkanische Aktivität im engeren Umkreis des Dreiser Weihers und des Meerfelder Maares abgelagert wurden. Der nicht so häufige Chromspinell ist in den Olivinknollen unregelmäßig als Zwickelfüllung zwischen den Olivinkörnern verteilt und hat deshalb sehr selten, ebenso der Olivin, gut ausgebildete Kristalle. Durch Erosion und Zerfall der Olivinknolle wird der Chromspinell freigelegt und reichert sich im Bachsediment an.

Die Korundbruchstücke in der Düssel wurden zuerst als Industrieprodukte angesehen. Nachdem sehr schöne Kristalle festgestellt wurden und gleichartige Kristalle im Osterholzer Bach vorkommen, kann ein künstlicher Eintrag ausgeschlossen werden. Der Osterholzer Bach fließt in nördlicher Richtung zwischen den Orten Gruiten und Dornap, ist nur ca. 800 m lang und versickert nach Eintritt in den mitteldevonischen Kalksteinzug von Gruiten-Dornap in einer Bachschwinde. Im Einzugsgebiet ist keine Industrie oder sonstiges Gewerbe vorhanden, sondern nur Wald, Wiesen und Ackerland. Der Mitteldevonische Flinzschiefer wird von einer Löß- bzw. Lehmschicht überdeckt.

In tertiären Meeressanden die im Untersuchungsgebiet vorkommen konnte Chromspinell und Korund in der besonderen Ausbildung nicht nachgewiesen werden.

Die im Rheinischen Schiefergebirge oft in den Waschkonzentraten auftretenden Titanitkristalle werden dem Eifeler Vulkanismus zugeschrieben. Durch Westwinde wurden die Aschewolken mit vielen Mineralien weit verbreitet (HOMANN 2011:170). Im Bergischen Land, Sauerland, Siegerland, Westerwald und besonders in der Eifel ist Titanit oft ein auffallender Bestandteil vom Konzentrat. Der Rundungsgrad der Kristalle ist nicht sehr hoch obwohl die Härte nur 5 – 5,5 beträgt. Ein längerer Transportweg im Sediment ist deshalb nicht anzunehmen.

In der Beschreibung der einzelnen Proben (Tabelle 3) wird nur der Chromspinell und Korund berücksichtigt.

Bei mehreren Waschproben aus dem gleichen Gewässer können die Ergebnisse sehr unterschiedlich ausfallen, auch wenn sie nur wenige Meter voneinander entfernt sind.

Tabelle 3a

Tabelle 3: Geografische Lage und Ergebnis der einzelnen Waschproben bezüglich Chromspinell und Korund.

Der Abroll-Rundungsgrad ist bei den im Großraum Velbert (Abb. 2, 3) vorkommenden Chromspinellen wesentlich höher wie bei den Chromspinellen aus dem Ahbach und dem Meerbach – Kleine Kyll (Abb. 4) in der Eifel. Deshalb ist es unwahrscheinlich, daß in dem kleinen, im Sommer oft trockenen Bach im Osterholz auf dem kurzen Weg die relativ harten Chromspinelle abgerundet wurden.

Abb. 2

Abb. 2: Spinellkristalle aus der Düssel bei Schöller, BB 10 mm.

Abb. 3

Abb. 3: Spinellkristalle aus der Düssel bei Schöller, BB 3 mm.

Abb. 4

Abb. 4: Spinellkristalle aus dem Ahbach, Eifel, BB 12 mm.

Eine Herkunft der Chromspinelle im Raum Velbert aus der Eifel ist nicht anzunehmen weil sie nur in einem engeren Umkreis der Ausbruchstellen vorkommen. In den Gewässern der Eifel die nicht im Einzugsbereich dieser Ausbruchstellen liegen konnte kein Chromspinell festgestellt werden.

Der hohe Rundungsgrad der harten Spinellkörner im Raum Velbert ist nur durch einen längeren Transportweg im Sediment erklärbar und war sicher bereits vor der Verfestigung der Sedimente vorhanden. Durch Erosion dieser Gesteine werden die einzelnen Bestandteile wieder frei und reichern sich entsprechend ihrer Dichte in den Gewässern wieder an (Abb. 2, 3).

Abb. 5

Abb. 5: Korundkristalle aus der Düssel bei Schöller, BB 2,5 mm.

Dasgleiche gilt auch für den Korund mit einer Einschränkung (Abb. 5). Korund ist kein Bestandteil der Olivinknollen und ist vielleicht auch mit den Aschewolken aus dem Vulkanismus weiter verbreitet.

In der Düssel wurde einmal ein blauer tafeliger Korundkristall gefunden (Abb. 6). Ähnliche Kristalle sind auch aus dem Osteifeler Vulkanismus bekannt.

Abb. 6

Abb. 6: Korundkristall aus der Düssel bei Schöller, BB 2mm.

Die Herkunft der Chromspinelle und der überwiegende Teil vom Korund im Großraum Velbert ist in den devonischen, oder auch karbonischen Sedimentgesteinen zu suchen.

Literaturverzeichnis

Homann, W. (2011): Die Goldvorkommen im Variszischen Gebirge. Teil IV Gold und Schwerminerale aus dem Eisenberg-Edergebiet und benachbarten Regionen des Ostrheinischen Schiefergebirges. Dortmunder Beiträge zur Landeskunde. Naturwissenschaftliche Mitteilung, Beiheft 4, Dortmund 2011, 268 Seiten.

Schade, M. & Birke T. (2002): Gold im Lausitzer Bergland. Publikation des Gold-Museums Theuern, Kümmersbruck, 121 Seiten.

Weitere Literatur:

Schuster, N. (2003): Nicht nur Gold: Schwermineralien aus Bächen, Kiesgruben und Sandstränden. LAPIS 28, 5:13-18.

Homann, W. (2003): Schwermineralfundstellen im Schwarzwald. LAPIS 28, 5:19-22.Bild- und Tabellenunterschriften.