Rb-Sr Alter und Sr-Pb Isotopencharakteristik von Gangmineralisationen in paläozoischen Gesteinen am Nordrand des linksrheinischen Schiefergebirges (Raum Stolberg-Aachen-Kelmis) und Vergleich mit den rezenten Thermalwässern von Aachen-Burtscheid

Chatziliadou, Maria; Kramm, Ulrich

doi:2715

Rb-Sr Alter und Sr-Pb Isotopencharakteristik von Gangmineralisationen in paläozoischen Gesteinen am Nordrand des linksrheinischen Schiefergebirges (Raum Stolberg-Aachen-Kelmis) und Vergleich mit den rezenten Thermalwässern von Aachen-Burtscheid = Rb-Sr age and Sr-Pb isotope characteristics of vein mineralisations in paleozoic rocks at the northern margin of the "linksrheinisches Schiefergebirge" (area Stolberg-Aachen-Kelmis) and comparison with the recent thermal waters from Aachen-Burtscheid

Chatziliadou, Maria (Author)

2009

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Maria Chatziliadou

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2009

UmfangVIII, 144, [ca. 150] Bl. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2009

Zusammenfassung in dt. und engl. Sprache

Genehmigende Fakultät
Fak05

Hauptberichter/Gutachter
Kramm, Ulrich (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2009-02-20

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-27157
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/51191/files/Chatziliadou_Maria.pdf

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Mineralchemie (Genormte SW) ; Geochemie (Genormte SW) ; Datierung (Genormte SW) ; Isotopendatierung (Genormte SW) ; Vererzung (Genormte SW) ; Zinkblende (Genormte SW) ; Carbonate (Genormte SW) ; Geowissenschaften (frei) ; Gangmineralisation (frei) ; Rb-Sr Datierung (frei) ; Pb-Zn Vererzung (frei) ; Strontiumsignaturen (frei) ; rezente Thermalwässer (frei) ; Isotopencharakteristik (frei) ; Fluidfluss (frei) ; veins (frei) ; fracture sealing (frei) ; stable isotopes (frei) ; sphalerite dating (frei) ; thermal waters (frei) ; Rb-Sr age (frei) ; vein mineralisation (frei) ; ore (frei) ; fluid flow (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 550

Kurzfassung
Im Bereich der Nordeifel und ihrem nördlichen Vorland sind Gangmineralisationen unterschiedlichen Alters und unterschiedlicher Genese untersucht worden. Das Nebengestein wurde bezüglich seiner Isotopensystematik zusätzlich untersucht. Schwerpunkt war die mikrostrukturelle, geochemische und isotopengeochemische (Rb-Sr, U-Pb) Klassifizierung und Charakterisierung des diskreten Fluidflusses zur Mineralneubildung in Gängen und die Datierung (Rb-Sr) der unterschiedlichen Bildungsstadien. Die Gegenüberstellung von rezentem und variszisch/postvariszischem Fluidfluss erfolgte mit Proben der RWTH-1 Bohrung (variszisch), mit Proben aus den Pb-Zn-Mineralisationen des Raums Aachen-Stolberg-Kelmis (Schwerpunkt Steinbruch der Hastenrather Kalkwerke und Vergleichsvorkommen Diepenlienchen, Albertsgrube, Thermae 2002, Bleiberg und Altenberg (postvariszisch)) und mit den Thermalwässern von Aachen-Burtscheid (rezent). Die Bohrung RWTH-1 in Aachen wurde in den Überschiebungsgürtel der Aachen-Überschiebung abgeteuft und erreichte eine Tiefe von 2544m. Oberkarbonische, oberdevonische und unterdevonische siliziklastische Gesteine zeigen in den drei gekernten Teufenbereichen eine intensive Durchaderung unterschiedlich orientierter millimeter- bis zentimeterbreiter Gänge, die einen variszischen Fluidfluss dokumnetieren. Die Gang- und Aderfüllungen bestehen aus Calcit, Dolomit, Ankerit, Quarz, Chlorit und gelegentlich Pyrit. Extreme Spurenelementkonzentrationen von Ba und Cu im Bereich der Überschiebungsbahnen werden als Ausdruck dieses Fluidflusses gesehen. Die Gänge stellen Extensionsstrukturen dar, deren mineralischer Inhalt besonders an den Gangrändern eine deformative Komponente aufweist. Chlorit weist auf Deformationsvorgänge und Rekristallisationseffekte hin, und kann als syndeformativ angesehen werden. Durch bruchhafte Deformation wurden viele Gänge mehrfach reaktiviert. Gangchlorit aus der ersten und zweiten Kernstrecke spiegelt durch seine Zusammensetzung Temperaturen von 290 bis 370°C wieder. Homogenisierungs-Temperaturen von Flüssigkeitseinschlüssen (<390°C) in den Gangmineralen (Lögering, 2008) bestätigen die Temperaturspanne. Die Temperaturen sind typische variszische Metamorphosetemperaturen am Nordrand des Rhenoherzynikums (Behr et al., 1993; Muchez et al., 2000). Gangkarbonate (Calcit, Dolomit, Ankerit) zeigen unabhängig von der stratigraphischen Einheit eine ausgeprägte positive Eu-Anomalie. Diese Anomalie kann als Hinweis auf eine Karbonatbildung bei erhöhter Temperatur interpretiert werden. Der Absatz der Karbonate wird auf das Abkühlen der fluiden Phase und die pH-Änderung durch die Reaktion mit dem karbonatischen Nebengestein beim Aufstieg in das Störungssystem zurückgeführt und geht mit der Aussage von Lögering (2008) einher, das es sich um eine abkühlende metamorphe Lösung handelt. Die deutliche Fraktionierung zwischen den leichten und schweren SEE legt nahe, dass die mineralisierende Lösung nicht aus dem unmittelbaren Nebengestein mobilisiert wurde, sondern längere Transportwege durchlaufen hat. Eine Altersbestimmung mittels einer Rb-Sr Isochrone ist an den Mineralphasen Chlorit und Calcit aufgrund ihrer zu allen Zeiten unterschiedlichen initialen Sr-Isotopenzusammensetzung nicht möglich. Modellrechnungen mit Hilfe einer Paläomischungslinie legen für den Chlorit ein Alter von 218±15 Ma nahe (Beiss, 2008) und ähnelt damit 40Ar/39Ar-Altern an Chloriten von 182±18 Ma (Sindern et al., 2008). Diese Alter entsprechen nicht dem variszischen Fluidfluss. Sie spiegeln nach Beiss (2008) eine nachträgliche Alteration des Chlorits wieder. Die initialen Sr-Isotopensignaturen der Karbonate und Chlorite aus den Gängen und des HCl-löslichen Anteils des Nebengesteins zeigen für karbonatische Alter eine große Varianz. In den unterschiedlichen stratigraphischen Einheiten zeigen die jeweiligen Gangminerale variierende 87Sr/86Sr-Verhältnisse zwischen 0,71107±1 und 0,72119±1 für Calcit, zwischen 0,71513±4 und 0,72628±3 für Chlorit und zwischen 0,7049±1 und 0,72138±1 für den HCl-löslichen Anteil des Nebengesteins. Die große Variation in den Sr-Signaturen kann einerseits durch eine intensive Interaktion mit dem jeweiligen Nebengestein erklärt werden, oder sie ist der Ausdruck von differenzierten Fluidimpulsen mit unterschiedlichen Sr-Signaturen. Chlorit zeigt Sr-Signaturen, die immer höher radiogen sind als die der koexistierenden jeweiligen Karbonate. Chlorit wurde also nicht Zeitgleich mit den Karbonaten gebildet. Seine Sr-Isotopie beschreibt entweder eine Interaktion von fluiden Phasen mit dem Nebengestein oder eine nachträgliche Überprägung und Alteration. Initiale Sr-Signaturen des Calcits in den Gängen und des jeweiligen HCl-löslichen Anteils des Nebengesteins zeigen ebenfalls eine Heterogenität, die Karbonatmaterialien wurden demnach nicht ausschließlich aus dem Nebengestein mobilisiert. Die Pb-Signaturen der Pyrite (206Pb/204Pb=18,229-18,254; 207Pb/204Pb=15,589-15,592) sind kennzeichnend für variszische Mineralisationen. Im Steinbruch der Hastenrather Kalkwerke tritt unterkarbonischer Kalkstein dessen Sr-Signaturen (0,70812±1 und 0,70817±1) typisch für eine marine Genese sind. Die delta13C-Werte dieses Kalksteins legen eine Kohlenstoff-Herkunft aus Formationswässern nahe. Der Kalkstein weist Anzeichen von diagenetischen Prozessen in Form von feinen Verästelungsstrukturen aus Dolomit auf. Der dolomitisierte Kalkstein wird von richtungslos orientierten Karbonatgängen durchschlagen, die deutlich höhere Sr-Isotopenverhältnisse aufweisen. Das Strontium dieser Gänge wurde aus anderen Liefergebieten mobilisiert. Die Strukturen der paläozoischen Karbonatgesteine werden von NNW-SSE verlaufenden Querstörungen durchzogen. An diese Störungen sind postvariszische Pb-Zn Gangmineralisationen gebunden. Die Gänge weisen unterschiedlich mineralisierte Zonen (1-3) auf, die auf mehrere Bruch-Versiegelungsprozesse und somit auf wiederholten Fluidtransport zurückgehen. Die brekziierte Zone 1 kennzeichnet die erste Bruchversiegelungsphase mit einer calcitischen Matrix, in der Bleiglanzfragmente, Dolomit, Ankerit, Chalkopyrit, Bornit, Quarz und Fragmente des Nebengesteins auftreten. Die zweite Bruchversiegelungsphase besteht aus grobspätigen Calcitkristallen. Die dritte Phase ist durch eine Calcitische Matrix gekennzeichnet, in der kollomorphe Zinkblende mit Einschlüssen aus Bleiglanz, Chalkopyrit und Bornit auftritt. Auffällig ist der hohe Cd-Gehalt der Zinkblende mit bis zu 6,5 Gew.-%. In einem der untersuchten Gänge treten die Bruchversiegelungsphasen spiegelsymmetrisch auf. Mittig ist der Gang mit einem feinkörnigen Volumen aus Braunkohle verfüllt, welches die vierte Versiegelungsphase kennzeichnet. Der Transport des kohligen Materials in die Mitte des Ganges ist möglicherweise durch tektonische Scherbewegungen zu erklären. Die Homogenisierungstemperaturen von Flüssigkeitseinschlüssen in Calcit aus den Zonen 1-3 liegen zwischen 80,7 und 179,7°C. Die Temperaturen in den einzelnen Zonen unterscheiden sich deutlich. Sie lassen die komplexe Genese der Gänge erkennen. Die Salinitäten von 10,24 bis 23,08 Gew.-% NaCl-Äquivalent sind charakteristisch für postvariszische NaCl-CaCl2-H2O-Fluide und vergleichbar mit Salinitäten anderen Vorkommen aus der Nordeifel. Die SEE-Verteilungsmuster für Calcit der Zonen 1-3 für das karbonatische Nebengestein sind ähnlich. Alle Karbonatphasen weisen eine leicht negative Euopiumanomalie auf. Von Zone 1 nach Zone 3 steigen die delta18O-Werte. Die delta13C-Werte fallen mit dem jünger werdenden Calcit von Zone 1 nach Zone 3. Die Werte sind typisch für hydrothermal entstandene Karbonate. Calcit aus Zone 3 weist delta13C-Werte von -7,53 bis -8,70‰ auf. Sie können als Mischwerte von Kohlenstoff aus dem Nebengestein (Formationswässer) und Kohlenstoff aus einer anderen höhertemperierten hydrothermalen Quelle verstanden werden. Kalksinterbildungen aus dem Steinbruch Hastenrath weisen ähnliche C- und O-Isotopien wie der Calcit aus der Zone 3 auf und stellen das jüngste Fluidflusspräzipitat dar. Die mit Hilfe des Rb-Sr-Isochronensystems datierte Zinkblende aus Zone 3 besitzt ein Alter von 134,3±1,3 Ma. Nach Odin (1994) kann die Gangvererzung an die Grenze von Jura zu Kreide eingestuft werden. Die große Variationsbreite der 87Sr/86Sr-Signaturen (0,70857±2 bis 0,71417±1) von Calcit selbst innerhalb der einzelnen Zonen 1 bis 3 wird im Sinne komplexer Bildungsbedienungen gedeutet. Calcit aus den Zonen 1-3, Bleiglanz aus Zone 1, Zinkblende aus Zone 3 zeigen Pb-Isotopenverhältnisse die sehr ähnlich denen anderer postvariszischer Vorkommen der Nordeifel sind. Die Pb-Signaturen sprechen für eine krustale Herkunft des Bleis und eine mögliche Remobilisierung durch wiederholte hydrothermale Schübe aus mehreren gemischten und homogenisierten Quellen. Die postvariszischen Vergleichsvorkommen Diepenlienchen, Albertsgrube, Altenberg, Bleiberg und Thermae 2002 aus dem Raum Aachen-Stolberg-Kelmis weisen ähnliche Pb-Zn-Mineralisationen auf wie die Gangmineralisationen im Steinbruch Hastenrath. Es treten die Minerale Zinkblende in Form von Schalenblende, Bleiglanz, Markasit, Pyrit, Calcit, Dolomit, Ankerit, Siderit und Quarz auf. Mineralchemisch unterscheidet sich die Zinkblende dieser Vorkommen von der Zinkblende des Steinbruchs Hastenrath durch ihre hohen Fe-Gehalte von bis zu 5,81 Gew.-%. Die wird als Ausdruck erhöhter Temperaturen während der Kristallisation gedeutet. Im Gegensatz zu den Karbonaten der Mineralisation Bleiberg die eine signifikant positive Europiumanomalie aufweisen, fehlt diese bei den Karbonaten der anderen Vorkommen. Sie zeigen eine leicht negative Europiumanomalie. Die Sr-Isotopenverhältnisse der Karbonate variieren auch in diesen Vorkommen beträchtlich. Muchez et al. (1994) beschreibt für das Vorkommen Bleiberg unterschiedliche Bruchversiegelungsgenerationen von Calcit, was mit dem Vorkommen Hastenrath vergleichbar ist. Die Pb-Signaturen von Bleiglanz, Pyrit und Zinkblende aus diesen Vorkommen sind ähnlich denen von Hastenrath und fallen ebenfalls in das von Krahn (1988) definierte Feld der postvariszischen Vererzungen. Die mit Hilfe des Rb-Sr-Isochronensystems datierte Zinkblende aus den Vorkommen Diepenlienchen, Altenberg und Thermae 2002 ergibt identische Alter von 129,9±9,7 Ma für Diepenlienchen, 137,1±1,7 Ma für Altenberg und 134,5±4,1 Ma für Thermae 2002. Nach Odin (1994) können die Gangvererzungen wie die von Hastenrath an die Grenze von Jura zu Kreide eingestuft werden. Das Alter der Vererzungen kennzeichnet zeitlich die postvariszische Bruchtektonik, während der das Gebiet der nördlichen Eifel in Schollen zerteilt wurde. Die postvariszischen Pb-Zn Mineralisationen stehen damit im Zusammenhang mit der beginnenden Öffnung des Nordatlantiks und der Protothetys die in Mitteleuropa durch eine extensive Hydrothermalaktivität und mit einer verstärkten Lagerstättenbildung gekennzeichnet sind (Mitchell & Halliday, 1976; Lancelot, 1980; Bernoulli & Lemon, 1980). Mineralisationen dieser Epoche sind europaweit durch Datierungen belegt. Die Thermalwasservorkommen dokumentieren einen rezenten Fluidfluss im Bereich der Aachener und Burtscheider Überschiebung, entlang derer die Wässer aufsteigen. Sie bieten einen direkten Zugang zu hydrothermalen Lösungen und eignen sich zum Vergleich mit den variszischen und postvariszischen Fluidflüssen. Die Mineralisation der Wässer spiegelt unterschiedliche geochemische Prozesse wieder. Subrezente Sinterbildungen sind direkte Ausscheidungsprodukte der Thermalwässer. Die Sr- und Pb-Isotopenverhältnisse der Aachener und Burtscheider Thermalwässer ermöglichen es, eventuelle Einzugsgebiete, Transportwege und geochemische Prozesse detaillierter zu beschreiben und erweitern somit die bestehenden Genesemodelle von Pommerening (1993) und Herch (1997). Die Wässer weisen 87Sr/86Sr-Verhältnisse von 0,71607±1 bis 0,71618±1 auf. Sie spiegeln eine Mischung unterschiedlicher Grundwässern die wiederum an unterschiedliche Wasser-Gestein-Reaktionen teilnahmen. Die Sr-Signaturen sind deutlich radiogener als die Sr-Meerwasserisotopie während des Phanerozoikums. Als Hauptquelle für das Sr kommen prinzipiell paläozoische Evaporite, Karbonatgesteine und Siliziklastite (Ton- Silt- und Sandsteine) in Frage. Die subrezenten Sinterbildungen weisen 87Sr/86Sr-Verhältnisse von 071600±1 bis 071615±1 auf. Sie liegen im Bereich der Sr-Isotopenverhältnisse der Thermalwässer. Die Pb-Isotopien der rezenten Thermalwässer und subrezenten Sinterbildungen von Aachen-Burtscheid streuen stark. Die große Variation kann seine Ursache in Komponenten-Mischungen unterschiedlicher Pb-Quellen haben. Die Wässer und Sinterbildungen weisen zum Teil ähnliche Pb-Isotopien auf wie die der variszischen und postvariszischen Buntmetallvererzungen aus der Nordeifel. Das Blei kann daher aus variszischen und postvariszischen Sulfidvorkommen stammen. Eine anthropogene Kontamination der Wässer kann auch nicht ausgeschlossen werden. Der hydrothermale Fluidtransport der variszischen, postvariszischen und rezenten Vorkommen aus dem NW Rhenoherzynikum zeigt eine enge Verknüpfung zu Deformations- Überschiebungs- und Bruchbildungsprozessen. Die geochemischen und isotopengeochemischen Untersuchungen verweisen auf multiple Fluidmobilisationen und komplexe Geneseprozesse, möglicherweise auch räumlich-zeitliche Variationen zu der tektonischen Beanspruchung und Fluidbereitstellung.

Vein mineralizations of different age and formation were studied in the northern Eifel area and its foreland. The focus was put on microstructure, geochemistry and isotopic composition to characterize discrete fluid flow events and to date their generations. Samples from the geothermal well RWTH – 1 representing Variscan vein mineralizations, from the Pb – Zn vein mineralizations of the mining district Stolberg – Aachen – Kelmis with special emphasis on veins from the limestone quarry Hastenrath of Postvariscan age and from the recent thermal springs of Aachen and Burtscheid were investigated. RWTH – 1 sank down in the town of Aachen in 2004 is situated within the Aachen fold and thrust belt and reached a final depth of 2544 m. From top to the base the bore hole exposed Upper Carboniferous, Upper Devonian and Lower Devonian carbonate and siliciclastic sediments. Three core cuts display intensive hydrothermal veining with variable orientations. These veins are mm to cm wide and represent extension structures with characteristics of deformation and recrystallization in minerals of the rim parts. Calcite, ankerite, dolomite, chlorite, quartz and occasionally pyrite are the typical vein minerals with chlorite found along the vein margins and the carbonates generally in the centre. Crack-seal processes indicate brittle deformation and multiple reactivations of the opening. The chemical compositions of the chlorite from veins of the first and second cored section of the well indicate formation temperatures of 290°C to 370°C. Homogenization temperatures of fluid inclusions found in the vein minerals are < 390°C (Lögering, 2008). These temperatures reflect typical Variscan metamorphic temperatures along the northern part of the Rhenohercynian fold belt (Behr et al., 1993, Muchez et al., 2000). The precipitation of the carbonate minerals within the veins is attributed to cooling of a fluid phase and its change in pH by reaction with the carbonate-bearing wall rocks during uprise in the fault systems of the rocks (compare also Lögering, 2008). The pronounced factionation of rare earth elements suggests that the components of the precipitated carbonate minerals in the veins cannot be derived from the immediate wall rocks aside the veins but must have come from more distant rock volumes. Independant from the stratigraphic level these carbonates are characterized by a significant Eu anomaly which is interpreted to show a carbonate formation at increased temperatures. Initial 87Sr/86Sr ratios of calcite and chlorite of the veins cannot become identical at any times. Thus a Rb-Sr isochrone age of the mineral assemblage of the veins cannot be obtained. Model calculations for the chlorite – carbonate mineral pairs using a paleo-mixing of different Sr isotope compositions suggest a model age of 218±15 Ma (Beiss, 2008) which is similar to 40Ar/39Ar ages of the vein chlorites of 182±18 Ma (Sindern et al., 2008). Of course these "ages" do not correspond to the Variscan formation of the veins. The initial 87Sr/86Sr ratios of carbonate minerals and chlorite, both from the veins, and the fractions of the corresponding host rocks soluble in HCl show a considerable variation for Carboniferous times. Calcite varies from 0,71107±1 to 0,72119±1, Chlorite from 0,71513±4 to 0,72628±3 and the soluble part of the host rocks from 0,71049±1 to 0,72138±1. This variation in Sr composition may be an effect of intensive interaction of the fluid phase with the corresponding wall rocks of the veins but can also be interpreted as distinct fluid pulses with individual Sr compositions. In any case, since chlorite is always higher in 87Sr/86Sr than the associated carbonates the two phases cannot be precipitated simultaneously. Chlorite may have formed by interaction of a fluid phase with the country rocks or, chlorite experienced a late alteration. Likewise, the carbonate components are not exclusively derived from the wall rocks. Pb isotope compositions of pyrite (206Pb/204Pb = 18,229 – 18,254; 207Pb/204Pb = 15,589 – 15,592) characterize the Variscan mineralizations. The Lower Carboniferous limestone of the Hastenrath quarry shows 87Sr/86Sr ratios of 0,70812±1 and 0,70817±1 which is typical for a marine formation. For the source of C delta13C of this rock suggests formation waters. Diagenetic processes within this limestone are documented by small-scale branching structures composed of dolomite. The structures are cross cut by non-oriented calcite veins with Sr isotope compositions distinctly higher radiogenic than the surrounding country rocks. Sr of these veins has an unknown source. The structures of the Paleozoic limestones are block faulted perpendicular to their strike by NW –SE trending faults which exhibit a Pb – Zn vein mineralization typical for the Stolberg – Aachen – Kelmis mining district. Three different mineralized zones can be distinguished within the veins (zones 1, 2, 3) which indicate at least three crack – seal processes and thus at least three periods of fluid flow. The brecciated zone 1 marks the first fracture sealing process. It contains fragments of galena crystals, chalcopyrite, bornite, quartz, dolomite, ankerite and blocks of the wall rocks fixed in a calcitic matrix. The second fracture sealing phase (zone 2) is composed exclusively of large crystals of calcite. Zone 3 is made of calcite which is overgrown by collomorphic sphalerite. Within this ZnS inclusions of galena, chalcopyrite and bornite are found. In parts of the sphalerite the Cd content is very high (up to 6,5 wt.-%). Within one of the investigated veins the minerals are symmetrically deposited on the limestone wall rocks. The central part of this veins contains a small filling of lignite coal. It marks the fourth fracture sealing phase. The transport of this lignite coal into the centre of the vein may be explained by tectonic shearing along the fault. The homogenization temperatures of fluid inclusions in calcite from sealing zones 1, 2 and 3 are distinctly different. The total span covers 80,7°C to 179,7°C. The salinity varies from 10,24 to 23,08 wt.-% NaCl equivalent and thus are within the range of Postvariscan NaCl – CaCl2 – H2O fluids of other occurrences of the northern margin of the Rhenohercynian fold belt. The REE distribution patterns of calcite of zones 1, 2 and 3 are similar to those of the wall rocks. All carbonate minerals exhibit a small negative Eu anomaly indicating a reducing character of the fluid phase. delta18O of calcite increases from zone 1 to zone 3, delta13C decreases. The delta are characteristic for hydrothermally crystallized carbonate minerals. delta13C of calcite from zone 3 (-7,53 - -8,70%) may be interpreted as a mixture of C from the wall rocks and C from a hydrothermal source higher in temperature. Late stage calcite formations in limestone caves of the Hastenrath quarry show similar C and O isotopic compositions than calcite from zone 3 of the veins. Sphalerite from zone 3 occurrences were dated by Rb – Sr. The isochron reflects an age of 134,3±1,3 Ma which defines a period of formation at the turn from the Jurassic to the Cretaceous. The large range of 87Sr/86Sr ratios for calcite even from single zone 1, 2 or 3 indicates the complex conditions of formation. The range of Pb isotope ratios of calcite of the veins, galena and sphalerite is small and very similar to other occurrences of Postvariscan mineralizations of the northern Eifel area. The Pb ratios suggest a crustal source of this lead and a possible remobilization by repeated hydrothermal pulses from mixed and homogenized sources. Pb–Zn vein mineralizations of Diepenlienchen, Albertsgrube, Altenberg and Bleiberg in Belgium and Thermae 2002, Netherlands, represent equivalents to the mineralization of the limestone quarry Hastenrath. Sphalerite in its collomorphic appearance, galena, pyrite, marcasite, the carbonates calcite, dolomite, ankerite and siderite, and quartz are prominent minerals. In contrast to Hastenrath the sphalerite here is rich in Fe (< 5,81 wt.-%). This Fe enrichment is interpreted to show elevated temperatures during crystallization. Carbonate minerals of Bleiberg are characterized by a positive Eu anomaly while die other occurrences show negative Eu’s. The Sr isotope compositions of carbonates vary considerably, and similar to Hastenrath also for Bleiberg several fracture sealing generations of calcite are recognized (Muchez et al., 1994). The Pb isotope compositions of galena, sphalerite and pyrite plot into the field of Postvariscan mineralizations defined by Krahn (1988) as do these minerals of Hastenrath. The Rb–Sr systematics date the crystallization of sphalerite to 129,9±9,7 Ma for Diepenlienchen, to 137,1±1,7 Ma for Altenberg, and to 134,5±4,1 Ma for Thermae 2002. Thus, within the limits of error, all these vein-type Pb – Zn mineralizations of the mining district Stolberg – Aachen – Kelmis took place at the turn from the Jurassic to the Cretaceous as defined by Odin (1994). This age marks a time of block faulting in Central Europe which is related to phases of opening of the North Atlantic Ocean. It is characterized by intensive hydrothermal activities and a wide-spread formation of ore deposits. The thermal spring waters along the Aachen and the Burtscheid thrust system document recent fluid flow. Their chemical composition is used here for a comparison with the Variscan and Postvariscan fluid flows. The mineralizations of the springs reflect several geochemical processes. Subrecent sinter formations are a direct segregation product of the springs. Catchment areas, transport routes and geochemical enrichment and depletion processes can be modelled by new Sr and Pb isotope compositions of the thermal water and, thus, are used to refine the genetic models of Pommerening (1993) and Herch (1997). The 87Sr/86Sr of the thermal water ranges from 0,71607±1 to 0,71618±1 and reflects mixtures of several ground water types which took part in different water-rock interactions. In any case, the Sr compositions are distinctly more radiogenic than sea water during the whole Phanerozoic. Sr sources of the Aachen and Burtscheid waters will be Paleozoic siliciclastic and carbonate rocks, possibly also evaporitic sediments. The spring precipitations exhibit 87Sr/86Sr ratios of 0,71600±1 to 0,71615±1 which falls into the range of Sr compositions of the waters. Pb isotope compositions of the spring waters and their precipitations scatter over a wide range. This scatter may be caused by complex mixing of different ground waters characzerized by different Pb sources. This is suggested since Pb compositions of the Variscan and Postvariscan ore deposits described above scatter in a very similar way. An anthropogenic contamination of the springs by lead, however, cannot be excluded. The Variscan, Postvariscan and recent fluid flow documented for the NW Rhenohercynian belt is correlated to deformation processes, block faulting and fold and thrust processes. The results of geochemical and isotope investigations presented here refer to multiple fluid mobilizations and complex genetical processes which are related to spatial – temporal variations of tectonics and fluid supply.

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