Petrography and sphalerite geochemistry of carbonate-hosted Pb-Zn deposits in meteorite impact craters: insights from Siljan (Sweden) and Kärdla (Estonia)

Niedrigtemperierte, karbonatische sowie Krater-gebundene Pb-Zn Mineralisationen, welche sich in Siljan (Boda, Schweden) und Kärdla (Hiiumaa, Estland) befinden, bestehen größtenteils aus Sphalerit, Galenit, Pyrit und untergeordnet aus Chalkopyrit. Sphalerit, Pyrit und Chalkopyrit wurden mittels Mikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie (REM) und Laser Ablation Inductively Coupled Mass Spectrometry (LA-ICP-MS) untersucht. Organisches Material, Siderit und Feldspat wurden mittels Raman Spektroskopie untersucht. Die Pb-Zn Mineralisationen von Boda und Kärdla wurden in dieser Studie beschrieben und basierend auf deren Sulfid-Mineralogie und Spurenelement-Geochemie gegenübergestellt. Mehrere Unterschiede konnten festgestellt werden, gleichwohl die Pb-Zn Vorkommen Ähnlichkeiten bezüglich der Mineralogie sowie Texturen aufweisen. Die sulfidische Mineralisierung von Boda ist durch das Auftreten von Gangmineralien wie Calcit und Fluorit gekennzeichnet, wohingegen die Begleitminerale von Kärdla aus Calcit und Dolomit bestehen. Ein zweistufiges genetisches Modell wird für Boda und ein fünfstufiges Modell für Kärdla vorgeschlagen. Die Sphalerite von Boda wurden hinsichtlich der Erztextur in drei Hauptgruppen gegliedert, in kolloforme, disseminierte und ganggebundene disseminierte Sphalerite. Die Sphalerite von Kärdla wurden in drei texturelle Gruppen eingeteilt, in kolloforme, euhedrale sektorzonierte Sphalerite sowie in ganggebundene, euhedrale sektorzonierte Sphalerite. Sphalerite von beiden Vorkommen weisen beinahe identische niedrig-temperierte Bildungsbedingungen von ca. 160°C nach dem Ga-Ge-In-Mn-Fe Sphalerit Geothermometer auf. Diese Temperaturabschätzungen sind weitgehend konsistent mit den Impakt-bezogenen hydrothermalen Systemen der Siljan und Kärdla Krater. Sphalerite von Boda weisen generell höhere Gehalte an Spurenelementen als ihre Pendants in Kärdla auf. Es wurden allerdings höhere Eisengehalte in Sphaleriten von Kärdla festgestellt. Dunkelbraun gefärbte Sphalerite korrelieren mit Fe und Ge in beiden Vorkommen. Hervorzuheben sind stark erhöhte Cu Konzentrationen in den Sphaleriten von beiden Vererzungen, besonders in schwarz gefärbten kolloformen Sphaleriten. Die Boda Lagerstätte ist, verglichen mit der Kärdla Pb-Zn Mineralisation, durch erhöhte Ag Gehalte in den Sphaleriten charakterisiert. Sporadische Ag-S Einschlüsse, mutmaßlich Akanthit, wurden in Sphaleriten von Boda festgestellt. Die Pb-Zn Vererzung von Boda war Ziel von Bergbau für Pb, Zn und Ag, während das in Kärdla nicht der Fall war. In Boda ist Sphalerit das bevorzugte Wirtsmineral für Ga, das wurde in Kärdla nicht beobachtet. Redoxbedingungen waren wesentlich für die Spurenelement-Zusammensetzung der kolloformen Sphaleritbänder. Brekzienbildung und zugehörige Karbonatbildung führten zu einer Spurenelement Remobilisierung in Sphalerit und zur Bildung von spätphasigen Mineralphasen wie Chalkopyrit. Stratigraphisch tiefere Einheiten (Obolus beds) wurden durch die Wiederausfällung von Sphalerit und Galenit beeinflusst, welche von der Hauptmineralisierung in den Boda Kalksteinen von Boda stammen. Eine spätere und geringfügige Oxidierung der Boda Lagerstätte ist durch das Auftreten von Smithsonit, welcher Sphalerit teilweise verdrängt, gekennzeichnet. Dieses Ereignis wurde in Kärdla nicht beobachtet. Es wurde beobachtet, dass Arsen Pyrit gegenüber Sphalerit in beiden Vorkommen bevorzugt. Hervorzuheben ist das Vorkommen von kolloformem Pyrit in Kärdla, welcher variierende Spurenelement Zusammensetzungen innerhalb der Bänder aufweist. Die Co/Ni Signaturen von Pyriten aus Kärdla zeigen einen ausgeprägteren hydrothermalen Charakter als ihre Pendants von Boda auf. Das steht in Einklang mit der lokalen Geologie, da mögliche Spurenelement-führende Schiefer in Kärdla fehlen, wohingegen diese in Boda anzutreffen sind. Der bevorzugte Einbau von In wurde in Chalkopyrit aus Kärd