Anotace
Studované povariské polymetalické mineralizace se vyskytují ve
spodno a svrchno karbonských siliciklastických horninách
Moravsko-slezského paleozoika (oblast Nízkého Jeseníku,
Drahanské vrchoviny a hornoslezské pánve). Hydrotermální žíly
SZ – JV, S – J a SSV – JJZ směru jsou tvořeny převážně
křemenem, dolomit–Mg-ankeritem, sfaleritem, galenitem,
chalkopyritem, pyritem, kalcitem, barytem a markazitem. Velká
část studovaných dolomitů, sfaleritů a kalcitů vykazuje
růstovou či oscilační zonálnost, která je způsobená změnami
chemismu jednotlivých přínosových period fluid, dokládajících
polyfázový vývoj mineralizace. Strmý sklon hydro-termálních žil
ve všech studovaných regionech ukazuje na extenzní tektonický
režim oblasti, během kterého probíhaly minerotvorné procesy.
Studium výluhů fluidních inkluzí, stabilních izotopů kyslíku,
uhlíku a síry a mikrotermometrie fluidních inkluzí v
dolomitech, kalcitech a sfaleritech pomohly objasnit geochemii,
původ a pravdě-podobné cesty migrace fluid. Chemické analýzy
základních a stopových prvků v dolomitech a sfale-ritech také
napomohly k pochopení vývoje fluid.
Teploty homogenizace fluidních inkluzí staršího mineralizačního
stádia se pohybují mezi 50 až 148°C, generelně s výskytem
vyšších teplot v Nízkém Jeseníku než v hornoslezské pánvi
a Drahanské vrchovině. Nejvyšší teploty homogenizace (až
148°C) vykazují lokality v blízkosti regionálně významných
zlomů a nejnižší teploty naopak lokality vzdálenější od těchto
zlomů, či ve vyšších stratigrafických úrovních. Fluidní inkluze
obsahují vysokosalinní (7,2 až 28,4 hmot. % NaCl ekv.) fluida
typu H2O-CaCl2-NaCl(±MgCl2-KCl). Teploty homogenizace fluidních
inkluzí mladšího mineralizačního stádia se pohybují v intervalu
37 až 115°C. Fluidní inkluze obsahují nízkosalinní fluida (0,0
až 14,0 hmot. % NaCl ekv.) typu H2O-NaCl-KCl. Mineralizace
vznikala za velmi nízkých tlaků (pod 80 MPa), pravděpodobně v
hloubkách mezi 1 až 6 km. Teplotní korekce studo-vané
mineralizace odpovídá cca 5 až 25°C.
Nízké molární poměry Cl/Br v dolomitech, barytu a sfaleritu
(pohybující se převážně mezi 210 až 277) a vypočtené izotopové
složení kyslíku fluid mezi –0,9 až +3,0 ‰ SMOW indikují, že
fluida staršího mineralizačního stádia mají původ v evaporované
mořské vodě. Tyto fluida vykazují pouze malé mixování s
nízkosalinními formačními vodami. Pro vysvětlení izotopových
trendů bylo využito modelování stabilních izotopů. Izotopové
hodnoty dolomitů (13C = –6,0/+2,0 ‰ PDB, 18O = +15,5/+22,5 ‰
SMOW) jsou výsledkem frakcionace a krystalizace v otevřeném
systému za teplot mezi 80 až 160°C. Ovlivnění horninami
vysvětluje izotopové složení za nízkého poměru w/r. Oxidovaná
organická hmota způsobila přítomnost izotopově lehkého uhlíku
ve fluidech a interakce fluida-hornina převážně kontrolovala
chemismus fluid (obsah K, Li, Br a Na, molární poměry K/Cl,
I/Cl a Li/Cl). Chemismus fluid dobře dokumentuje interakci
fluid s podložními vápenci a také s jílem a organikou bohatými
siliciklastiky. Izotopové složení síry sulfidů (mezi –27,9 až
+36,0 ‰ CDT) a barytů (mezi +5,1 až +34,4 ‰ CDT) indikuje, že
síra obsažená ve většině sulfidů byla derivována z okolních
hornin. Redukovaná síra, z níž krystalizovaly baryty a část
sulfidů, mohla vzniknout bakteriální a/nebo termochemickou
redukcí mořského sulfátu.
Molární poměry Cl/Br v kalcitech (pohybující se převážně mezi
337 až 516) a vypočtené izotopové složení kyslíku fluid mezi
–12,2 až +6,8 ‰ SMOW indikují, že mladší fluida staršího
mineralizačního stádia a fluida mladšího mineralizačního stádia
mají původ v evaporované mořské vodě, která byla převážně
namixována s meteorickou vodou. Izotopové složení uhlíku fluid
mezi –16,6 až +9,7 ‰ PDB ukazuje na interakci fluid se
siliciklastickými horninami bohatými na jílové minerály a
organickou hmotu.
Distribuce REE v dolomitech může být výsledkem: 1) krystalizace
dolomitu z téměř neutrálních fluid s významnou koncentrací
komplexujících ligandů (převážně Cl- a F-) jako hlavního
faktoru pro distribuci REY, 2) interakce migrujících fluid s
okolními nebo podložními horninami, a nebo pravděpodobně 3)
kombinace obou variant. Interakce fluid s horninami byla silně
ovlivněna teplotou fluid. Dolomity, které krystalizovaly z
fluid teplejších než 110°C, jsou většinou obohacené o obsahy
REY, zatímco fluida chladnější než 110°C produkují dolomity
ochuzené o REY. Obohacení o REY může indikovat vyšší efektivitu
loužení minerálů obsahujících REE (nejpravdě-podobněji
monazitu, allanitu, plagioklasu a biotitu) za vyšších teplot.
Přednostní ochuzení o LREE v dolomitech III. a IV. skupiny
mohlo být způsobeno rekrystalizací nebo remobilizací dolomitu.
Generelně nárůst salinity a obsahů Cl a F ve fluidech je
převážně doprovázen vyššími obsahy REY v dolomitech. Pozitivní
Eu anomálie v dolomitech jsou pravděpodobně výsledkem nárůstu
Eh v matečných fluidech.
Interakce fluid s organickou hmotou a mixování vysokosalinních
solanek s meteorickou vodou byly patrně hlavními mechanismy,
které způsobily krystalizaci hydrotermálních minerálů. Během
migrace fluid došlo k vyloužení S, Zn, Pb, C, Na, K, I, Li a
dalších prvků z okolních hornin, přostřednictvím intenzivní
interakce mezi fluidem a horninou.
Regionální rozložení výskytů studovaných povariských žil
ukazuje na jejich vazbu na zlomové struktury. Zlomy SZ – JV a
SV – JZ směru, v hornoslezské pánvi i zlomy směru SSV – JJZ a V
– Z, a zejména křížení těchto zlomů reprezentují hlavní
migrační cesty pro výstup hydrotermálních fluid. Absence
regionálního trendu změny teploty a chemismu fluid naznačuje
význam vertikální migrace fluid podél hlavních reaktivovaných
zlomů, reagujících na extenzní režim oblasti východního okraje
Českého masivu. Migrace mineralizovaných fluid mohla být
způsobena dilatačním pumpovacím mechanizmem nebo seismickým
pumpováním. Propustné proterozoické podloží a zlomy porušené
sedimentární sekvence způsobili generelní charakter fluidního
systému. Charakter mineralizace a fluid je srovnatelný s řadou
obdobných povariských (převážně mesozoických) polymetalických
a fluorit-barytových mineralizací, vyskytujících se jak v
Českém masivu, tak i v okolní Evropě. Výsledky výzkumu
podporují rozsáhlou migraci fluid na východním okraji Českého
masivu, která byla součástí mesozoické hydrotermální aktivity
probíhající v Evropě, spojené s intenzivním vznikem extenzních
zlomů. …víceméně
Abstract
Plenty of post-Variscan Zn-Pb-Cu occurrences at the Nízký
Jeseník Mountains, the Upper Silesian Basin and the Drahany
Upland (Moravosilesian Palaeozoic) were studied. Lower and
Upper Carboniferous siliciclastics at the eastern margin of the
Bohemian Massif hosted this mineralization. NW – SE, N – S and
NNE – SSW oriented hydrothermal veins mostly consist of quartz,
dolomite–ankerite, sphalerite, galena, chalcopyrite, pyrite,
calcite, barite and marcasite. Most of studied dolomites,
sphalerites a calcites show the growth or oscillatory zonality
which is caused by the changing of fluid chemistry supported
polyphase mineralization evolution. Steep dip of veins from all
studied areas show on extensive tectonic regime which was
proceeding during mineralization stages.
Crush-leach, stable isotope (oxygen, carbon and sulphur) and
microthermometry analysis of the fluid inclusions in dolomites,
calcites and sphalerites enables understanding the
geochemistry, origin and possible migration pathways of the
fluids. Also chemical analyses of basic and trace elements in
dolomites and sphalerites help to understanding of the fluid
evolution.
Homogenisation temperatures of fluid inclusions in first
mineralization stage range between 50 and 148°C, with generally
higher temperatures in the Nízký Jeseník Mountains area than in
the Upper Silesian Basin and Drahany Upland. The highest
homogenisation temperatures (up to 148 °C) have been found near
major regional faults and the lowest homogenisation
temperatures in a distant position or at higher stratigraphic
levels. Highly saline (7.2–28.4 eq. wt. % NaCl)
H2O-CaCl2-NaCl(±MgCl2-KCl) fluids occur in inclusions.
Homogenisation temperatures of fluid inclusions in second
mineralization stage range between 37 and 115°C. Low saline
(0.0–14.0 eq. wt. % NaCl) H2O-NaCl-KCl fluids occur in
inclusions. Mineralizations are originated under very low
pressures (below 80 MPa) in depth probably between 1 and 6 km.
Temperature corrections of studied mineralization approximately
correspond to difference between 5 and 25°C.
Low Cl/Br molar ratios in dolomites, barite and sphalerite
(mostly between 210 and 277) and a calculated oxygen isotopic
fluid composition between –0.9 and +3.0 ‰ SMOW of trapped
fluids indicate that the fluids of first mineralization stage
were derived from evaporated seawater. They are showing only
slight mixing with low saline formation waters. Stable isotopic
modelling has been used to explain stable isotopic trends.
Isotopic values (13C = –6.0/+2.0 ‰ PDB, 18O = +15.5/+22.5 ‰
SMOW of dolomites) resulted from fractionation and
crystallisation within an open system at temperatures between
80 and 160°C. Rock-buffering explains the isotopic composition
at low w/r ratios. Organic matter maturation caused the
presence of isotopically light carbon in the fluids and
fluid-rock interactions largely controlled the fluid chemistry
(K, Li, Br and Na contents, K/Cl, I/Cl and Li/Cl molar ratios).
The fluid chemistry reflects well the interaction between the
fluid and underlying limestones as well as with clay- and
organic-rich siliciclastics. Sulphur isotopic composition of
sulphides (between –27.9 and +36.0 ‰ CDT) and barites (between
+5.1 and +34.4 ‰ CDT) indicate that sulphur contented in most
of sulphides was derived from host rocks. Reduced sulphur for
barites and part of sulphides can be originated by bacterial
and thermochemical reduction of seawater sulphate.
Cl/Br molar ratios in calcites (mostly between 337 and 516) and
a calculated oxygen isotopic fluid composition between –12.2
and +6.8 ‰ SMOW of trapped fluids indicate that the younger
fluids of first mineralization stage and fluids of second
mineralization stage were derived from evaporated seawater
which was mostly mixed with meteoric water. Carbon isotopic
fluid composition between –16.6 and +9.7 ‰ PDB shows that the
fluids interacted with clay- and organic-rich siliciclastics.
REE patterns in dolomites can be the result of 1) precipitation
of dolomite from near neutral fluids with important
concentrations of complexing ligands (mostly Cl- and F-) as a
main factor for the REY partitioning, 2) interaction of
migrating fluids with host or basement rocks, or, most
probably, 3) a combination of both. Interaction of fluids with
rocks was strongly affected by the fluid temperature. Dolomites
which precipitated from fluids hotter than 110°C are mostly
REY-enriched while fluids colder than 110°C produced
REY-depleted dolomite. The REY-enrichment may indicate higher
effectiveness of leaching of REE-bearing minerals (most
probably monazite, allanite, plagioclase and biotite) at higher
temperatures. The preferential loss of LREE in dolomites of
groups III and IV can be caused by the recrystallization or
remobilization of dolomite. Generally, an increase in salinity
and contents of Cl and F in fluids is mostly accompanied by a
higher REY content in dolomite. Positive Eu anomalies in
dolomites are most probably the result of an increase of Eh in
the parent fluid.
Interaction of fluids with organic matter and mixing of highly
saline evaporated seawater with meteoric water was probably
main mechanism for crystallization of hydrothermal minerals.
During fluid migration was leached S, Zn, Pb, C, Na, K, I and
Li content from rocks through intensive fluid – rock
interaction.
Regional location of studied post-Variscan veins suggest that
they are controlled by faults. As a main migration pathways are
considered NW – SE and NE – SW oriented faults (in Upper
Silesian basin also NNE – SSW and E – W oriented faults) and
especially their crossing. No regional trends in temperature or
fluid geochemistry favour a fluid migration model characterised
by an important vertical upward migration along major
reactivated faults which reacted on extensional regime of the
eastern margin of the Bohemian Massif. Migration of mineralized
fluids can be driven by dilatational or seismic pumping
mechanism. A permeable basement and fractured sedimentary
sequence enhanced the general nature of the fluid system.
Mineralization and fluid characteristics are comparable with
the many post-Variscan (mostly Mesozoic) Pb-Zn and
fluorit-barite mineralization in Bohemian Massif and Europe.
Results of research support extensive fluid migration on the
eastern margin of the Bohemian Massif which was part of
Mesozoic hydrothermal activity in Europe associated with
intensive origin of extensive faults. …víceméně
čeština
Soubor nebo složku lze nahrát pomocí tlačítka Přidat.
Podrobnosti lze zjistit označením příslušného řádku.
Pro častou práci je možné zvolit režim Více možností.
Vyhledávaný výraz můžete zadat přímo do adresního řádku.
Pomocí funkce Nedávné je možné se rychle vrátit k právě prohlíženým souborům. Oblíbené soubory je také možné označit Hvězdičkou.