Gorceixite from the upper cambrian rocks of the Podwiśniówka Mine Pit, Holy Cross Mountains (South-Central Poland)

• Autorzy: Migaszewski Zdzisław M. , Starnawska Ewa , Gałuszka Agnieszka

Identyfikatory

DOI

10.2478/v10002-007-0025-6

Warianty tytułu

PL

Gorceixyt w utworach kambru górnego w kamieniołomie Podwiśniówka, Góry Świętokrzyskie (południowo-centralna Polska)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This report presents the results of a petrographical, mineralogical (SEM/EDS, XRD) and geochemical (XRF, CV-AAS, ICP-MS) study of gorceixite (barium aluminophosphate) from the abandoned Podwiśniówka mine pit. This site is highlighted by the presence of highly acidic pit pond whose chemistry is strongly affected by the exposed pyrite-bearing zone. The gorceixite occurs in the Upper Cambrian carbonaceous clayey shales, quartzites and tuffs in form of minute accumulations varying from about 0.5 to 100 μm in diameter. These accumulations infill voids, cavities, cracks and partly fissures in the rocks examined. The other minerals of the crandallite series, i.e. florencite and goyazite, can be found only in trace amounts. The gorceixite-bearing rocks, especially carbonaceous clayey shales, are characterized by the highest concentrations of REE reaching 455.09 mg·kg-1. In addition, these rocks are distinctly enriched in light rare earth elements (LREE), with the La/Yb ratio ranging from 24.44 through 36.30. Some of the examined gorceixite accumulations are paragenetically linked to the veined pyrite and nacrite. The latter mineral is indicative of crystallization temperatures of about 200 to 300°C. The coexistence of gorceixite with the veined nacrite or pyrite mineralization and the volcaniclastic rocks, as well as the microtextural features and high concentrations of REE in the gorceixite-bearing parent rocks suggest that this mineral formed as a result of both hydrothermal and volcanic activity in a shallow-marine basin during the late Cambrian.

Niniejszy artykuł przedstawia wyniki badań petrograficznych, mineralogicznych (SEM/EDS, XRD) i geochemicznych (XRF, AAS, ICP-MS) gorceixytu BaAl3H[(OH)6(PO4)2] z nieczynnego kamieniołomu Podwiśniówka. Wyrobisko to częściowo wypełnia zbiornik wodny o bardzo niskim pH, którego chemizm pozostaje pod silnym wpływem odsłoniętej strefy mineralizacji pirytowej. Gorceixyt występuje w górnokambryjskich łupkach ilastych, kwarcytach i tufach w postaci drobnych skupień o średnicy od około 0,5 do 100 m. Wypełniają one pory, próżnie, spękania i częściowo szczeliny w skałach. Pozostałe minerały z grupy crandallitu (florencyt i goyazyt) występują w ilościach śladowych. Skały wzbogacone w gorceixyt, a w szczególności węgliste łupki ilaste, wyróżniają się najwyższą zawartością pierwiastków ziem rzadkich, dochodzącą do 455,09 mgkg–1. W porównaniu z podobnymi stanowiskami na świecie, skały zawierające gorceixyt z kamieniołomu Podwiśniówka są wyraźnie bogatsze w lżejsze pierwiastki ziem rzadkich, wykazując stosunek La/Yb w zakresie od 24,44 do 36,30. Gorceixyt występuje miejscami w postaci paragenetycznych skupień z żyłowym pirytem i nakrytem. Ostatni z wymienionych minerałów jest wskaźnikiem średnich i wysokich temperatur krystalizacji. Współwystępowanie z nakrytem i pirytem, cechy mikroteksturalne oraz wysokie zawartości pierwiastków ziem rzadkich świadczą o genezie gorceixytu i pozostałych minerałów z grupy crandallitu z Podwiśniówki. Powstały one przypuszczalnie w wyniku działalności hydrotermalnej w płytkim basenie morskim w późnym kambrze. Należy jednak podkreślić, że działalność roztworów hydrotermalnych mogła zamaskować inne możliwości pochodzenia Al, Ba, P i pierwiastków ziem rzadkich. W szczególności pierwiastki te mogą być związane z działalnością wulkaniczną, której przejawy w postaci wkładek tufów i bentonitów występują w najstarszej serii skalnej odsłaniającej się w kamieniołomie.

Słowa kluczowe

EN

gorceixite; clayey shales; quartzites; volcaniclastic rocks; mineralogical and chemical composition; REE; hydrothermal-volcanic origin; Podwiśniówka; Holy Cross Mts

PL

gorceixyt; skały wulkaniczne; kwarcyt; kamieniołom Podwiśniówka; Podwiśniówka; Góry Świętokrzyskie

• Wydawca: Mineralogical Society of Poland
• Czasopismo: Mineralogia
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 38, iss. 2
• Strony: 171--184
• Opis fizyczny: Bibliogr. [30] poz., rys., tab., wykr.,

Twórcy

autor

Migaszewski Zdzisław M.

• Institute of Chemistry, Geochemistry and the Environment Div., Jan Kochanowski University, ul. Chęcińska 5, 25-020 Kielce, Poland

autor

Starnawska Ewa

• Polish Geological Institute, Electron Microscope Laboratory, ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa, Poland

autor

Gałuszka Agnieszka

• Institute of Chemistry, Geochemistry and the Environment Div., Jan Kochanowski University, ul. Chęcińska 5, 25-020 Kielce, Poland

Bibliografia

• CABAŁA J., 2001: Mineral composition and chemical characteristics of ecological halloysitic raw materials from Dunino (Lower Silesia). Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Górnictwo 248, 33–40 (in Polish with English abstract).
• CHERNIAK D.J., 2006: Pb and rare earth element diffusion in xenotime. Lithos, 88, 1–14. DILL H.G., 2001: The geology of aluminium phosphates and sulphates of the alunite group minerals: a review. Earth-Science Reviews 53, 35–93.
• DILL H.G., FRICKE A., HENNING K.H., 1995: The origin of Ba- and REE-bearing aluminium-phosphate- -sulphate minerals from the Lohrheim kaolinitic clay deposit (Rheinisches Schiefergebirge, Germany). Applied Clay Science 10, 231–235.
• DILL H.G., MELCHER F., FÜßL M., WEBER B., 2006: Accessory minerals in cassiterite: A tool for provenance and environmental analyses of colluvial–fluvial placer deposits (NE Bavaria, Germany). Sedimentary Geology 191, 171–189.
• DUMAŃSKA-SŁOWIK M., HEFLIK W., NATKANIEC-NOWAK, SIKORSKA M., 2007: Wawellit i waryscyt w piaskowcach kambryjskich z kamieniołomu Wiśniówka Duża koło Kielc (Wavellite and variscite in the Cambrian sandstones from the Wiśniówka Duża quarry near Kielce). Przegląd Geologiczny 4, 287 (in Polish).
• EARY L.E., 1999: Geochemical and equilibrium trends in mine pit lakes. Applied Geochemistry 14, 963–987.
• ELDERFIELD H., GREAVES M.J., 1982: The rare earth elements in sea water. Nature 296, 214–219.
• ELDERFIELD H., SHOLKOVITZ E.R., 1987: Rare earth elements in the pore waters of reducing nearshore sediments. Earth and Planetary Science Letters 82, 280–288.
• ELDERFIELD H., UPSTILL-GODDARD R., SHOLKOVITZ E.R., 1990: The rare earth elements in rivers, estuaries, and coastal seas and their significance to the composition of ocean waters. Geochimica et Cosmochimica Acta 54, 971–991.
• FINKELMAN R.B., STANTON R.W., 1978: Identification and significance of accessory minerals from a bituminous coal. Fuel 57, 763–768.
• JERDEN J.L., SINHA A.K., 2006: Geochemical coupling of uranium and phosphorus in overlying an unmined uranium deposit: Coles Hill, Virginia. Journal of Geochemical Exploration 91, 56–70.
• KATO T., RADOSLOVICH E.W., 1968: Crystal structure of soil phosphates. Transactions of the 9th International Congress of Soil Science, Adelaide, 2, 725–731.
• KOWALSKI W., ŚMIETAŃSKA I., 1983: Gorceixite from a barite-fluorite deposit at Stanisławów (Kaczawskie Mts). Mineralogia Polonica 13, 1, 3–16.
• MANECKI A. 2004: Encyclopedia of minerals: Minerals of earth and cosmic matter. AGH, Uczelniane Wydawnictwo Naukowo-Dydaktyczne. Kraków.
• MARTIN J.M., HRGDAHL O., PHILLPOTT J.C., 1976: Rare earth element supply to the ocean. Journal of Geophysical Research 81, 3119–3124.
• MIGASZEWSKI Z.M., GAŁUSZKA A., PASŁAWSKI P., STARNAWSKA E., 2007: An influence of pyrite oxidation on generation of unique acid pit water: A case study, Podwiśniówka quarry, Holy Cross Mountains (south-central Poland). Polish Journal of Environmental Studies 16 (3), 407–421.
• MIGASZEWSKI Z.M., GAŁUSZKA A., HAŁAS S., DĄBEK J., DOŁĘGOWSKA S., PASŁAWSKI P., STARNAWSKA E., MICHALIK A., 2008: Chemical and isotopic variations in the Wiśniówka Mała mine pit water, Holy Cross Mountains (south-central Poland). Environmental Geology (DOI 10.1007/s00254-008-1279-z).
• NRIAGU J.O., 1976: Phosphate – clay mineral relations in soils and sediments. Canadian Journal of Earth Science 13, 717–736.
• POULIOT A., HOFMANN H.J., 1981: Florencite: first occurrence in Canada. Canadian Mineralogist 19, 535–540. PUTTER T.D.,
• ANDRE L., BERNARD A., DUPUIS C., JEDWAB J., NICAISE D., PERRUCHOT A., 2002: Trace element (Th, U, Pb, REE) behavior in a cryptokarstic halloysite and kaolinite deposit from Southern Belgium: importance of “accessory” mineral formation for radioactive pollutant trapping. Applied Geochemistry 17, 1313–1328.
• RASMUSSEN B., 1996: Early-diagenetic REE-phosphate minerals (florencite, crandallite, gorceixite and xenotime) in marine sandstones: A major sink for oceanic phosphorus. American Journal of Science 296, 601–632.
• RASMUSSEN B., BUICK B., TAYLOR W.R., 1998: Removal of oceanic REE by authigenic precipitation of phosphatic minerals. Earth and Planetary Science Letters 164, 135–149.
• RIBEIRO C.C., BROD J.A., JUNQUEIRA-BROD T.C., GASPAR J.C., PETRINOVIC I.A., 2005: Mineralogical and field aspects of magma fragmentation deposits in a carbonate-phosphate magma chamber: evidence from the Catalao I complex, Brazil. Journal of South American Earth Sciences 18, 355–369.
• SCOTT K.M., 1987: Solid solution in, and classification of gossan-derived members of the alunite–jarosite family, Northwest Queensland, Australia. American Mineralogist 72, 178–187.
• STOFFREGEN R.F., ALPERS C.N., 1987: Woodhouseite and svanbergite in hydrothermal ore deposits: product of apatite destruction during advanced argillic alteration. Canadian Mineralogist 25, 201–211.
• WALTER A.V., NAHON D., FLICOTEAUX R., GIRARD J.P., MELFI A., 1995: Behaviour of major and trace elements and fractionation of REE under tropical weathering of a typical apatite-rich carbonatite from Brazil. Earth and Planetary Science Letters 136, 591–602.
• WARD C.R., CORCORAN J.F., SAXBY J.D., READ H.W., 1996: Occurrence of phosphate minerals in Australian coal seams. International Journal of Coal Geology 30, 185–210.
• WISE W.S., 1975: Solid solution between the alunite, woodhouseite, and crandallite mineral series. Neues Jahrbuch für Mineralogie. Monatshefte 12, 540–545.
• ŻYLIŃSKA A., SZCZEPANIK Z., SALWA S., 2006: Cambrian of the Holy Cross Mountains, Poland: biostratigraphy of the Wiœniówka Hill succession. Acta Geologica Polonica 56 (4), 443–461.