Temperatures of hydrothermal alterations of rocks in the Żeleźniak Hill intrusion (the Kaczawa Mountains, Sudetes, SW Poland) – stable isotope analysis and mineral chemistry

• Autorzy: Machowiak Katarzyna , Weber-Weller Anita

Warianty tytułu

PL

Temperatury przeobrażeń hydrotermalnych skał intruzji Żeleźniaka w Górach Kaczawskich - analizy izotopów trwałych i chemizm minerałów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Hydrothermal alterations of the rocks (rhyolites, rhyodacites, dacites, trachyandesites, micromonzogranites and granodiorites) of the Żeleźniak Hill subvolcanic intrusion (the southern Kaczawa Mts.) were analysed in relation to the ore mineralization of the "Stara Góra" polymetallic deposit. Sulphur isotopes were determined in arsenopyrite, pyrite and sphalerite, extracted from massive ore. The values of δ34S are in the range from 0.69 to 1.63% and the obtained crystallization temperatures of these minerals range from 368 to 4280 °C. The temperatures like these indicate the katathermal conditions of mineral formation. However, the presence of minerals which form at lower temperatures (i.e. of cubanite, bismuthinite, bismuth, electrum, maldonite, tellurides, gold) indicates that such a wide spectrum of various minerals could not be a result of a one-stage mineralization process. The temperatures of chlorite crystallization, ranging from 177 to 2070 °C, point to lower temperatures of hydrothermal solutions. Complexity of ore mineralization of the "Stara Góra" deposit and several alteration processes of silicate minerals (e.g. albitization, chloritization, muscovitization, K-feldspatization, sericitization) are linked to the complexity of magmatic processes which led to the development of the hypabyssal intrusion of Żeleźniak Hill.

PL

Masyw wzgórza Żeleźniak (w południowej części Gór Kaczawskich) budują kwaśne i obojętne skały intruzji o charakterze hypabyssalnym, która przebiła kompleks staropaleozoicznych łupków radzimowickich i łupków Chmielarza (Kryza, Muszyński 1992). Intruzja Żeleźniaka jest najmłodszym ciałem magmowym w tej części Gór Kaczawskich i stanowi przejaw waryscyjskiej aktywności wulkanicznej. Strop intruzji stanowią wulkanity (ryolity, ryodacyty, dacyty i trachyandezyty), które głębiej przechodzą w mikromonzogranity i granodioryty. Skały te są ponadto poprzecinane dajkami lamprofirów o składzie kersantytu. Z działalnością wulkaniczną związana jest też aktywność hydrotermalna, która doprowadziła do powstania polimetalicznego złoża Stara Góra oraz do znacznego przeobrażenia części występujących tu skał magmowych. Złoże "Stara Góra" było od wieków przedmiotem eksploatacji. Istnieje tu szereg minerałów kruszcowych, które mogły powstawać w odmiennych warunkach termicznych. Do badań petrograficznych pobrano kilkanaście próbek skalnych, zebranych głównie na pokopalnianych hałdach. Próbki stanowiły ryolity, ryodacyty i łupki impregnowane kruszcami, masywne rudy arsenopirytowo-pirytowo-sfalerytowe, a także brekcje, w których klasty skał (wulkanitów i łupków) zostały spojone kwarcem i minerałami rudnymi. Impregnacja skał otaczających żyły polimetaliczne zaznacza się głównie obecnością euhedralnego arsenopirytu, szkieletowego i euhedralnego pirytu oraz masywnych wystąpień obu minerałów w postaci żyłek i wpryśnięć. Okruszcowanie skał otoczenia wiąże się częściowo z wczesnym etapem mineralizacji złoża, natomiast dostarczenie fluidów niezbędnych do powstania euhedralnego pirytu kosztem innych minerałów należy już wiązać z późniejszą aktywnością metasomatyczną (propylityzacją). Wybrano próbkę masywnej rudy, stanowiącą zespół kilku minerałów kruszcowych, z której zostały wykonane analizy izotopowe δ34S. Badaniom poddane zostały: arsenopiryt, piryt i sfaleryt. Wyniki analiz zamykają się w przedziale 0.69-1.63 δ34S[CDT] i wskazują na pomagmowe źródło siarki (Nielsen 1979). Przy założeniu, iż piryt i arsenopiryt stanowią paragenezę (powstały we wczesnej fazie krystalizacji, są zwykle skataklazowane, a spękania wypełnia kwarc, Manecki 1965), wyliczono prawdopodobną temperaturę ich krystalizacji. Zakres krystalizacji pirytu i arsenopirytu mieści się w przedziale 368-4280 °C, co wskazuje na powstanie tych minerałów w warunkach katatermalnych (300-5000 °C). Obliczona przez Maneckiego (1965) temperatura krystalizacji sfalerytu ze Starej Góry jest zbliżona i wynosi 370-4300 °C. Obok minerałów krystalizujących w warunkach wysokotemperaturowych, istnieje cały zespół minerałów powstałych w niższych zakresach temperatur, m.in.: kubanit, bismutynit, bizmut rodzimy, elektrum, maldonit, tellurki, czy złoto (Mikulski 1999). Skały dotknięte działalnością hydrotermalną i metasomatozą podlegały procesom albityzacji i K-feldspatyzacji skaleni, często ich serycytyzacji, a także chlorytyzacji lub muskowityzacji biotytu. Najbardziej przeobrażone próbki noszą znamiona propylityzacji. Proces K-feldspatyzacji następuje zwykle po albityzacji plagioklazów, co stwierdzono na podstawie analiz chemicznych minerałów wykonanych przy użyciu mikrosondy elektronowej. Podobnie muskowityzacja następuje na ogół w obrębie pobiotytowego chlorytu, będąc procesem późniejszym niż chlorytyzacja. Obok chlorytów pobiotytowych (ripidolitu i brunshvigitu) zauważono sferolityczne, utlenione szamozyty, które prawdopodobnie wykrystalizowały w pustkach wprost z roztworu. Podjęto próbę oszacowania temperatury krystalizacji chlorytu, przy użyciu najbardziej odpowiedniego dla skał peraluminiowych wzoru proponowanego przez Kranidiotisa i McLeana (1987). Obliczone temperatury krystalizacji dla ripidolitu wyniosły średnio 1770 °C, dla brunsvigitu 2070 °C, a dla szamozytu 1840 °C. Złoże Stara Góra jest złożem polistadialnym, z kilkoma etapami powstania minerałów kruszcowych w warunkach kata- i teletermalnych. Procesy hydrotermalne w obrębie skał otaczających żyły polimetaliczne, które doprowadziły do rozkładu pierwotnych minerałów noszą znamiona zmieniających się warunków fizykochemicznych, które mogą wynikać ze złożonego, pulsacyjnego procesu powstawania skał magmowych na Żeleźniaku.

Słowa kluczowe

EN

pyrite-arsenopyrite; chlorite geothermometry; sulphur isotopes; ore minerals; hydrothermal alterations; subvolcanic intrusion; Sudetes; Poland

PL

złoże Stara Góra; Góry Kaczawskie; izotopy; chemizm minerałów

• Wydawca: Mineralogical Society of Poland
• Czasopismo: Mineralogia
• Rocznik: 2003
• Tom: Vol. 34, iss. 2
• Strony: 15--30
• Opis fizyczny: Bibliogr. [20] poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Machowiak Katarzyna

• Adam Mickiewicz University, Institute of Geology, Maków Polnych 16, 61-686 Poznań

autor

Weber-Weller Anita

• University of Wrocław, Institute of Geological Sciences, Cybulskiego 30, 50-205 Wrocław, Poland

Bibliografia

• BARANOWSKI Z., HAYDUKIEWICZ A., KRYZA R., LORENC S., MUSZYŃSKI A., SOLECKI A., URBANEK Z., 1990: Outline of the geology of the Góry Kaczawskie (Sudetes, Poland). N. Jahr. Geol. und Paläont. Abh. 179, 223-257.
• CATHELINEAU M., NIEVA D., 1985: A chlorite solid solution geothermometer. The Los Azufres (Mexico) geothermal system: Contrib. Mineral. Petrol. 91, 235-244.
• DE CARITAT P., HUTCHEON I., WALSHE J.L., 1993: Chlorite geothermometry: a review. Clays and Clay Min. 41, 219-239.
• HEY M. H., 1954: New review of chlorites. Mineral. Mag. 30, 277-292.
• KRANIDIOTIS P. & MacLEAN W. H., 1987: Systematics of chlorite alteration at the Phelps Dodge massive sulfide deposit, Matagami, Quebec. Econ. Geol. 82, 1898-1911.
• KRYZA R., MUSZYŃSKI A., 1992: Pre-Variscan volcanic-sedimentary succession of the central southern Góry Kaczawskie, SW Poland: Outline of geology. Annal. Societ. Geol. Pol. 62, 117-140.
• MANECKI A., 1965: The mineralogical-petrological study on the polymetallic veins near Wojcieszów (Lower Silesia). Pr. Mineral. KNM/PAN2, 7-65. Wyd. Geol., Warszawa (in Polish).
• MACHOWIAK K., 2002: Petrology and age of igneous rocks in the area of Żeleźniak Hill (Kaczawa Mts.). Unpublished Ph.D. thesis. Adam Mickiewicz University, Poznań (in Polish).
• MAJEROWICZ A., SKURZEWSKI A., 1987: Granites from the Wojcieszów region in the Kaczawa Mountains. Acta Univ. Wratisl., Prace Geol.-Mineral. 10,265-274 (in Polish).
• MIKULSKI S.Z., 1999: The gold from Radzimowice in the Kaczawa Mountains (Sudetes) — new geochemical and mineralogical data. Prz. Geol., 47,11: 999-1005 (in Polish).
• MIKULSKI S.Z., 2000: The gold in the polymetallic ores in Lower Silesia — an attempt of classification. Prz. Geol. 48,10: 911-916 (in Polish).
• NIELSEN H., 1979: Sulfur isotopes. In: Lectures in isotope geology (Ed. Jäger E. & Hunziker J.C.), Berlin-Heidelberg-New York: 283-312, Springer-Verlag.
• OBERC J., 1966: The Sudetes evolution in the light of geosyncline theory. Prace Inst. Geol.: 1-47 (in Polish, English summary).
• OHMOTO H., 1986: Stable isotope geochemistry of ore deposits: stable isotopes in high temperature geological processes. Rev. in Mineral. 16: 491-559.
• PAULO A., SALAMON W., 1974: A contribution to the "Stara Góra" polymetallic deposit knowledge. Kwart. Geol. 18: 266-274 (in Polish, English summary).
• ROBINSON B.W., KUSAKABE M., 1975: Quantitative preparation of sulphur dioxide for 34S/32S analyses, from sulphides by combustion with cuprous oxide. Anal. Client. 47, 7: 38-56.
• SYLWESTRZAK H., WOŁKOWICZ K., 1985: The new assemblage of Sn-W-Mo minerals from Stara Góra (Lower Silesia) and its genetic significance. Prz. Geol. 2: 73-75 (in Polish).
• TEISSEYRE H., SMULIKOWSKI К., OBERC J., 1957: The regional geology of Poland, V. Ill, No. I, Sudetes. PTG Kraków, 300 pp (in Polish).
• UREY H. C., 1947: The thermodynamic properties of isotopic substances. J. Chem. Soc. 562 pp.
• ZIMNOCH E., 1965: The ore minerals of the Stara Góra deposit in the light of new data. Bini. Uniw. War. 5: 3-38 (in Polish).