An unusual fraction of heavy minerals from the Lower Carboniferous of Western Pomerania (NW Poland)

• Autorzy: Godyń K. , Muszyński M.

Warianty tytułu

PL

Niezwykła frakcja minerałów ciężkich z dolnego karbonu Pomorza Zachodniego (NW Polska)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The fraction of heavy minerals, separated out of the Lower Carboniferous, volcanogenic lithic wacke (Brda-2 borehole, 2208.5 m, NW Poland) was studied using optical microscopy, SEM/EDS, XRD and IR. This fraction, making up as much as 4.7 wt.% of the 0.49-0.03 mm grain fraction, is composed of pseudorutile, anatase, brookite, rutile, pyrite, phosphate bioclasts and microconcretions (?), zircon, apatite, traces of biotite and tourmaline. Opaque minerals, particularly oxides of Fe and Ti (with dominating pseudorutile) representing pseudomorphoses after ilmenite, strongly prevail. Most of the heavy minerals originated on a not so distant land by weathering of volcanites of the rhyolite-dacitetrachydacite type and - probably - also of those poorer in silica. Pseudorutile, the characteristic component of the fraction studied, originated as a result of supergene alterations of ilmenite in a hot and humid climate, either directly in volcanites or after deposition of ilmenite in a beach environment. As pseudorutile is metastable, it could have been preserved due to relatively fast burial in the sediment and reducing and neutral or slightly alkaline conditions during its diagenesis. Pseudorutile, which is a common mineral in contemporary beach sand deposits of “ilmenite” in tropics, has not been described so far in the rocks of Poland.

PL

Przeprowadzono badania: mikroskopowe (w świetle przechodzącym i odbitym), SEM/EDS, XRD, IR frakcji minerałów ciężkich wydzielonej z dolnokarbońskiej, wulkanogenicznej waki litycznej (Tab. 1) z odwiertu Brda-2 (NW Polska) z głębokości 2208,5 m (Fig. 1). Frakcja ta stanowi aż 4,7 % wag. frakcji ziarnowej 0,49-0,03 mm. Stwierdzono w niej obecność: pseudorutylu (Fe2 3+Ti3O9), anatazu, brookitu, rutylu, pirytu, fosforanowych bioklastów i mikrokonkrecji (?), cyrkonu, apatytu oraz śladowych ilości biotytu i turmalinu (Tab. 2, 3, Fig. 4, 5). Zdecydowanie dominują minerały rudne (Tab. 2), a wśród nich tlenki Fe i Ti (z przeważającym pseudorutylem) - stanowiące głównie pseudomorfozy po ilmenicie (Fig. 2 A-C, 3 A-C). Fosforan bioklastów i nielicznych mikrokonkrecji (?) (Fig. 2 F) ma naturę apatytu fluorowego, zawierającego ponadto podstawienia głównie OH - i CO3 2- w strukturze (Tab. 4, Fig. 5). Większość minerałów ciężkich frakcji (tlenki Fe i Ti, cyrkon, apatyt, biotyt) pochodzi ze zwietrzałych na niezbyt odległym lądzie wulkanitów grupy ryolit-dacyt-trachydacyt, a być może także (ze względu na znaczny udział tlenków Fe i Ti) – skał typu diabazów i/lub lamprofirów? Charakterystyczny składnik badanej frakcji - pseudorutyl, powstał w wyniku supergenicznego wietrzenia ilmenitu, w gorącym i wilgotnym klimacie. Mogło to nastąpić jeszcze w skałach macierzystych lub dopiero po jego z nich uwolnieniu, przetransportowaniu i zdeponowaniu w środowisku plażowym. Zachowanie tej metastabilnej fazy umożliwiło stosunkowo szybkie pogrzebanie w osadzie oraz redukcyjne i obojętne lub lekko alkaliczne warunki panujące podczas diagenezy. Pseudorutyl, który pospolicie występuje we współczesnych plażowych złożach “ilmenitu” w tropikalnych strefach Świata, nie był dotychczas notowany w skałach Polski.

Słowa kluczowe

EN

pseudorutile; heavy minerals; volcanogenic lithic wacke; Lower Carboniferous; Western Pomerania; NW Poland

PL

minerały ciężkie; karbon; Pomorze Zachodnie; Polska

• Wydawca: Mineralogical Society of Poland
• Czasopismo: Mineralogia
• Rocznik: 2002
• Tom: Vol. 33, iss. 1
• Strony: 35--52
• Opis fizyczny: Bibliogr. [27] poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Godyń K.

• University of Mining and Metallurgy, Faculty of Geology, Geophysics and Environmental Protection, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Muszyński M.

• University of Mining and Metallurgy, Faculty of Geology, Geophysics and Environmental Protection, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• BHATNAGER V.M., 1968: Infrared spectra of mineral apatites. Bull.Soc. Franę. Miner., Cristalogr.91,90-91.
• BIERNACKA J., 1999: Diageneza serii wulkanoklastyczno-węglanowej dolnego karbonu (formacja z Chmielna) z Pomorza Zachodniego. Ph. D. thesis (manuscript, in Polish, 111 pp), A. Mickiewicz University, Institute of Geology, Poznań.
• BROTHY G.P., NASH T.J., 1968: Compositional, infrared and X-ray analysis of fossil bone. Amer. Miner. 53, 445-454.
• CAVARRETTA G., MOTTANA A., 1981: Cesanite, Са2№з[(ОН)(5О4)з], a sulphate isotypic to apatite, from the Cesano geothermal field (Latium, Italy). Miner. Mag. 44,269-273.
• COMODI P, LIU Y, STOPPA F, WOOLLEY A.R., 1999: A multi-method analysis of Si-, S- and REE-rich apatite from a new find of Kalsilite-bearing leucitite (Abruzzi, Italy). Miner. Mag. 63, 661-672.
• FARMER V.C. (ed.), 1974: The infrared spectra of minerals. Mineralogical Society. London.
• FROST M.T., GREY I.E., HARROWFIELD I.R., MASON K., 1983: The dependence of alumina and silica contents on the extent of alteration of weathered ilmenites from Western Australia. Miner. Magaz. 47, 201-208.
• GREY I.E., REID A.F., 1975: The structure of pseudorutile and its role in the natural alteration of ilmenite. Amer Miner. 60,898-906.
• GREY I. E., WATTS J.A., BAYLISS P., 1994: Mineralogical nomenclature: pseudorutile revalidated and neotype given. Miner. Mag. 58,597-600.
• GULDBRANDSEN R.A., KRAMER J.R., BESTY L.B., MAYS R.E., 1966: Carbonate-bearing apatite from Faraday Township, Ontario, Canada. Amer. Miner. 51, 819-824.
• HARADA К., NAGASHIMA К., NAKAO Kv KATO А., 1971: Hydroxylellestadite, a new apatite from Chichibu mine, Saitama Prefecture, Japan. Amer. Miner. 56,1507-1518.
• HEFLIK W., MUSZYŃSKI M., 1973: Diabazy z wiercenia Kurowo-2 koło Koszalina. Kwart. Geol. 17, 3, 431-437.
• HEFLIK W., MUSZYŃSKI M., 1976: Apatite from diabases penetrated by the borehole Kurowo-2 near Koszalin (West Pomerania). Miner. Polon. 7,2, 79-84.
• LIPIEC M., MATYJA H., 1998: Architektura depozycyjna basenu dolnokarbońskiego na obszarze pomorskim. Pr. Państw. Inst. Geol. 165,101-112.
• MATYJA H., TURNAU E., ŻBIKOWSKA B., 2000: Lower Carboniferous (Missisipian) stratigraphy of northwestern Poland: conodont, miospore and ostracod zones compared. Ann. Soc. Geol. Polon. 70, 193-217.
• MUSIAŁ J., MUSZYŃSKI M., 1996: Ciemne, andezytopodobne wulkanity z Zalasu k. Krakowa. Przegl. Geol. 44,8, 809-812.
• MUSZYŃSKI M., 1975: Minerały ciężkie w utworach karbońskich północno-zachodniej Polski. Spraw. Pos. Kom. Nauk. O/PAN w Krakowie, I-VI1974,18,1,220-223.
• MUSZYŃSKI M., 1976: Charakterystyka mineralogiczno-petrograficzna karbońskich skał osadowych niecki pomorskiej (okolice Bobolic). Pr. Miner. PAN 48,1-67.
• MUSZYŃSKI A., BIERNACKA J., LORENC S., PROT AS A., URBANEK Z., WOJEWODA J., 1996: Petrologia i środowisko sedymentacji dolnokarbońskich utworów wulkanicznych w rejonie Dygowa i Kłanina (Strefa Koszalin-Chojnice). Geologos 1,93-126.
• MUSZYŃSKI M., GODYŃ K., GÓRNIAK K., PROTAS A., RATAJCZAK T., GAWEŁ A., SZYDLAK T., 2001: Heavy mineral assemblages in selected profiles of the Lower Carboniferous of Western Pomerania. Miner. Soc. Pol.-Spec. Pap. 18,138-143.
• MÜCKE A., BHADRA CHAUDHURI J.N., 1991: The continuous alteration of ilmenite through pseudorutile to leucoxene. Ore Geol. Rev. 6,25-44.
• PENDIAS H., RYKA W., 1974: Magmowe skały zasadowe środkowej części Pomorza Zachodniego. Kwart. Geol. 18,1,1-16.
• PETTIJOHN F. J., POTTER P. E., SIEVER R„ 1972: Sand and sandstone. Springer-Verlag.
• SMIRNOW W. I., 1986: Geologia złóż kopalin użytecznych. Wyd. Geol., Warszawa 1986.
• ŚRODOŃ J., 1976: Mixed-layer smectite/illites in the bentonites and tonsteins of the Upper Silesian Coal Basin. Pr. Miner. 49,1-84.
• TEUFER G., TEMPLE A.K., 1966: Pseudorutile — a new mineral intermediate between ilmenite and rutile in the natural alteration of ilmenite. Nature 211,179-181.
• WORTH M.J., JONES M.P.,1980: X-ray diffraction and magnetic studies of altered ilmenite and pseudorutile. Miner. Mag. 43,659-663