Pilotażowe badania pierwiastków ziem rzadkich w strefie kontaktu bloku małopolskiego z blokiem górnośląskim

• Autorzy: Mikulski S. Z. , Markowiak M. , Sadłowska K. , Chmielewski A. , Zieliński G.

Warianty tytułu

EN

Pilot studies of rare earths in the contact zone of the Małopolska Block with the Upper Silesia Block

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki pilotażowych badań prospekcyjnych przeprowadzonych za pomocą przenośnego spektro­metru XRF Delta 50 Premium firmy Olympus na rdzeniach wiertniczych ze strefy kontaktu bloku małopolskiego z blokiem górnośląskim. Wykonano kilkaset pomiarów koncentracji La, Ce i innych pierwiastków śladowych w wytypowanych archiwalnych otworach ze stref perspektywicznych dla wystąpień mineralizacji Mo–Cu–W. Maksymalne pomierzone spektrometrem terenowym zawartości dla La i Ce stwierdzono w otworze Ko-4 (interwał głęb. 450–550 m), wyniosły one odpowiednio ok. 400 i ok. 600 ppm. W innych otworach wiertniczych (Pz-36, RK-2 i Cianowice-2) w interwałach głębokości (ok. 400–1300 m) pomierzone maksymalne zawartości dla La i Ce były ok. dwukrotnie niższe niż w otworze Ko-4. W przeprowadzonych pracach analitycznych stwierdzono lokalnie współzależność w występowaniu LREE z Ba, Sr, Y, czy Th. Najciekawsze pod tym względem próbki zbadano metodą ICP-MS oraz przy użyciu mikrosondy elektronowej CAMECA SX-100. Suma REE (ICP-MS) dla czterech najbardziej wzbogaconych w te pierwiastki próbek wyniosła od ok. 0,02 do ok. 0,1%. Sumy REE dla zbadanych próbek znormalizowane do zawartości w górnej skorupie kontynentalnej są niskie (zakres 1–10). Najwyższe koncentracje REE w próbkach brekcji hydrotermalnej z otworu Ko-4 (głęb. ok. 500 m) osiągają dla Ce (305,1 ppm), Nd (266,9 ppm), La (258 ppm) oraz Sm (31,3 ppm). Pozostałe REE mają niskie koncentracje. Jest to wyraźnie widoczne na znormalizowanych wykresach logarytmicznych koncentracji REE w stosunku do zawartości w chondrycie oraz w stosunku do ich zawartości w górnej skorupie kontynentalnej. Charakterystyczny jest brak ujemnej anomalii Eu na przedstawionych w artykule wykresach. W badaniach w mikroobszarze, poza niezidentyfikowanymi minerałami z grupy bezwodnych fosforanów wzbogaconych w REE (głównie Ce, La, Nd) oraz monacyt, ­zidentyfikowano najprawdopodobniej calcioancylit-(Ce), synchisyt-(Ce) oraz bastnäsyt i cyrkon. Forma oraz skład przejawów mineralizacji REE wskazują wyraźnie na hydrotermalny charakter. REE uległy w procesie hydrotermalnym redepozycji i koncentracji w strefach brekcji i spękań tektonicznych oraz w skałach zmienionych metasomatycznie. Przedstawione w artykule koncentracje REE mają jedynie charakter wskaźnikowy i są znacznie niższe niż najciekawsze, występujące w innych jednostkach geologicznych w Polsce, analizowane w ramach wykonanego projektu badawczego i opisane w osobnych artykułach.

EN

The paper presents the results of a pilot prospecting study on archived drill cores from boreholes in the contact zone of the Małopolska Block with the Upper Silesia Block, with a use of a Portable XRF spectrometer Delta 50 Premium (Olympus). A few hundred measurements of concentrations of La, Ce and other trace elements were made in selected boreholes from the prospective zones for the occurrence of Mo–Cu–W ore mineralization. The maximum content for La (400 ppm) and Ce (600 ppm) measured by the Portable spectrometer has been found in the Ko-4 borehole (depth interval 450–550 m). In the depth interval of ca. 400–1300 in the other boreholes (Pz-36, RK-2 and Cianowice-2), the maximum La and Ce contents were approximately twice lower than in the Ko-4. The study also shows an interdependence of the occurrence of LREE with Sr, Y or Th. The most interesting samples were additionally analyzed by ICP-MS and electron microprobe (CAMECA SX-100). The sum of REE (ICP-MS) in four samples that reveal the highest contents of these elements varied from ca. 0.02 to 0.1%. Total REE contents for samples normalized to the upper continental crust are low (1–10). The highest REE concentrations in samples of hydrothermal breccia were found in the Ko-4 borehole (depth ca. 500 m). They reach for the Ce (305.1 ppm), Nd (266.9 ppm), La (258 ppm) and Sm (31.3 ppm). Other REE occur at low concentrations. This is clearly visible on the standard logarithmic charts of REE concentration in relation to their content in chondrite and in the upper part of the continental crust. Characteristic is the lack of negative Eu anomaly on both charts. In the microprobe study, calcioancylite-(Ce), synchysite-(Ce) as well as bastnäsite and zircon were also detected in addition to the unidentified minerals from the anhydrous phosphate group enriched with REE (mainly Ce, La, and Nd) and monazite. The form and composition of the REE mineralization indicate clearly that it is of hydrothermal nature. During hydrothermal processes, REE underwent redeposition and concentrated within breccia and tectonic zones in the metasomatic changed rocks. The data on REE concentrations, presented in this paper, are only of indicative significance. The REE contents are much lower than the most interesting results obtained within the framework of research projects carried out in other geological units in Poland and published in separate papers.

Słowa kluczowe

PL

pierwiastki ziem rzadkich; magmatyzm waryscyjski; blok małopolski; blok górnośląski

EN

rare earth elements (REE); Variscan magmatism; Małopolska Block; Upper Silesia Block

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 465
• Strony: 77--98
• Opis fizyczny: Bibliogr. 65 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Mikulski S. Z.

• Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Rakowiecka 4

autor

Markowiak M.

• Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, Oddział Górnośląski, ul. Królowej Jadwigi 1, 41-200 Sosnowiec

autor

Sadłowska K.

• Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Rakowiecka 4

autor

Chmielewski A.

• Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Rakowiecka 4

autor

Zieliński G.

• Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Rakowiecka 4

Bibliografia

• [1] BRAŃSKI P., MIKULSKI S.Z., 2016 — Rare earth elements distribution in fine-grained deposits from the uppermost Triassic and Lower Jurassic of the Polish Basin: provenance and weathering in the source area (preliminary results). Geol. Quart., 60, 2: 441–450. DOI: http://dx.doi.org/10.7306/gq.1288.
• [2] BUKOWY S., CEBULAK S., 1964 — Nowe dane o magmatyzmie antyklinorium śląsko-krakowskiego. Biul. Inst. Geol., 184: 41–94.
• 3] BUŁA Z. (red.), 2002 — Atlas geologiczny paleozoiku bez permu w strefie kontaktu bloków górnośląskiego i małopolskiego. Państw. Inst. Geol., Warszawa.
• [4] BUŁA Z., ŻABA J., 2005 – Pozycja tektoniczna Górnośląskiego Zagłębia Węglowego na tle prekambryjskiego i dolnopaleozoicznego podłoża. Przew. 76 Zjazdu PTG: 14–42.
• [5] CHAKHMOURADIAN A. R., WALL F., 2012 — Rare Earth Elements: Minerals, Mines, Magnets (and More). Elements, 8, 5: 333–340.
• [6] DUCZMAL-CZERNIKIEWICZ, A., 2012 — Pierwiastki ziem rzadkich w wybranych złożach surowców ilastych Niżu Polskiego (neogen). Biul. Państw. Inst. Geol., 448: 419–430.
• [7] EKIERT F., 1971 — Budowa geologiczna podpermskiego podłoża północno-wschodniego obrzeżenia GZW. Pr. Inst. Geol. 66: 5–77.
• [8] GALOS K., NIEĆ M., RADWANEK-BĄK B., SMAKOWSKI T., SZAMAŁEK K., 2012 — Bezpieczeństwo surowcowe Polski w Unii Europejskiej i na Świecie. Biul. Państw. Inst. Geol., 452: 43–52.
• [9] HAAS J.R., SHOCK E.L., SASSANI D.C., 1995 — Rare earth elements in hydrothermal systems: Estimates of standard partial molar thermodynamic properties of aqueous complexes of the rare earth elements at high pressures and temperatures. Geochimica et Cosmochimica Acta, 59: 4329–4350.
• [10] HARAŃCZYK C., 1978 — Krakowska paleozoiczna prowincja tellurkowa. Prz. Geol., 6: 337–343.
• [11] HARAŃCZYK C., 1979 — Metallogenic evolution of the Silesia-Cracow region. Pr. Inst. Geol., 95: 109–132.
• [12] HARAŃCZYK C., 1983 — Paragenezy mineralne w złożach krakowidów i ich pokrywy. Rocz. PTGeol., 53, 1–4: 91–126.
• [13] HATCH G.P. 2012 — Dynamics in the global market for rare earths. Elements, 8, 5: 341–346.
• [14] JACHOWICZ M., ŻELAŹNIEWICZ A., BUŁA Z., BOBIŃSKI W., HABRYN R., MARKOWIAK M., ŻABA J., 2002 — Geneza i pozycja stratygraficzna podkambryjskich i podordowickich anchimetamorficznych skał w południowej Polsce – przedpole orogenu neoproterozoicznego? Narod. Arch. Geol. PIG-PIB, Oddział Górnośląski.
• [15] KANASIEWICZ J., 1987 — Pierwiastki ziem rzadkich. Dolny Śląsk. W: Budowa geologiczna Polski. Złoża surowców mineralnych. T. VI (red. R. Osika): 369–371. Wydaw. Geol., Warszawa.
• [16] KARWOWSKI Ł., LASOŃ K., MARKIEWICZ J., TRUSZEL M., 2005 — Geochemiczno-petrologiczne przesłanki Mo–W–Cu mineralizacji typu złóż porfirowych rejonu krakowsko-lublinieckiego. Przew. 76 Zjazdu PTG: 75–79.
• [17] KOSZOWSKA A., 2005 — Mineralizacja Te w skarnie z Zawiercia. Prz. Geol., 53, 3: 257–258.
• [18] KRZEMIŃSKA E., KRZEMIŃSKI L., 2012 — Alkaliczna intruzja syenitowa Mławy a perspektywy występowania pierwiastków ziem rzadkich. Biul. Państw. Inst. Geol., 448: 401–408.
• [19] KYNICKY J., SMITH M.P., Xu, C., 2012 — Diversity of Rare Earth Deposits: The Key Example of China. Elements, 8, 5: 361–367.
• [20] LASOŃ K., 2003 — Geochemia molibdenowo-wolframowego złoża porfirowego Myszków. Biul. Państw. Inst. Geol., 405: 87–108.
• [21] MARIANO A.N., MARIANO A., 2012 — Rare earth mining and exploration in North America. Elements, 8, 5: 369–376.
• [22] MARKIEWICZ J., 1998 — Petrografia strefy apikalnej granitoidów mrzygłodzkich. Biul. Państw. Inst. Geol., 382: 5–29.
• [23] MARKOWIAK M., 2012 — Przejawy mineralizacji kruszcowej w utworach ediakaru nawierconych otworem Cianowice-2. Biul. Państw. Inst. Geol., 448, 2: 345–358.
• [24] MARKOWIAK M., 2014 — Przejawy mineralizacji kruszcowej w skałach nawierconych otworami Trojanowice 2 i Cianowice 2. Biul. Państw. Inst. Geol., 459: 83–92.
• [25] MARKOWIAK M., 2015 — Charakterystyka mineralizacji kruszcowej na tle przeobrażeń termiczno-metasomatycznych skał w rejonie Żarek–Kotowic. Pr. Państw. Inst. Geol., 203: 1–74.
• [26] MARKOWIAK M., OSZCZEPALSKI S., MIKULSKI S.Z., 2009 — Porfirowa mineralizacja Mo-Cu-W w prekambryjsko-paleozoicznych utworach strefy kontaktu bloków górnośląskiego i małopolskiego. Prz. Geol., 57, 4: 308.
• [27] MARKOWIAK M., PIEKARSKI K., ŚLÓSARZ J., HABRYN R., MARKIEWICZ J., TRUSZEL M., LASOŃ K., JURA D., BADERA J., 1994 — Wyniki badań geologicznych i złożowych paleozoicznego podłoża w obszarze Myszków-Mrzygłód. Przew. 65 Zjazdu PTG, Pr. Nauk. UŚl., 1431: 173–217.
• [28] McDONOUGH W.F., SUN S.S., 1995 — Composition of the Earth. Chem. Geol., 120: 223–253.
• [29] MIGDISOV A.A. WILLIAMS-JONES A.E., WAGNER T., 2009 — An experimental study of the solubility and speciation of rare earth elements (III) in fluoride- and chloride-bearing aqueous solutions at temperatures up to 300 ºC. Geochim. et Cosmochim. Acta, 73: 7087–7109.
• [30] MIKULSKI S.Z., MARKOWIAK M., 2011 — Gold occurrence in the contact of the Małopolska and Upper Silesia blocks southern Poland. Gold in Poland. AM Monograph, 2:307–317.
• [31] MIKULSKI S.Z., STEIN H.J., 2012 — Wiek molibdenitów w Polsce w świetle badań izotopowych Re-Os. Biul. Państw. Inst. Geol., 452: 199–216.
• [32] MIKULSKI S.Z., KRAMARSKA R., ZIELIŃSKI G., 2016 — Rare earth elements pilot studies of the Baltic marine sands enriched in heavy minerals (złożone do Gosp. Sur. Miner. – Miner. Resources Managment, 32.).
• [33] MIKULSKI S.Z., MARKOWIAK M., OSZCZEPALSKI S., 2008 — Złoto w żyłach kwarcowo-siarczkowych z wiercenia DB-4 (rejon Doliny Będkowskiej, południowa Polska). Biul. Państw. Inst. Geol., 429: 99–112.
• [34] MIKULSKI S.Z., MARKOWIAK M., ZIELIŃSKI G., GIRO L., 2015 — Nowe dane o mineralizacji tellurowo-bizmutowej z rejonu Myszkowa i Mysłowa, strefa kontaktu bloku małopolskiego z blokiem górnośląskim. Biul. Państw. Inst. Geol., 465: 99–122.
• [35] MIKULSKI S.Z., OSZCZEPALSKI S., MARKOWIAK M., 2012 — Występowanie i zasoby perspektywiczne rud molibdenu i wolframu w Polsce. Biul. Państw. Inst. Geol., 448, 2: 297–314.
• [36] MIKULSKI S.Z., MARKOWIAK M., OSZCZEPALSKI S., STARNAWSKA E., GIRO L., 2009 — Nowe dane o mineralizacji tellurkowej z obszaru kontaktu bloków górnośląskiego i małopolskiego. Prz. Geol., 57, 4: 310.
• [37] MIKULSKI S.Z., OSZCZEPALSKI S., BRAŃSKI P., KOZDRÓJ W., MARKOWIAK M., KRAMARSKA R., CHMIELEWSKI A., SADŁOWSKA K., DAMRAT M., 2014 — Weryfikacja stanu wiedzy o mineralizacji metalami ziem rzadkich (REE) wraz z pilotażową oceną ich perspektyw złożowych w Polsce z wyłączeniem obszaru kratonu wschodnioeuropejskiego. Narod. Arch. Geol. PIG-PIB, Warszawa.
• [38] MOSS R.L., TZIMAS E., KARA H., WILLIS P., KOOROSHY J., 2011 — Critical Metals in Strategic Energy Technologies Appendices, Assessing Rare Metals as supply-chain bottlenecks in Low-Carbon Energy Technologies. JRC (Joint research Center) European Commission.
• [39] MUSZYŃSKI M., 1991 — Żyły mineralne w skałach poddewońskiego podłoża monokliny śląsko-krakowskiej. Zesz. Nauk. AGH, Geologia, 52: 1–129.
• [40] NAWROCKI J., KRZEMIŃSKI L., PAŃCZYK M., 2010 — 40Ar-39Ar ages of selected rocks and minerals from the Kraków-Lubliniec Fault Zone, and their relation to the Paleozoic structural evolution of the Małopolska and Brunovistulian terranes (S Poland). Geol. Quart., 54, 3: 289–300.
• [41] OSZCZEPALSKI S., CHMIELEWSKI A., MIKULSKI S.Z., 2016 — Rare earth elements in the Kupferschiefer series of SW Poland. Geol. Quart., 60, 4.
• [42] OSZCZEPALSKI S., MARKOWIAK M., MIKULSKI S.Z., LASOŃ K., BUŁA Z., HABRYN R., 2010 — Porfirowa mineralizacja Mo–Cu–W w prekambryjsko-paleozoicznych utworach – analiza prognostyczna strefy kontaktu bloków górnośląskiego i małopolskiego. Biul. Państw. Inst. Geol., 429: 339–354.
• [43] OSZCZEPALSKI S., MARKOWIAK M., BUŁA Z., LASOŃ K., MIKULSKI S., HABRYN R., TRUSZEL M., SIKORA R., WOŹNIAK P., MUCHA J., WASILEWSKA M., KARWOWSKI Ł., MARKIEWICZ J., WOJCIECHOWSKI A., URBAŃSKI P., SATERNUS A., CUDAK J., BRAŃSKI P., 2008 — Prognoza złożowa podłoża paleozoiczno-prekambryjskiego NE obrzeżenia GZW. Narod. Arch. Geol., Warszawa.
• [44] PAULO A., 1993 — Dlaczego nie należy poszukiwać złóż rud niobu i pierwiastków ziem rzadkich w Polsce? Pol. Tow. Mineral., Pr. Spec., 3: 55–77.
• [45] PAULO A., 1999 — Pierwiastki ziem rzadkich pod koniec XX wieku. Prz. Geol., 47, 1: 34–41.
• [46] PAULO A., KRZAK M., 2015 — Pierwiastki ziem rzadkich. Metale rzadkie. Wydaw. AGH, Kraków.
• [47] PAŃCZYK M., BAZARNIK J., GIRO L., 2015 — Możliwości identyfikacji pierwiastków ziem rzadkich za pomocą podręcznego spektrometru XRF w rdzeniach wiertniczych z syenitowego masywu Ełku (otwór Ełk IG 3, NE Polska) Biul. Państw. Inst. Geol., 465: 123–130.
• [48] PAŃCZYK M., MARKOWIAK M., ZIELIŃSKI G., GIRO L., 2012 — Mineralizacja kruszcowa w obrębie zmetasomatyzowanej intruzji magmowej w rejonie Koziegłów (blok górnośląski). Biul. Państw. Inst. Geol., 448, 2: 359–370.
• [49] PIEKARSKI K., 1994 — Pozycja strukturalna i budowa złoża rud molibdenowo-wolframowo-miedziowych Myszków. Przew. 65 Zjazdu PTG, Pr. Nauk. UŚl., 1431: 58–68.
• [50] PIEKARSKI K., 1995 — Geologic setting and ore mineralization characteristics of the Myszków area (Poland). Geol. Quart., 39, 1: 31–42.
• [51] PIEKARSKI K., GAJOWIEC B., HABRYN R., KARWASIECKA M., KURBIEL H., ŁUSZCZKIEWICZ A., MARKIEWICZ J., MARKOWIAK M., SIEMIŃSKI A., STĘPNIEWSKI M., TRUSZEL M., 1993 — Dokumentacja geologiczna złoża rud molibdenowo-wolframowo-miedziowych Myszków w kategorii C2. Narod. Arch. Geol. PIG-PIB, Oddział Górnośląski.
• [52] PODEMSKI M. (red.), 2001 — Palaeozoic porphyry molybdenum-tungsten deposit in the Myszków area, southern Poland. Pol. Geol. Inst. Sp. Papers, 6: 1–87.
• [53] RADWANEK-BĄK B., 2011 — Zasoby kopalin Polski w aspekcie oceny surowców krytycznych Unii Europejskiej. Gosp. Sur. Miner. – Miner. Resources Management, 27, 1: 5–19.
• [54] SAWŁOWICZ, Z., 2013 — REE and their relevance to the development of the Kupferschiefer copper deposit in Poland. Ore Geol. Rev., 55: 176–186.
• [55] SIATA E., (red.) 2007 — Dokumentacja geologiczna złoża rud molibdenowo-wolframowo-miedziowych w Myszkowie w kategorii C2. Narod. Arch. Geol. PIG-PIB, Warszawa.
• [56] SKRZYPEK, S.J., PRZYBYŁOWICZ, K., (red.). 2011 — Inżynieria metali i ich stopów. Wydaw. AGH, Kraków.
• [57] SMAKOWSKI T., 2011 — Surowce mineralne – krytyczne czy deficytowe dla gospodarki UE i Polski. Zesz. Nauk. IGSMiE PAN, 81: 59–68.
• [58] STEIN H.J., MARKOWIAK M., MIKULSKI S.Z., 2005 — Metamorphic to magmatic transition captured at the Myszków Mo-W deposit, southern Poland. Mineral Deposit Research: Meeting the Global Challenge (red. J. Mao, F.P. Bierlein): 833–836. Springer.
• [59] ŚLÓSARZ J., 1994 — Charakterystyka mineralogiczna okruszcowania Cu-Mo-W. Przew. 65 Zjazdu PTG, Pr. Nauk. UŚl., 1431: 196–202.
• [60] TRUSZEL M., KARWOWSKI Ł., LASOŃ K., MARKIEWICZ J., ŻABA J., 2006 — Magmatyzm i metamorfizm strefy tektonicznej Kraków-Lubliniec jako przesłanki występowania złóż polimetalicznych. Biul. Państw. Inst. Geol., 418: 55–103.
• [61] WEDEPOHL K.H., 1995 — The composition of the continental crust. Geochim. et Cosmochim. Acta, 59: 1217–1239.
• [62] WILLIAMS-JONES A.E., MIGDISOV A.A., SAMSON I.M., 2012 — Hydrothermal mobilization of the rare earth elements – a tale of “Ceria” and “Yttria”. Elements, 8, 5: 355–360.
• [63] ZHARIKOV V.A., RUSINOV V.L., MARAKUSHEV A.A. i in., 1998 — Metasomatism and metasomatic rocks. Nauchnyi Mir, Moscow [in Russian].
• [64] ŻABA J., 1999 — Ewolucja strukturalna utworów dolnopaleozoicznych w strefie granicznej bloków górnośląskiego i małopolskiego. Pr. Państw. Inst. Geol. 166: 1–162.
• [65] ŻELAŹNIEWICZ A., PAŃCZYK M., NAWROCKI J., FANNING M., 2008 — A Carboniferous / Permian, calc-alcaline, I-type granodiorite from the Małopolska Block, Southern Poland: implications from geochemical and U-Pb zircon age data. Geol. Quart., 52, 4: 301–308.