Wiek mineralizacji kruszcowej w analizie dojrzałości materii organicznej łupku miedzionośnego i jego powiązanie z tektoniką południowej części monokliny przedsudeckiej

• Autorzy: Kosakowski P. , Markiewicz A. , Kotarba M. J. , Oszczepalski S. , Więcław D.

Warianty tytułu

EN

The timing of ore mineralization based on thermal maturity modelling of Kupferschiefer strata and its relation to tectonics of southern part of the Fore-Sudetic Monocline (SW Poland)

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Dotychczasowe oceny czasu powstania okruszcowania łupku miedzionośnego prezentowane w literaturze datują ten proces w szerokim przedziale stratygraficznym. Badania paleomagnetyczne hematytu, datowania illitu czy badania izotopowe thucholitu i ołowiu umiejscawiały mineralizację miedziową w przedziale od późnego permu-wczesnego triasu aż po kredę. W celu uściślenia wieku mineralizacji kruszcowej w powiązaniu z wynikami badań materiału organicznego, wykonano modelowania numeryczne ewolucji dojrzałości materii organicznej. W modelowaniach tych wykorzystano zjawisko nieodwracalności zmian termicznych materii organicznej. Modelowania numeryczne BasinMod wykazały, że materia organiczna łupku miedzionośnego uzyskała dojrzałość termiczną w przedziale niskotemperaturowych przemian termogenicznych "okna ropnego" (0,5-1,3% Rr, tj. w zakresie temperatur 90-170 stopni Celsjusza) w triasie środkowym i górnym. Późnojurajskie i późnokredowe pogrążenie poziomu łupku miedzionośnego nie przyniosło istotnego wzrostu dojrzałości termicznej materii organicznej. Procesy cieplne, związane z dopływem płynów hydrotermalnych powodujące zmiany w strukturze materii organicznej, były również odpowiedzialne za mineralizację kruszcową łupku miedzionośnego w triasie środkowym, a szczególnie triasie górnym w południowej części monokliny przedsudeckiej.

EN

The timing of Kupferschiefer ore mineralization with respect to stratigraphy is a matter of broad debate in the literature. The paleomagnetic dating of hematite, K-Ar ages of diagenetic illite, as well as the age of thucholite and metallic lead place the ore mineralization within the time frame of Late Permian to Early Triassic untill the Cretaceous period. To resolve the controversy about timing of ore formation with respect to organic matter alteration, the maturity of organic matter was numerically modelled, based on an irreversibility of its thermal transformation. The maturity analyses using BasinMod numerical modelling indicated that the Kupferschiefer organic matter was thermally mature within the low-temperature thermogenic processes (0.5 to 1.3% Rr, i.e. 90 to 170 degrees of Celsius) in the Middle to Upper Triassic stratigraphic interval. The Late Cretaceous lowering of the Kupferschiefer strata did not cause a significant increase in the maturity of organic matter. Heat transfer, connected with inflow of hydrothermal fluids causing of changes within the organic matter, was also responsible for ore mineralization of Kupferschiefer strata in about Middle to Late Triassic in the southern part of the Fore-Sudetic Monocline.

Słowa kluczowe

PL

łupek miedzionośny; materia organiczna; reżim tektoniczny; modelowania dojrzałościowe; czas okruszcowania; monoklina przedsudecka

EN

Kupferschiefer; organic matter; tectonic regime; maturity modelling; time of mineralization; Fore Sudetic Monocline

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego
• Rocznik: 2007
• Tom: nr 423
• Strony: 139--150
• Opis fizyczny: Bibliogr. 73 poz., rys.

Twórcy

autor

Kosakowski P.

• Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska, Akademia Górniczo-Hutnicza, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Markiewicz A.

• KGHM CUPRUM sp. z o.o. CBR, pl. Jana Pawła nr 1, 50–136 Wrocław

autor

Kotarba M. J.

• Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska, Akademia Górniczo-Hutnicza, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Oszczepalski S.

• Państwowy Instytut Geologiczny, Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa

autor

Więcław D.

• Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska, Akademia Górniczo-Hutnicza, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• ALEKSANDROWSKI P., 1995 - Rola wielkoskalowych przemieszczeń przesuwczych w ukształtowaniu waryscyjskiej struktury Sudetów. Prz. Geol., 43: 745-753.
• BASINMOD/TM 1-D REFERENCE MANUAL, 2000 - Platte River Association, Boulder, Colorado.
• BECHTEL A., GRATZER R., PUTTMANN W., OSZCZEPALSKI S., 2000 - Geochemical and isotopic composition of organic matter in the Kupferschiefer of the Polish Zechstein basin: relation to maturity and base metal mineralization. Int. J. Earth Sci. 89: 72-89.
• BECHTEL A., GRATZER R., PUTTMANN W., OSZCZEPALSKI S., 2001 Variable alteration of organic matter in relation to metal zoning at the Rote Faule front (Lubin–Sieroszowice mining district, SW Poland). Org. Geochem., 32: 377-395.
• BECHTEL A., GRATZER R., PUTTMANN W., OSZCZEPALSKI S., 2002 - Geochemical characteristics across the oxic/anoxic interface (Rote Faule front) within the Kupferschiefer of the Lubin-Sieroszowice mining district (SW Poland). Chem. Geol., 185, 1-2: 9-31.
• BESSE J., COURTILLOT V., 1991- Revised and synthetic apparent polar wander paths of the African, Euroasian, North American and India Plates, and true polar wander since 200 Ma. Jour. Geophys. Research., 96, B3: 4029-4050.
• BLUNDELL D.J., KARNKOWSKI P.H., ALDERTON D.H.M.. OSZCZEPALSKI S., KUCHA H., 2003 - Copper mineralization of the Polish Kupferschiefer: A proposed basement fault-fracture system of fluid flow. Econ. Geol., 98: 1487-1495.
• BURZEWSKI W., KOSAKOWSKI P., WRÓBEL M., 2005 Modelowanie procesów generowania i ekspulsji węglowodorów oraz wyznaczenie potencjału węglowodorowego i genetyczna ocena zasobów perspektywicznych ropy naftowej i gazu ziemnego. W: Algowe skały macierzyste dolomitu głównego i ich potencjał węglowodorowy jako podstawa dla genetycznej oceny zasobów ropy naftowej i gazu ziemnego w strefie Gorzowa–Międzychodu (red. M. Kotarba). Raport z realizacji projektu badawczego. Arch. BG Geonafta. Warszawa.
• CATHLES L.M., OSZCZEPALSKI S., JOWETT E.C., 1993 - Mass balance evaluation of the late diagenetic hypothesis for Kupferschiefer Cu mineralization in the Lubin basin of southwestern Poland. Econ. Geol., 88: 948-956.
• CWOJDZIŃSKI S., MŁYNARSKI S., DZIEWIŃSKA L., JÓŹWIAK W., ZIENTARA P., BAZIUK T., 1995 - GB-2A- pierwszy sejsmiczny profil głębokich badań refleksyjnych (GBS) na Dolnym Śląsku. Prz. Geol., 43: 727-738.
• DADLEZ R., MAREK S., POKORSKI J. red., 2000 - Mapa geologiczna Polski bez utworów kenozoiku, 1:1 000 000. Państw. Inst. Geol., PAE SA, Warszawa.
• DEMING D., CHAPMAN D.S., 1989 - Thermal histories and hydrocarbon generation: example from Utah-Wyoming thrust belt. Am. Ass. Petrol. Geol. Bull., 73: 1455 1471.
• DOLIGEZ B., BESSIS F., BURRUS J., UNGERER Ph., CHENET P.Y.,1986 - Integrated numerical modelling of sedimentation, heat transfer, hydrocarbon formation and fluid migration in sedimentary basin. W: Thermal modelling in sedimentary basins (red. J. Burruss): 173-195. Technip, Paris.
• DORE A.G., AUGUSTSON J.H., HERMANRUD C., STEWARD D.J., SYLTA O. red., 1993 - Basin modelling: advances and applications. NFP Spec. Publ., 3. Elsevier, Amsterdam.
• DOWNOROWICZ S., 1996-Geotermika. W: Monografia KGHM Polska Miedź S.A. (red. A. Piestrzyński): 172-176. Lubin.
• DYKSTRA J., 1987 - Compaction correction for burial history curves: application to Lopatin's method for source rock maturation determination. GeoByte, 2: 16-23.
• GRADSTEIN F.M., AGTERBERG F.P, OGG J.G., HARDENBOL J., van VEEN P., THIERRY J., HUANG Z., 1995 - Geochronology time scale and global stratigraphic correlation. SEMP Spec. Publ., 54: 95-121.
• GUTERCH A., MATERZOK R., PAJCHEL J., PERCHUĆ E.,1975 - Sejsmiczna struktura skorupy ziemskiej wzdłuż VII profilu międzynarodowego w świetle badań głębokich sondowań sejsmicznych. Prz. Geol, 23, 4: 153-163.
• JOWETT E.C., PEARCE G.W., RYDZEWSKI A., 1987 - A mid-Triassic age of the Kupferschiefer mineralization in Poland, based on revised apparent polar wander path for Europe and Russia. Jour. E. Sc., 24: 2016-2037.
• KARNKOWSKI P.H., 1999 - Origin and evolution of the Polish Rotliegend Basin. Pol. Geol. Inst., Spec. Papers, 3: 1-93.
• KARNKOWSKI P.H., 2000 - Modelowanie procesów generacji węglowodorów w utworach cechsztyńskich basenu polskiego. Prz. Geol., 48: 443-447.
• KARWASIECKA M., 2000 - Mapa wgłębnych temperatur w stropie dolomitu głównego. W: Potencjał i bilans węglowodorów z utworów dolomitu głównego basenu permskiego Polski - Blok VI (red. M. Kotarba). Raport z realizacji projektu badawczego. Arch. BG Geonafta. Warszawa.
• KŁAPCIŃSKI J., 1964 - Stratygrafia cechsztynu okolic Lubina, Sieroszowic i Wschowy (monoklina przedsudecka). Rocz. Pol. Tow. Geol., 34, 1-2: 65-93.
• KŁAPCIŃSKI J., 1971- Litologia, fauna, stratygrafia i paleogeografia permu monokliny przedsudeckiej. Geol. Sudetica, 5: 1-135.
• KŁAPCIŃSKI J., PERYT T.M., 1996 - Budowa geologiczna monokliny przedsudeckiej. W: Monografia KGHM Polska Miedź S.A. (red. A. Piestrzyński): 75-88. CBPM Cuprum, Wrocław.
• KONSTANTYNOWICZ E., 1971 - Geologia złóż rud miedzi i przejawów miedzionośnych w Polsce. W: Monografia przemysłu miedziowego w Polsce (red. E. Konstantynowicz). Wyd. Geol., Warszawa.
• KOTARBA M.J., PERYT T.M., KOSAKOWSKI P., WIĘCŁAW D., 2006 - Organic geochemistry, depositional history and hydrocarbon generation modelling of the Upper Permian Kupferschiefer and Zechstein Limestone strata in south-west Poland. Marine Petrol. Geol., 23: 371-386. ,
• KRASOŃ J., SOKOŁOWSKI J,1966-Mapa geologiczna Sudetów i obszaru przedsudeckiego, 1:500 000. Inst. Geol., Warszawa.
• KUCHA H., 1993 -Noble metals associated with organic matter, Kupferschiefer, Poland. W: Bitumens in ore deposits (red. J. Parnell i in.): 153-170. Springer Verlag, Berlin.
• KUCHA H., PAWLIKOWSKI M., 1986 - Two-brine model of the genesis of strata-bound Zechstein deposits (Kupferschiefer type), Poland. Miner. Deposita, 21: 70-80.
• KUCHA H., PRZYBYŁOWICZ W., 1999 Noble metals in organic matter and clay-organic matrices, Kupferschiefer, Poland. Econ. Geol., 94: 1137-1162.
• KWOLEK K., 2000 - Wiek ruchów tektonicznych w strefie dyslokacyjnej Poznań–Kalisz, monoklina przedsudecka. Prz. Geol., 48, 9: 804-814.
• KWOLEK K., 2003 - Analiza strefy dyslokacyjnej Poznań–Kalisz i jej związek z akumulacją gazu ziemnego w utworach czerwonego spągowca (niepublikowane). AGH, Kraków.
• MAJOROWICZ J.A., MAREK S., ZNOSKO J., 1984 - Paleogeothermal gradients by vitrinite reflectance data and their relation to the present geothermal gradient patterns of the Polish Lowland. Tectonophysics, 103: 141-156.
• MAREK S., PAJCHLOWA M. red., 1997 – Epikontynentalny perm i mezozoik w Polsce. Pr. Państw. Inst. Geol., 153.
• MARKIEWICZ A., 2002 -Ewolucja poglądów na temat tektoniki południowej części monokliny przedsudeckiej (rejon LGOM). Seminarium Geologiczne „45 rocznica odkrycia złóż rud miedzi na monoklinie przedsudeckiej" (niepublikowane). Lubin.
• MARKIEWICZ A., 2003 - Tektonika cechsztyńskiej soli kamiennej w LGOM i jej znaczenie dla działalności gospodarczej (nie- publikowane). AGH, Kraków.
• MARKIEWICZ A., 2007a - Geologiczne uwarunkowania chemizmu wód podziemnych kopalń rud miedzi KGHM P.M. S.A. W: Zmienność wskaźników hydrochemicznych wód drenażowych w kopalniach KGHM Polska Miedź S.A. (red. B. Waśniowski, A. Markiewicz, M. Kalisz, M. Mądrala, S. Cygan): 43-50. Prace KGHM CUPRUM sp. z o.o. CBR, Wrocław.
• MARKIEWICZ, 2007b - Rozpoznanie tektoniki złoża Lubin–Sieroszowice w trakcie jego zagospodarowania. Biul. Państw. Inst. Geol., 423: 151-172.
• MARKIEWICZ A., 2007c - Naskórkowa struktura południowej części monokliny przedsudeckiej a zagospodarowanie utworów najstarszej soli kamiennej Nal. Kwart. Gosp. Sur. Miner., 23, zesz. Spec. 1: 35-49. Wyd. IGSMiE PAN, Kraków.
• MARKIEWICZ A., ALEKSANDROWSKI P., CZARNECKA K., DOKTÓR S., GRANICZNY M., 1995 - Tektonika a rozkład naprężeń pierwotnych i wtórnych w obszarze ZG „Rudna". CBPM CUPRUM, Wrocław.
• MARKIEWICZ A., KALISZ M., FARBISZ J., ZACZEK S., DMYSZEWICZ K., 2006 - Badania strukturalne pokrywy permsko-mezozoicznej w trakcie zgłębiania szybu R-XI, w celu wskazania zagrożeń wodnych i geotechnicznych. Etap IIL• Model budowy geologicznej rejonu Grodowca. Prace KGHM CUPRUM sp. z o.o. CBR, Wrocław.
• MARKIEWICZ A., KALISZ M., KRZYWIEC P., WRÓBEL G., FARBISZ J., ZACZEK S., DMYSZEWICZ K., 2005 - Określenie budowy tektonicznej pokrywy permsko-mezozoicznej i piętra kenozoicznego w rejonie projektowanego szybu SW-4 w celu wskazania zagrożeń wodnych i geotechnicznych. Prace KGHM CUPRUM sp. z o.o. CBR, Wrocław.
• NAWROCKI J., 1997 - Permian to Early Triassic magnetostratigraphy from the Central European basin in Poland: Implications on regional and worldwide correlation. Earth Planet. Sci. Let., 152: 37-58.
• NOWAK G.J., 2003 - Petrologia materii organicznej rozproszonej w późnopaleozoicznych skałach osadowych południowo-zachodniej Polski. Cuprum, 29.
• NOWAK G.J., SPECZIK S., OSZCZEPALSKI S., 2001 - Petrographic composition of organic matter in the Kupferschiefer horizon of Poland. W: Mineral Deposits (red. A. Piestrzyński i in.): 67-70. Balkema, Rotterdam.
• OBERC J., 1987 - Rola bloków litosfery i ruchy przesuwcze w przedmolasowym rozwoju waryscydów na brzegach Masywu Czeskiego. Prz. Geol., 35, 6: 290-299.
• OSZCZEPALSKI S., 1989 - Kupferschiefer in southwestern Poland: sedimentary environments, metal zoning, and ore controls. W: Sediment-hosted stratiform copper deposits (red. R.W. Boyle, A.C. Brown, C.W. Jefferson, E.C. Jowett, R.V. Kirkham). Geol. Ass. Canada Spec. Paper, 36: 571-600.
• OSZCZEPALSKI S., NOWAK G.J., BECHTEL A., ZAK K., 2002 - Evidence of oxidation of the Kupferschiefer in the Lubin–Sieroszowice deposit, Poland: implications for Cu–Ag and Au–Pt Pd mineralisation. Geol. Quart., 46, 1: 1-23.
• OSZCZEPALSKI S., RYDZEWSKI A., 1991 -The Kupferschiefer mineralization in Poland. Zbl. Geol. Palaont., l, 4: 975-999.
• PIECZONKA J., PIESTRZYŃSKI A. 2000 - Model genetyczny koncentracji złota w obszarze występowania złóż rud miedzi na monoklinie przedsudeckiej. PTMin., Pr. Spec., 16: 55-82.
• PIESTRZYŃSKI A., PIECZONKA J., GŁUSZEK A., 2002 - Redbed-type gold mineralisation, Kupferschiefer, south-west Poland. Miner. Deposita, 37: 512-528.
• POPRAWA P., 2000 - Analiza historii termicznej basenu polskiego. W: Potencjał i bilans węglowodorów z utworów dolomitu głównego basenu permskiego Polski-Blok VI (red. M. Kotarba). Raport z realizacji projektu badawczego. Arch. BG Geonafta. Warszawa.
• PUTTMANN W., FERMONT W.J.J., SPECZIK S., 1991 - The possible role of organic matter in transport and accumulation of metals exemplified at the Permian Kupferschiefer formation. Ore Geol. Rev., 6: 563-579.
• PUTTMANN W., MERZ C., SPECZIK S., 1989 - The secondary oxidation of organic material and its influence on Kupferschiefer mineralization of southwest Poland. Appl. Geochem., 4: 151-161.
• ROSEBOOM E.H., 1966 - An investigation of the system Cu–S and some natural copper sulphides between 25 and 700 degrees of Celsius. Econ. Geol., 61: 641-672.
• RYDZEWSKI A., 1978 - Facja utleniona cechsztyńskiego łupku miedzionośnego na obszarze monokliny przedsudeckiej. Prz. Geol., 26, 2: 102-107.
• SALSKI W., 1996 - Tektonika złoża. W: Monografia KGHM Polska Miedź S.A. (red. A. Piestrzyński): 141-155. CBPM Cuprum, Wrocław.
• SCLATER J.G., CHRISTIE P.A.F., 1980 - Continental stretching: an explanation of the post-mid-Cretaceous subsidence of Central North Sea Basin. Jour. Geophys. Research, 85: 3711-3739.
• SPECZIK S., OSZCZEPALSKI S., NOWAK G.J., GROTEK I., NICZYPORUK K., 2003 - Organic matter alteration trends in the Polish Kupferschiefer: Ore genetic implications. W: Mineral exploration and sustainable development (red. D.G. Eliopoulos i in.): 853-856. Millpress, Rotterdam, Netherlands.
• SPECZIK S., OSZCZEPALSKI S., NOWAK G.J., KARWASIECKA M., 2007 - Łupek miedzionośny – poszukiwania nowych rezerw. Biul. Państw. Inst. Geol., 423: 173-188.
• SPECZIK S., PUTTMANN W., 1987 - Origin of Kupferschiefer mineralization as suggested by coal petrology and organic geo- chemical studies. Acta Geol. Pol., 37, 3-4: 167-187.
• SWEENEY J.J., BURNHAM A.K., 1990 -Evaluation of a simple model of vitrinite reflectance based on chemical kinetics. Bull. Am. Ass. Petrol. Geol., 74: 1559-1570.
• TOMASZEWSKI J.B., 1963 - Tektonika brzeżnej części monokliny przedsudeckiej. Rudy Met. Nieżel., 2: 207-210.
• TOMASZEWSKI J.B.,1978 -Budowa geologiczna okolic Lubina i Sieroszowic (Dolny Śląsk). Geol. Sudet., 13, 2: 85-132.
• UNGERER P., BURRUS J., DOLIGEZ B., CHENET P., BESSIS F., 1990 - Basin evaluation by integrated 2-D modelling of heat transfer, fluid flow, hydrocarbon generation and migration. Bull. Am. Ass. Petrol. Geol., 74: 309-335.
• VAN DER VOO R., 1993 - Paleomagnetism of the Atlantic, Tethys and Iapetus Oceans. Cambridge Univ. Press.
• WELTE D.H., HORSFIELD B., BAKER D.R., 1997 - Petroleum and basin evolution: insights from petroleum geochemistry, geology and basin modeling. Springer, New York.
• WELTE D.H., YUKLER M.A., RADKE M., LEYTHAEUSER D., MANN U., RITTER U.,1983 - Organic geochemistry and basin modelling - Important tools in petroleum exploration. W: Petroleum geochemistry and exploration of Europe (red. J. Brooks): 237-252. Blackwell Scientific Publications.
• WIĘCŁAW D., KOTARBA M.J., PIECZONKA J., PIESTRZYŃSKI A., OSZCZEPALSKI S., MARYNOWSKI L., 2007a - Rozmieszczenie strefy redukcyjnej, przejściowej i utlenionej w łupku miedzionośnym na monoklinie przedsudeckiej na podstawie wskaźników materii organicznej. Biul. Państw. Inst. Geol., 423: 125-138.
• WIĘCŁAW D., PIECZONKA J., KOTARBA M.J., PIESTRZYŃSKI A., 2007b - Geochemical characteristics of organic matter and its relation to ore mineralization in Kupferschiefer, Lubin–Sieroszowice deposit, SW Poland. Proc. 9th Bien. SGA Meeting. Mineral Exploration and Research: Digging Depper. Dublin 20th-23rd August (in press).
• WYGRALA B., 1989 - Integrated study of an oil field in the southern Basin, northern Italy. Ber. Forschnugs. Julich, Germany, 2313:1-217.
• YALCIN M.N., LITTKE R., SACHSENHOFER R.F., 1997 - Thermal history of sedimentary basins. W: Petroleum and basin evolution (red. D.H. Welte, B. Horsfield, D.R. Baker): 71-168, Springer.