Wiek izotopowy Re-Os siarczkowej mineralizacji Cu-Ag oraz jej charakterystyka mineralogiczna i geochemiczna z obszaru złożowego Lubin–Polkowice (SW Polska)

• Autorzy: Mikulski S. Z. , Stein H.J.

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0010.0105

Warianty tytułu

EN

Re-Os isotopic age of the Cu-Ag sulphide ore and its mineralogical and geochemical characteristic from the Lubin–Polkowice mining area (SW Poland)

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań izotopowych Re-Os oraz charakterystykę mineralogiczno-geochemiczną mineralizacji bornitowej i chalkopirytowej występujących w postaci żyłkowo-impregnacyjnej w czarnych łupkach miedzionośnych formacji cechsztyńskiej z obszaru złożowego Lubin i Polkowice. Zbadane próbki reprezentują rudę siarczkową Cu-Ag o zawartościach miedzi od ok. 2,5 do 14,2% ze zróżnicowaną domieszką Ag (40–900 ppm) oraz zawartością substancji organicznej na poziomie ok. 6%. Wartości stosunków chemicznych, takich jak: Co/Ni = 0,1–0,7, V/Cr = 4–17 czy Fe2O3/Corg. = 0,6–1,9 i in., są w zakresach typowych dla czarnych łupków miedzionośnych z formacji cechsztyńskiej. Oprócz siarczków miedzi, które zawierają stałą domieszkę Ag (np. chalkozyn – 0,44–5,03% wag., bornit – 0,33–0,77% wag., chalkopiryt 0,09–0,20% wag.), obecne są również podrzędnie galena, sfaleryt, minerały Ag oraz powszechnie piryt framboidalny. W zbadanych izotopowo próbkach bornitu i chalkopirytu, występujących w postaci żyłek zgodnych z laminacją w łupku, zmierzone zawartości renu wahają się od 5,7 do 12 ppb, a całkowita zawartość osmu – od 27 do 50 ppt. W siarczkach tych jest wysoki udział zwykłego osmu. Stosunki izotopowe: 187Re/188Os są bardzo wysokie, w zakresie od 2269 do 2942, a 187Os/188Os – od ok. 9,8 do ok. 12,4. Obliczony dla tych wartości wiek modelowy Re-Os krystalizacji siarczków miedzi mieści się w zakresie od 268 do 256 mln lat oraz dla jednej próbki żyłki chalkopirytowej – 217 ±2 mln lat. Biorąc pod uwagę wartości stosunków izotopowych 187Re/188Os, możliwe było wyliczenie czteropunktowej izochrony wieku modelowego Re-Os (wiek modelowy 1), który wyniósł 212 ±7 mln lat przy założeniu stosunku inicjalnego 187Os/188Os = 2,13 ±0,31 (MSWD = 1,3; n = 4). Uzyskany wiek modelowy 1 wskazuje na krystalizację bornitu i chalkopirytu, występujących w czarnych łupkach cechsztyńskich w postaci żyłek równoległych do laminacji, w późnym triasie (noryku).

EN

In the paper we present the results of Re-Os isotopic studies as well as the mineralogical and geochemical characteristic of bornite veinlets with chalcopyrite ± chalcocite margins and chalcopyrite veinlets that are parallel to sub-parallel to bedding in the Kupferschiefer from the underground workings of the Lubin and Polkowice mines in SW Poland. Kupferschiefer samples are of grade from 2.5 to 14.2% Cu and with silver admixtures from 40 to 900 ppm and organic matter contents ca. 6%. The ratios of Co/Ni = 0.1–0.7, V/Cr = 4–17 and Fe2O3/Corg = 0.6–1.9 are in the range of values typical for the Kupferschiefer. Besides, copper sulphides, which commonly contain silver admixtures (e.g., chalcocite – 0.44–5.03 wt.%, bornite – 0.33–0.77 wt.%, chalcopyrite 0.09–0.20 wt.%) are associated with minor galena, sphalerite, Ag-minerals and common pyrite framboids. In the isotopically analysed bornite and chalcopyrite samples Re concentrations ranging from 5.7 to 12 ppb, and total Os concentrations ranging from 27 to 52 ppt. Significant common Os is present in all of the analysed sulphides. The isotopic ratios of 187Re/188Os are very high (range: 2269–2942), and of 187Os/188Os from 9.8 to ca. 12.4. Re-Os model ages calculated for these isotopic ratios are in the range from 256 to 268 Ma and for one of the chalcopyrite veinlet was 217 ±2 Ma. Taking into the account the values of the isotopic ratios of 187Re/188Os, it was possible to construct the Re-Os isochrone age for A Model 1regression based on four different samples. They yields age of 212 ±7 Ma, with an initial 187Os/188Os ratio of 2.13 ±0.31 (MSWD = 1.3). Re-Os isochrone age indicates for bornite and chalcopyrite crystallization event of the Ag-bearing Cu sulphide mineralization within the Kupferschiefer in the Late Triassic (Norian), ca. 212 ±7 Ma.

Słowa kluczowe

PL

geochronologia Re-Os; bornit; chalkopiryt; łupek miedzionośny

EN

Re-Os geochronology; bornite; chalcopyrite; Kupferschiefer

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 468
• Strony: 79--96
• Opis fizyczny: Bibliogr. 48 poz., rys., wykr., tab., zdj.

Twórcy

autor

Mikulski S. Z.

• Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Rakowiecka 4, 00–975 Warszawa

autor

Stein H.J.

• AIRIE Program, Department of Earth Resources, Colorado State University, Fort Collins, CO 80523-1482
• Centre for Earth Evolution and Dynamics (CEED), University of Oslo, Sem Sælands vei 24, P.O. Box 1048, Blindern, NO-0316 Oslo, Norway

Bibliografia

• 1. ALDERTON D., SELBY D., KUCHA H., BLUNDELL D., 2016 — A multistage origin for Kupferschiefer mineralization. Ore Geol. Rev., 79: 535–543.
• 2. BECHTEL A., ELLIOTT W.C., WAMPLER J.M., OSZCZEPALSKI S., 1999 — Clay mineralogy, crystallinity, and K-Ar ages of illites within the Polish Zechstein basin: implications for the age of Kupferschiefer mineralization. Econ. Geol., 94: 261–272.
• 3. BRAUNS C.M., PÄTZOLD T., HAACK U., 2003 — A Re-Os study bearing on the age of the Kupferschiefer mineralization at Sangerhausen (Germany). W: Abstracts, XVth International Congress of Carboniferous and Permian Stratigraphy, Utrecht.
• 4. GEORGIEV S., STEIN H.J., HANNAH J.L., BINGEN B., WEISS H.M., PIASECKI S., 2011 — Hot acidic Late Permian seas stifle life in record time. Earth and Planetary Scientific Letters, 310: 389–400.
• 5. JOWETT E.C., PEARCE G.W., RYDZEWSKI A., 1987 — A Mid- -Triassic paleomagnetic age of the Kupferschiefer mineralization in Poland based on a revised apparent polar wander path for Europe and Russia. J. Geoph. Res., 92: 581–598.
• 6. KIJEWSKI P., 1998 — Uwagi o strefowości w rozmieszczeniu głównych minerałów kruszcowych złoża rud miedzi. Pr. Specjalne PTM, 10: 87–92.
• 7. KONSTANTYNOWICZ-ZIELIŃSKA J., 1990 — Petrografia i geneza łupków miedzionośnych monokliny przedsudeckiej. Rudy Met. Nieżel., 35: 128–138.
• 8. KUCHA H., 1990 — Geochemistry of the Kupferschiefer, Poland. Geologische Rundschau, 79: 387–399.
• 9. KUCHA H., 2007 — Mineralogia kruszcowa i geochemia ciała rudnego złoża Lubin-Sieroszowice. W: Geologiczne, gospodarcze i społeczne znaczenie odkrycia złoża rud miedzi. Biul. Państw. Inst. Geol., 423: 77–94.
• 10. KUCHA H., PRZYBYŁOWICZ W., 1999 — Noble metals in organic matter and clay-organic matrices, Kupferschiefer, Poland. Econ. Geol., 94: 1137–1162.
• 11. MARKEY R., HANNAH J.L, MORGAN J.W., STEIN H.J., 2003 — A double spike for osmium analysis of highly radiogenic samples. Chem. Geol., 200: 395–406.
• 12. MAYER W., PIESTRZYŃSKI A.,1985 — Ore minerals from Lower Zechstein sediments at Rudna mine, Fore-Sudetic Monocline, SW Poland. Pr. Miner., 75.
• 13. MICHALIK M., 2001 — Diagenesis of the Weissliegend sandstones in the south-western margin of the Polish Rotliegend basin. Pr. Miner., 91.
• 14. MICHALIK M., SAWŁOWICZ Z., 2000 — Długotrwały i wielostadialny proces rozwoju złóż miedzi na monoklinie przedsudeckiej. Pr. Specjalne PTM, 16: 259–270.
• 15. MIKULSKI S.Z., 2007 — The late Variscan gold mineralization in the Kaczawa Mountains, Western Sudetes. Pol. Geol. Inst. Sp. Papers, 22: 1–162.
• 16. MIKULSKI S.Z., STEIN H.J., 2010 — Re-Os age of a chalcopyrite sample from the Lubin Cu-Ag mine, Kupferschiefer, SW Poland. Geochim. Cosmochim. Acta, 71(07S): A708, Suppl. S.
• 17. MIKULSKI S.Z., STEIN H.J., 2012 — Wiek molibdenitów w Polsce w świetle badań izotopowych Re-Os. Biul. Państ. Inst. Geol., 452: 199–216.
• 18. MIKULSKI S.Z., STEIN H.J., 2015 — Re-Os ages for Ag-bearing Cu sulphide ores from the Kupferschiefer in Poland. W: Proceeding of the 13th Biennial SGA Meeting. Nancy, France, 24–27 August 2015: 607–610. Université de Lorraine.
• 19. MIKULSKI S.Z., MARKEY R.J., STEIN H.J., 2005 — Re-Os ages for auriferous sulfides from the gold deposits in the Kaczawa Mountains (SW Poland). W: Mineral Deposit Research: Meeting the Global Challenge (red. Jingwen Mao, Frank P. Bierlein): 793–796. Springer.
• 20. NOWAK G.J., 2007 — Comparative studies of organic matter petrography of the Late Palaeozoic black shales from the SW area of Poland. Int. J. Coal Geol., 71: 568–585.
• 21. NAWROCKI J., 2000 — Clay mineralogy, crystallinity, and K-Ar ages of illites within the Polish Zechstein Basin: Implications for the age of Kupferschiefer mineralisation – A discussion. Econ. Geol., 95: 241–242.
• 22. NAWROCKI J., 2017 — O wieku paleomagnetycznym mineralizacji miedziowej, uranowej i cynkowo-ołowiowej w Polsce określanym metodą porównania charakterystycznych namagnesowań z krzywą referencyjną pozornej wędrówki bieguna paleomagnetycznego. Prz. Geol., 2: 105–108.
• 23. OSZCZEPALSKI S., 1999 — Origin of the Kupferschiefer polymetallic mineralization in Poland. Miner. Deposita, 34: 599–613.
• 24. OSZCZEPALSKI S., RYDZEWSKI A., 1991 — The Kupferschiefer mineralization in Poland. Zentralblatt für Geologie und Paläontologie, I, 4: 975–999.
• 25. OSZCZEPALSKI S., NOWAK G.J., BECHTEL A., ŻAK K., 2002 — Evidence of oxidation of the Kupferschiefer in the Lubin- -Sieroszowice deposit: implications for Cu-Ag and Au-Pt-Pd mineralisation. Geol. Quart., 46, 1: 1–23.
• 26. PAŠAVA J., OSZCZEPALSKI S., DU A.D., 2010 — Re-Os age of non-mineralized black shale from the Kupferschiefer, Poland, and implications for metal enrichment. Miner. Deposita, 45: 189–199.
• 27. PAŠAVA J., VYMAZALOVÁ A., QU W., KORZEKWA W., 2007a — Re-Os study of the Polish Kupferschiefer: Implications for source and timing of metal enrichment. Geochim. Cosmochim. Acta, 71(15S), A763.
• 28. PAŠAVA J., VYMAZALOVÁ A., MAO J., DU A., QU W., KORZEKWA W., 2007b — Re-Os study of noble metal-rich black shales from the Polish Kupferschiefer. W: Digging deeper. 9th Biennial SGA Meeting, Dublin, Ireland (red. C.J. Andrew): 221–224. Irish AEG.
• 29. PÄTZOLD T., BRAUNS C.M., HAACK U., 2002 — A Re-Os study bearing on the age of the Kupferschiefer mineralization at Mansfeld (Germany). W: Abstracts to the Symposium “Highly siderophile elements in terrestrial and meteoritic samples: implications for planetary differentiation and igneous processes” Nancy, August 26–28, 2002.
• 30. PIECZONKA J., 2011 — Prawidłowości w rozmieszczeniu minerałów kruszcowych w złożu rud miedzi na monoklinie przedsudeckiej. Wydaw. AGH, Kraków.
• 31. PIESTRZYŃSKI A., 2007 — Okruszcowanie. W: Monografia KGHM Polska Miedź S.A. (red. A. Piestrzyński i in.): 167– 197. Wyd. II. KGHM Cuprum Sp. z o.o., Lubin.
• 32. RYDZEWSKI A., 1969 — Petrografia łupków miedzionośnych cechsztynu na monoklinie przedsudeckiej. Biul. Inst. Geol., 217: 113–167.
• 33. RYDZEWSKI A., ŚLIWIŃSKI W., 2007 — Litologia skał złożowych. W: Monografia KGHM Polska Miedź S.A. (red. A. Piestrzyński i in.): 111–115. Wyd. II. KGHM Cuprum Sp. z o.o., Lubin.
• 34. SALAMON W., 1976 — Metale szlachetne w czarnych łupkach monokliny przedsudeckiej. Rudy Met. Nieżel., 21: 472–477.
• 35. SALAMON W., 1979 — Ag i Mo w cechsztyńskich osadach monokliny przedsudeckiej. Pr. Miner. PAN, 65.
• 36. SMOLIAR M.I., WALKER R.J, MORGAN J.W., 1996 — Re-Os ages of group II1, IIIA, IVA and IVB iron meteorites. Science, 271: 117–133.
• 37. SOKALSKA A., 2017 — Zmienność litologiczna łupku miedzionośnego w obniżeniach reliefu białego spągowca w rejonie złóż rud miedzi Rudna i Sieroszowice. Biul. Państw. Inst. Geol., 468: 199–208.
• 38. SPECZIK S., 1993 — The origin of Kupferschiefer mineralization in the Variscan fold belt of southwestern Poland. W: Rhenohercynian and Subvariscan Fold Belts (red. R.A. Gayer, i in.): 369–384. Vieweg Publishing, Braunschweig/Wiesbaden.
• 39. SPECZIK S., PUTTMANN W., 1987 — Origin of Kupferschiefer mineralization as suggested by coal petrology and organic geochemical studies. Acta Geol. Pol., 37, 3/4: 167–187.
• 40. STEIN H.J., 2014 — Dating and Tracing the History of Ore Formation. W: Treatise on Geochemistry, v. 13 (red. H.D. Holland, K.K. Turekian): 87–118. 2nd Edition, Oxford Elsevier.
• 41. STEIN H.J., MORGAN J.W., SCHERESTEN A., 2000 — Re-Os of low level highly radiogenic (LLHR) sulfides: The Harnas gold deposit, southwest Sweden, records continental-scale tectonic events. Econ. Geol., 95: 1657–1671.
• 42. STEIN H.J., MARKEY R.J., MORGAN J.W., HANNAH J.L., SCHERSTÉN A., 2001 — The remarkable Re-Os chronometer in molybdenite: how and why it works. Terra Nova, 13: 479–486.
• 43. TOMASZEWSKI J., 1978 — Budowa geologiczna okolic Lubina i Sieroszowic (Dolny Śląsk). Geol. Sudetica, 20: 85–132.
• 44. WEDEPOHL K.H., 1994 — Composition and origin of the Kupferschiefer bed. Geol. Quart., 38, 4: 623–638.
• 45. WEDEPOHL K.H., DELEVAUX M.H., DOE B.R., 1978 — The potential source of lead in the Permian Kupferschiefer bed of Europe and some selected palaeozoic mineral deposits in the Federal Republic of Germany. Contr. Mineral. Petrol., 65: 273–281.
• 46. WODZICKI A., PIESTRZYŃSKI A., 1994 — An ore genetic model for the Lubin-Sieroszowice mining district, Poland. Miner. Deposita, 29: 30–43.
• 47. WYŻYKOWSKI J., 1964 — Zagadnienie miedzionośności cechsztynu na tle budowy geologicznej strefy przedsudeckiej. W: Miedzionośność cechsztynu strefy przedsudeckiej. Pr. Inst. Geol.: 5–57.
• 48. WYŻYKOWSKI J., 1971 — Cechsztyńska formacja miedzionośna w Polsce. Prz. Geol., 19: 117–122.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).