Alunites in the red beds of the “Marcel” coal mine, Upper Silesian Coal Basin, Poland

• Autorzy: Lipiarski Ireneusz , Muszyński Marek , Wyszomirski Piotr

Warianty tytułu

PL

Ałunit w tzw. pstrych utworach z kopalni węgla kamiennego „Marcel”, Górnośląskie Zagłębie Węglowe, Polska

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Within the so-called red beds of the “Marcel” coal mine, Upper Silesian Coal Basin (USCB), the authors have recorded the presence of alunite and natroalunite using XRD, IR and SEM/EDS. Both of them contain probably isomorphic substitutions of barium, strontium, phosphorus and, possibly, the hydronium ion. These two minerals preferably occur at the bottom of the red beds, in clay laminae overlying a partly preserved coal seam; they are cryptocrystalline: their rhombohedral crystals, with a cube-like habit, are below 1 μm. The sulphates coexist mainly with clay minerals (illite, halloysite, kaolinite-D, smectite) and hematite, while quartz, siderite and sphalerite are subordinate or occur in traces. The genesis of the alunite and natroalunite has been linked to the final stage of the alteration of Carboniferous rocks and coal into the red beds in complex weathering and diagenetic-epigenetic processes. Both minerals must have been formed by metasomatosis of a clay precursor, affected by sulphuric acid resulting from supergenic oxidation of sulphides (mainly pyrite) dispersed in the Carboniferous strata.

PL

Wśród tzw. pstrych utworów w kopalni węgla kamiennego „Marcel” (GZW) (Fig. 1, 2) udokumentowano metodami XRD, IR, SEM/EDS (Fig. 3–5, Table 1–3, Phot. 1, 2) obecność ałunitu (odsłonięcie W2) i natroałunitu (odsłonięcie W1). Minerały te występują zwłaszcza w spągu pstrych utworów, w laminach iłowców kontaktujących z częściowo zachowanym pokładem węgla (Fig. 2). Są wykształcone kryptokrystalicznie; ich romboedryczne kryształy, o pokroju zbliżonym do sześcianu, mają wielkość poniżej 1 μm (Phot. 1, 2). Prawdopodobnie zawierają one podstawienia diadochowe baru, strontu, fosforu i ew. jonu hydroniowego w strukturze. Współwystępują głównie z minerałami ilastymi (illit, haloizyt, kaolinit-D, smektyt) i hematytem; podrzędnie lub śladowo towarzyszą im kwarc, syderyt i sfaleryt. Ich genezę należy wiązać z końcowym etapem formowania się pstrych utworów ze skał i węgla karbonu, w złożonych procesach: wietrzennych, a następnie diagenetyczno-epigenetycznych. Bezpośrednio ałunity powstały zapewne metasomatycznie, przez oddziaływanie na ilasty prekursor roztworów kwasu siarkowego, związany z supergenicznym utlenianiem siarczków (głównie pirytu), rozproszonych w utworach karbonu.

Słowa kluczowe

EN

alunite; natroalunite; red beds; Upper Silesian Coal Basin

PL

ałunit; natroałunit; pstre utwory; Górnośląskie Zagłębie Węglowe

• Wydawca: Mineralogical Society of Poland
• Czasopismo: Mineralogia
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 35, iss. 1
• Strony: 3--17 + 1 k. tab.
• Opis fizyczny: Bibliogr. [44] poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Lipiarski Ireneusz

• AGH, University of Science and Technology, Faculty of Geology, Geophysics and Environmental Protection, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Muszyński Marek

• AGH, University of Science and Technology, Faculty of Geology, Geophysics and Environmental Protection, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Wyszomirski Piotr

• AGH, University of Science and Technology, Faculty of Material Sciences and Ceramics, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• ALTANER S.P., FITZPATRICK J.J., DENNIS KROHN M., BETHKE P.M., HAYBA D.O., GOSS J.A., ZOE ANN BROWN, 1988: Ammonium alunites. Amer. Miner. 73, 145–152.
• BROPHY G.P., SCOTT E.S., SNELLGROVE R.A., 1962: Solid solution between alunite and jarosite. Amer. Miner. 47, 112–126.
• CHITALE D.V., GÜVEN N., 1987: Natroalunite in a laterite profile over Deccan Trap basalts at Matanuamad, Kutch, India. Clays Clay Miner. 35, 3, 196–202.
• EVANS K.A., GANDY C.J., BANWART S.A., 2003: Mineralogical, numerical and analytical studies of the coupled oxidation of pyrite and coal. Miner. Magaz. 67, 2, 381–398.
• FARMER V.C. (Ed.), 1974: The infrared spectra of minerals. Miner. Soc. Monogr. 4. London. FIJAŁ J., 1973: Studium mało rozpowszechnionych minerałów kujawskich złóż soli. Prace Miner. PAN 33, 1–56.
• GABZDYL W., KOPIEC A., 1970: O produktach działalności siarczanowych wód karbońskich w kopalni „Prezydent”. Przegl. Geol. 11, 508–510.
• GABZDYL W., RYSZKA J., 1995: Phosphorus-rich coaly tonsteins and coal seams in Silesia. XIII Int. Congr. on Carbo-Perm. Book of Abstracts. 28.08.–2.09.1995. Kraków, Poland.
• GOLDBERY R., 1980: Early diagenetic, Na-alunites in Miocene algal mat intertidal facies, Ras Sudar, Sinai. Sediment. 27, 189–198.
• HALL A.J., FALLICK A.E., PERDIKATSIS V., PHOTOS-JONES E., 2003: A model for the origin of Al-rich efflorescences near fumaroles, Melos, Greece: enhanced weathering in a geothermal setting. Miner. Magaz. 67, 2, 363–367.
• KASHKAÏ M.A., 1970: Alunity, ikh genezis i ispol’zovanie. T. I–II. Moskva, Izd. “Nedra”.
• KELLER W.D., GENTILE R.J., REESMAN A.L., 1967: Allophane and Na-rich alunite from kaolinitic nodules in shale. Journ. Sedim. Petrol. 37, 1, 215–220.
• KLIKA Z., 1998: Geochemistry of coal from region of the red beds bodies of the Upper Silesian Coal Basin. VŠB — Technical University Ostrava. 1–85.
• KOWALSKI W.M., 1977: Petrografia pstrych utworów górnoœl¹skiej serii piaskowcowej (namur górny) Rybnickiego Okręgu Węglowego. Kwart. Akad. Górn.-Hutn. — Geologia, 3, 1–61.
• KOWALSKI W.M., 1979: Rozmieszczenie pstrych utworów na pod mioceńskich wychodniach skał karbońskich w pónocno-wschodniej części Rybnickiego Okręgu Węglowego. Annales UMCS, Sect. B, Geogr. Geol., 34, 113–122.
• KOWALSKI W.M., 1982: Przed mioceńska strefa wietrzenia w stropie warstw załęskich (pstre utwory) Rybnickiego Okręgu Węglowego. Kwart. Geol. 26, 1, 59–70.
• KOWALSKI W.M., 1983: Procesy wietrzeniowe i epigenetyczne w obrębie pstrych utworów Rybnickiego Okręgu Węglowego. Przegl. Geol. 31, 11, 591–595.
• KRALIK J., 1982: Mineralogie pestrých vrstev v ostravsko-karvinské cernouhelné pánvi. Cas. Slez. Muz. Opava [A], 31, 149–171.
• KRALIK J., 1984: Tepelné zmìny uhlonosných sedimentù pøi pozárech dùlních odvalù a pøírodním hoøení uhelných slojí. Sbor. véd. Prací Vys. Šk. báò. Ostrava, 30, 171–198.
• KUBISZ J., 1964: Studium siarczanowych minerałów hipergenicznych Polski. Prace Geol. PAN 26, 1–93.
• KUBISZ J., 1972: Studies on synthetic alkali-hydronium jarosites III. Infrared absorption study. Miner. Polon. 3, 23–37.
• KUCHA H., LIPIARSKI I., 1998: Mineralogy and geochemistry of sulphides from coal seams, Upper Silesian Coal Basin, Poland. Miner. Polon. 29, 2, 23–40.
• KUHL J., 1931 a: O tworzeniu się kaolinu i ałunitów we wschodniej części Gór Świętokrzyskich (Góry Pieprzowe) koło Sandomierza. Spraw. z Czyn. i Pos. PAU 36, Kraków.
• KUHL J., 1931 b: Zur Bildung des Kaolins und der Alunite in östlichen Teil des polnischen Mittelgebirges (Góry Pieprzowe) in der Umgebung von Sandomierz. Bull. Intern. de l’Acad. Polonaise Sc. Lett. Sér. A: Sc. Mat., 665–675.
• KUŹNIAROWA A., STRZYŻEWSKA A., 1963: Minerały i niektóre własności techniczne łupków menilitowych w Bieszczadach. Kwart. Geol. 7, 4, 653–654.
• LIPIARSKI I., MUSZYŃSKI M., 2001: Wtórne iłowce crandallitonoœne ze zmienionych utworów środkowego namuru w KWK “Marcel” w GZW. Kwart. Akad. Górn. Hutn. — Geologia 27, 2–4, 315–327.
• LIPIARSKI I., PRASNOWSKI M., SZREDER M., 1998: Objawy fosylnego wietrzenia węglonośnych utworów dolnego i środkowego namuru w niecce chwałowickiej koło Rybnika w zachodniej części GZW. Mat. 21. Symp. „Geol. form. węglonośnych Polski”. Wyd. Geol. Akad. Górn. Hutn. Kraków, 37–42.
• MENCHETTI S., SABELLI C., 1976: Crystal chemistry of alunite series: crystal structure refinement of alunite and synthetic jarosite. Neus. Jahrb. Miner. Monath. 9, 406–417.
• MOENKE H., 1962: Mineralspektren. Berlin.
• MORAWIECKI A., 1962: β-alumohydrokalcyt z Nowej Rudy. Kwart. Geol. 6, 4, 539–566.
• MUSZYŃSKI M., WYSZOMIRSKI P., 1982: Minerals of crandallite group in some tonsteins of the Lublin Coal Basin. Miner. Polon. 13, 1, 17–24.
• MUSZYŃSKI M., WYSZOMIRSKI P., 1998: New occurrences of the crandallite group minerals in sedimentary rocks of Poland. Miner. Polon. 29, 1, 19–27.
• PAŁYŚ J., 1966 a: O genezie solanek w górnym karbonie na Górnym Śląsku. Rocz. Pol. Tow. Geol. 36, 2,121–154.
• PAŁYŚ J., 1966 b: Wody typu siarczanowo-sodowego i węglanowo-sodowego na Górnym Śląsku. Przegl. Geol. 5, 229–232.
• PARKER R.L., 1962: Isomorphous substitution in natural and synthetic alunite. Amer. Miner. 47, 127–136.
• PARZENTNY H.R., 1995: Wpływ nieorganicznej substancji mineralnej na zawartość niektórych pierwiastków śladowych w węglu Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Pr. Nauk. Uniw. Œl. 1460, 1–88.
• POBORSKI J., 1947: Złoże i kopalnia rud „Staszic” w Rudkach, w Górach Świętokrzyskich. Przegl. Górn. 34, 4, 26–33.
• RATAJCZAK T., 1989: Charakterystyka mineralogiczno-petrograficzna oraz niektóre własności fizykochemiczne piaskowców i łupków rejonu kopalni „Jaworzno”. Kwart. Akad. Górn.-Hutn. — Geologia 15, 3, 41–60.
• RIPMEESTER J.A., RATCLIFFE C.I., DUTRIZAC J.E., JAMBOR J.L., 1986: Hydronium ion in the alunite- -jarosite group. Canad. Miner. 24, 435–447.
• RUDOLPH W.W., MASON R., SCHMIDT P., 2003: Synthetic alunites of the potassium-oxonium solid solution series and some other members of the group; synthesis, thermal and X-ray characterization. Europ. Jour. Mineral. 15, 913–924.
• SCOTT K. M., 1987: Solid solution in, and classification of, gossan-derived members of the alunite-jarosite family, northwest Queensland, Australia. Amer. Miner. 72, 178–187.
• SERNA C.J., PARADA CORTINA C., GARCIA RAMOS J.V., 1986: Infrared and Raman study of alunite- -jarosite compounds. Spectrochim. Acta 42A, 6, 729–734.
• STOCH L., 1958: Niektóre zagadnienia analizy termicznej różnicowej minerałów. Arch. Miner. 21, 2, 185–228.
• WAGNER M., 1980: Przemiany termiczne węgla kamiennego w strefach pożarów hałd kopalnianych. Zesz. Nauk. AGH — Geologia 6, 2, 5–14.
• WILKINS R.W.T., MATEEN A., WEST G.W., 1974: The spectroscopic study of oxonium ions in minerals. Amer. Miner. 59, 811–819.