Cílem řešeného projektu bylo především na základě studia fluidních inkluzí, doplněném o analýzy stabilních izotopů C, O, S, elektronovou mikrosondu a tektonická pozorování, objasnění geneze a migrace fluid v postvariských fluidních systémech na východním okraji Nízkého Jeseníku. Dalšími cíly bylo upřesnění metalogenetického postavení studované mineralizace v systému metalogenetických provincií Českého masivu a přispění k řešení tektonických procesů vedoucích ke vzniku mineralizace. Důležitým bodem bylo i získání nových poznatků a dat které budou zapojeny do výuky předmětů o ložiskotvorných procesech v moravskoslezském paleozoiku a v obecnějších modelech vzniku hydrotermálních mineralizací v sedimentárních souvrstvích v podmínkách nízkých teplot a tlaků.

2. Postupy a způsoby řešení projektu

2.1. Terénní etapa – odběr vzorků z vytypovaných lokalit v Nízkém Jeseníku.

V popředí zájmu projektu bylo 5 lokalit a několik dalších se známými výskyty polymetalické mineralizace (Hrabůvka, Nejdek, Jakubčovice, Kajlovec a Bohučovice) v oblasti východního okraje Nízkého Jeseníku. Odběr vzorků v terénu byl soustředěn hlavně na lokality (většinou činné lomy) s nejlépe určitelnými posloupnostmi krystalizace a zřetelnými geneticky významnými texturami a stavbami mineralizovaných struktur. Odebrány byly vzorky hydrotermálních mineralizací pro další laboratorní studium. Současně byla sledována i strukturní pozice žil a jejich lokalizace ve vztahu k dalším geologickým strukturám (zlomové systémy, sedimentární vrstevnatost a deformační stavby).

2.2. Studium fluidních inkluzí.

Z odebraných vzorků hydrotermální mineralizace byly pro studium fluidních inkluzí (FI) vybrány drobné úlomky dobře štěpných kalcitů a zhotoveny oboustranně leštěné preparáty z poměrně dobře průsvitných dolomitů a zrn sfaleritů. U fluidních inkluzí byly sledovány jejich petrografické charakteristiky a genetické vztahy mezi FI pro následující mikrotermometrickou analýzu. Kromě údajů teplot homogenizace a tání pevných fází ve FI byly měřeny i eutektické teploty které nesou důležité informace o chemickém složení uzavřených fluid.

2.3. Studium stabilních izotopů O, C a S.

Z vybraných lokalit byly odebrány dolomity a kalcity, které byly podrceny na prášek a následně z nich byly provedeny, na hmotnostním spektrometru Finnigan MAT 251 v laboratořích oddělení stabilních izotopů na ČGS v Praze (analyzovali Dr. K. Malý, Mgr. I. Jačková, RNDr. K. Žák), analýzy stabilních izotopů O a C. S aplikací mikrotermometrických údajů bylo možné počítat izotopické složení hydrotermálních fluid a interpretovat jejich původ, případně i jejich interakce s okolními horninami.

Z některých lokalit byla vyseparována zrna sulfidů (galenit, sfalerit, chalkopyrit, pyrit a markazit). V některých případech musela být zrna zarostlá v karbonátech vyseparována pomocí 10 % kyseliny chlorovodíkové. V jednom případě byl odebrán i vzorek barytu. Tyto vzorky důležité pro studium stabilních izotopů S se kvůli své problematičnosti doposud nacházejí v laboratořích oddělení stabilních izotopů na ČGS v Praze, kde čekají stále na své zpracování.

2.4. Zhotovení chemických analýz vybraných vzorků na elektronové mikrosondě.

Chemické analýzy byly provedeny na elektronové mikrosondě Cameca SX100 na Ústavu geologických věd PřF MU v Brně (analyzoval RNDr. P. Sulovský) s následujícími pracovními podmínkami: WD, urychlovací napětí 15 kV, proud 40 nA. Chemické analýzy byly zaměřeny na přítomnost geneticky významných prvků v minerálech a variace chemického složení v rámci jednotlivých zrn (rozdíly ve složení růstových zón sulfidů a karbonátů).

2.5. Interpretace a korelace získaných dat s dosavadními údaji

Získané výsledky byly interpretovány a srovnány se staršími údaji. Izotopické trendy a trendy v chemickém složení bylo možné vzhledem ke komplikovanosti tohoto typu mineralizace interpretovat spíše v regionálním měřítku než-li v rámci jednotlivých lokalit. Dále byla data srovnána s obdobnými mineralizacemi moravskoslezského paleozoika.

3. Výsledky projektu

Ve studované oblasti se zřetelněji dají odlišit tři odlišné typy hydrotermální mineralizace. Za prvé jsou to pozdně variské hydrotermální mineralizace geneticky spjaté s vrásněním hornin a s posledními fázemi variské tektogeneze (Slobodník 2000). Za druhé se jedná o mladší postvariské mineralizace, které souvisí s geologickým vývojem širší oblasti okolo styku Českého masivu a Západních Karpat a na něž je hlavně zaměřen předkládaný projekt. Za třetí se jedná o poměrně mladé (snad až terciérní?) mineralizace, které se místy objevují ve studované oblasti.

3.1. Postvariské hydrotermální mineralizace

Při výzkumech postvariských hydrotermálních mineralizací byly v Nízkém Jeseníku vyčleněny dva horninové typy na které jsou tyto mineralizace vázány. Jednak se jedná o mnohem významnější prostředí drob a za druhé o prostředí břidlic. Při studiu této mineralizace byly objasňovány její vztahy k tektonické stavbě a k dalším typům mineralizací. Dále byla studována mineralogie, chemické složení, izotopické složení O a C v karbonátech, byla provedena katodová luminiscence a měření fluidních inkluzí.

3.1.2. Hydrotermální mineralizace vázané na droby (místy i slepence a prachovce)

3.1.2.1 Strukturní pozice

Na základě rozšíření studovaných lokalit na v. okraji Nízkého Jeseníku je patrné, že většina významnějších výskytů je vázána na okrajový zlom Moravské brány směru SV – JZ a do linie téhož směru v oblasti řeky Moravice (možná tektonicky predisponované údolí) a Velko Bystřického revíru. Další významnější lokality leží v blízkosti geofyzikálně prokázaných a dále na z. geologicky ověřených zlomů směru SZ – JV. Největší rudní akumulace jsou vázány právě na křížení systému zlomů směru SZ – JV a SV – JZ.

a) Nejvýznamnější jsou žíly vázané na rozsáhlejší dislokace. Je na ně vázána většina ekonomicky významnějších ložisek těžených v minulosti. Charakteristické jsou pro ně brekciovité a deformační textury, přítomnost tektonického jílu, větší mocnosti (0,1 – 1,5 m) a směrné délky (X00 m). Hydrotermální žíly mají směry SZ – JV, S – J, SSV – JJZ a méně i SV – JZ. Tyto směry z větší části odpovídají hlavním puklinovým systémům daných lokalit. Dislokace hostící tento typ žil porušují vrstevnatost okolních hornin a nejsou omezeny jen na horizontálně zvrstvené horniny, ale nacházejí se i v oblastech strměji uložených ramen vrás.

b) Mineralogicky poměrně chudé jsou subvertikální žíly kolmé na vrstevnatost hornin, které mají mocnosti 1 – 20 cm a délky X m. Nejčastěji mají směr ZSZ – VJV, SZ – JV, S – J, SSV – JJZ a V – Z. Tyto směry z větší části odpovídají hlavním puklinovým systémům daných lokalit. Tento typ žil se nachází pouze v mírně ukloněných souvrstvích drob (0° – 30°) a má poměrně strmý sklon (70° – 90°). Jejich vznik je spjat s extenzním režimem oblasti Nízkého Jeseníku.

c) Žíly vázané na vrstevnatost hornin jsou nejméně významné. Jsou charakteristické malými mocnostmi (0,1 – 1,5 cm), délkami (v prvních metrech) a absencí sulfidů.

3.1.2.2 Mineralogie

Pro studovanou mineralizaci je typická sukcese křemen – (arsenopyrit) – sfalerit – galenit – chalkopyrit – dolomit – kalcit – pyrit – (baryt – markazit). Samozřejmě celá tato parageneze není na žádné ze studovaných lokalit zastoupena celá, ale vždy se jedná jen o její určité úseky.

Vznik mineralizace probíhal v několika stádiích (většinou pouze ve dvou, v ojedinělých případech až v pěti stádiích). Na některých lokalitách je konec prvního stádia ukončen tektonickými pohyby a vznikem deformačních a brekciovitých textur. Na ostatních lokalitách k přímému tektonickému ovlivnění nedošlo a mineralizace zde mají často vyvinuty krustifikační, brekciovité a masivní textury se vtroušenými sulfidy. Tyto výskyty jsou charakteristické přítomností krystalovaných ukázek jak hlušinových tak i sulfidických minerálů.

3.1.2.3 Chemické složení minerálů

Ze studované oblasti byly sledovány zejména karbonáty (ankerit-dolomit, kalcit) a sfalerit.

Karbonáty dolomit-ankeritové řady obsahují 9 – 21,3 hm. % MgO, 1,8 – 19,2 hm. % FeO a 0,33 – 2,3 hm. % MnO. Karbonáty studovaných lokalit spadají podle diskriminačního diagramu Trdličky & Hoffmana (1976) do pole dolomitu, Fe-dolomitu až Mg-ankeritu. Mg je v dolomitu izomorfně zastupován Fe a Mn. V dolomitech s.s. z některých výskytů studovaného území je charakteristická přítomnost růstové či oscilační zonálnosti. Ta může být způsobena změnami chemického složení fluid. Na základě těchto výzkumů je zřejmé, že není možné Jesenické karbonáty řadit mezi dolomity nebo ankerity, neboť se často může jednat o zonální karbonát obsahující jak složku dolomitovou, tak i ankeritovou.

Všechny studované karbonáty kalcitové řady, spadají podle diskriminačního diagramu Trdličky & Hoffmana (1976) do pole kalcitu. Obsahují izomorfní příměsi 0,1 – 1,3 hm. % MgO, 0,6 – 1,4 hm. % FeO a 0,2 –1,4 hm. % MnO. Obsahují i příměs diadochního Sr (0,0 – 0,14 hm. %). Kalcity z drobových prostředí mají řádově o ½ vyšší obsahy Mg, Fe, o ½ nižší obsahy Mn a 3x nižší obsahy Sr než-li kalcity z břidlicových souvrství. Tento rozdíl je spjat patrně s různou intenzitou louhování chemických prvků z okolních hornin, neboť se tento trend neprojevuje přímo v chemickém složení hostitelských hornin. Pro kalcity z většiny výskytů studovaného území je charakteristická přítomnost růstové či oscilační zonálnosti.

Sfalerity jsou charakteristické nízkými obsahy Fe (průměrně 0,38 až 0,83 hmot. %) a nižšími obsahy Cd které se pohybují mezi 0,17 až 0,35 hmot. %. Z ostatních stopových prvků zastupujících Zn v krystalové mřížce je nejzajímavější Cu (obsahy od 0 do 0,16 hmot. %), která spolu s Fe výrazně ovlivňuje červené zbarvení sfaleritu. Další prvky jako Mn, In a Ag nemají větší význam. Tmavší zbarvení (tmavě červené až černé barvy) způsobuje až na malé výjimky většinou přítomnost vyšších obsahů Fe. Ze dvou lokalit v Nízkém Jeseníku (Nejdek a Jakubčovice) byla zjištěna přítomnost zonálních sfaleritů. Tato zonálnost je způsobena změnami v chemickém složení Fe, Cu a někdy i Cd. Relativně nejvyšší obsahy Fe mají sfalerity z větších výskytů hydrotermální mineralizace s vyšším zastoupením dalších sulfidů (zejména galenitu a chalkopyritu).

3.1.2.4 Mikrotermometrické studium

Pro oblast Nízkého Jeseníku je charakteristická přítomnost poměrně malých fluidních inkluzí (FI) většinou o velikosti do 10 μm. Z minerálů byly sledovány zejména kalcity (často obsahující jednofázové FI), dolomit-ankerity (jsou pro svoji malou průsvitnost velice těžko měřitelné), sfalerit a baryt (s jednofázovými FI).

U sfaleritů z lokalit Hrabůvka (Slobodník & Dolníček 2001) a Nejdek se T_h pohybují mezi +79° až +125 °C. Salinita roztoků v primárních dvoufázových inkluzích je indikována T_m(teplota tání poslední pevné fáze) mezi -18,9° až -24,9 °C, což odpovídá salinitě 21,6 až 25,5 hm. % ekv. NaCl (Bodnar 1993). Eutektické teploty (T_e) se pohybují mezi -68° až -54 °C, což naznačuje přítomnost systému H₂O-NaCl-CaCl₂(Borisenko 1977).

Teploty homogenizace (T_h) u studovaných dvoufázových inkluzí v dolomitu z Hrabůvky se pohybují mezi +123 až +158 °C. Salinity jsou indikovány T_m mezi -11° až -13,4 °C a -24,3° až -26 °C, což odpovídá salinitě fluid 14,9 až 17,3 a 25,1 až 26,2 hm. % ekv. NaCl (Bodnar 1993). Eutektické teploty se pohybují mezi -39° až -38 °C, což naznačuje možnosti míchání systému H₂O-NaCl s dalšími vodními systémy solí Na-K-Mg (Borisenko 1977, Goldstein & Reynolds 1994). Teploty homogenizace u dvoufázových FI v dolomitu z Nejdku se pohybují cca mezi +133 až +154 °C. Salinity jsou indikovány T_m mezi -7,4° až -12,6 °C, což odpovídá salinitě fluid 11 až 16,5 hm. % ekv. NaCl (Bodnar 1993). U dvoufázových FI dolomitu z Jakubčovic bylo zaznamenáno velké množství porušených inkluzí a proto tato data nebyla dále interpretována. Teploty homogenizace dvoufázových inkluzí v dolomitu z Bohučovic se pohybují mezi +80 až +100 °C. Salinity jsou indikovány T_m mezi -23,4° až -25,5 °C, což odpovídá salinitě fluid 24,6 až 25,9 hm. % ekv. NaCl (Bodnar 1993). Eutektické teploty se pohybují mezi -55° až -61 °C, což naznačuje přítomnost systému H₂O-NaCl-CaCl₂(Borisenko 1977).

Inkluze v kalcitu z Hrabůvky jsou většinou jednofázové, vzácněji i dvoufázové. Přítomnost jednofázových inkluzí vyplněných jen kapalinou svědčí o velmi nízkých teplotách vzniku okolo ≤50 °C. T_h dvoufázových inkluzí v kalcitu se pohybují v rozmezí +67 až +80 °C a T_m mezi -5,8° až -12 °C, což odpovídá salinitě fluid 8,9 až 16 hm. % ekv. NaCl (Bodnar 1993). FI v kalcitech z Nejdku jsou většinou jednofázové, vzácněji i dvoufázové. Přítomnost jednofázových inkluzí vyplněných jen kapalinou svědčí o velmi nízkých teplotách vzniku okolo ≤50 °C. T_h dvoufázových inkluzí v kalcitu se pohybují v rozmezí +60 až +80 °C a T_m mezi -4,5° až -11,5 °C, což odpovídá salinitě fluid 7,2 až 15,5 hm. % ekv. NaCl (Bodnar 1993). FI v kalcitech z Jakubčovic jsou jednofázové, což svědčí o velmi nízkých teplotách vzniku okolo ≤50 °C. T_m změřené po mražení dávají rozsah mezi -3,2° až -2 °C, což odpovídá salinitě fluid 3,4 až 5,3 hm. % ekv. NaCl (Bodnar 1993). Eutektické teploty odpovídají cca -21 °C, což naznačuje přítomnost systému H₂O-NaCl(Davis et al. 1990). FI v kalcitech z Bohučovic jsou jednofázové, což svědčí o velmi nízkých teplotách vzniku okolo ≤50 °C. T_m změřené po mražení dávají rozsah mezi -0,2° až 0 °C, což odpovídá salinitě fluid 0 až 0,35 hm. % ekv. NaCl (Bodnar 1993).

Z lokality Jakubčovice byl studován i nový nález barytu, který však obsahoval jednofázové FI. Ty svědčí o velmi nízkých teplotách vzniku okolo ≤50 °C.

Ze studovaných minerálů vykazují nejvyšší Th dolomity které mají na východě teploty 123 až 158 °C a v západněji položené lokalitě Bohučovice již jen 80 až 100 °C (neuvažujeme zde o jiné tlakové korekci ani o jiném hloubkovém řezu !). U sfaleritů se Th pohybují již okolo 79 až 125 °C. Kalcity z východního okraje Nízkého Jeseníku jsou často jednofázové, méně i dvoufázové a jejich Th se pohybují mezi ≤50, 60 až 80 °C. Na západněji položených lokalitách byly zjištěny pouze jednofázové FI indikující Th ≤50 °C. Baryt jako nejmladší sledovaný minerál obsahuje pouze jednofázové FI indikující Th ≤50 °C.

Salinity fluid z nichž vznikaly starší minerály (převážně dolomit a sfalerit) odpovídají řádově 22 až 26 hm. % ekv. NaCl (Bodnar 1993). Mladší minerály (jako např. kalcit) vznikaly z fluid o širokém rozsahu salinit od 16 až do 0 hm. % ekv. NaCl (Bodnar 1993). Starší minerály vznikaly z roztoků s převládajícím systémem H₂O-NaCl-CaCl₂a nejmladší kalcity z roztoků s převládajícím systémem H₂O-NaCl.

3.1.2.5 Studium stabilních izotopů

Izotopické analýzy dolomitů ze studovaných lokalit vykazují rozptyl hodnot u d¹⁸O mezi -14 až -7,9 ‰ PDB a u d¹³C mezi -5,6 až -3,7 ‰ PDB. Hodnoty d¹⁸O i d¹³C rostou z východu od Karpatské předhlubně směrem na Z či SZ do flyšových souvrství. Na základě těchto údajů a dat získaných z fluidních inkluzí bylo podle Zhenga (1999) vypočteno izotopické složení matečných fluid, které nám dává obdobné hodnoty d¹⁸O v rozsahu +0,8 až +4,0 ‰ SMOW. Pro studovanou oblast lze uvažovat o teplotní zonalitě, která si však zaslouží ještě mnohem více pozornosti do budoucna. Ta je velice dobře patrná z teplotního rozdílu okolo 45°C mezi dvěma lokalitami vzdálenými cca 33 km, u nichž můžeme předpokládat stejnou hloubku vzniku mineralizace.

Při studiu stabilních izotopů v kalcitech byly na základě výsledných analýz odlišeny dva „typy“ karbonátů, které se však od sebe makroskopicky vůbec neliší. První skupina kalcitů vykazuje hodnoty d¹⁸O mezi -16,3 až -13,2 ‰ PDB a u d¹³C mezi -7,7 až -4,3 ‰ PDB. Druhá skupina kalcitů vykazuje hodnoty d¹⁸O mezi -11,5 až -6,7 ‰ PDB a u d¹³C mezi -14,8 až -6,2 ‰ PDB.

Na základě izotopických dat a dat získaných z fluidních inkluzí bylo podle rovnice O’Neila et al. (1969) vypočteno izotopické složení matečných fluid. Pro kalcit z Hrabůvky vycházejí d¹⁸O mezi +2,5 až +4,3 ‰ SMOW, z Nejdku –5 až –2,3 ‰ SMOW, z Jakubčovic –1,89 ‰ SMOW a z Bohučovic –1,3 až –0,6 ‰ SMOW.

3.1.2.6 Podmínky vzniku mineralizace

Vznik ložisek v kulmu Nízkého Jeseníku byl spjat s rozsáhlou migrací fluid jak dokládají četné výskyty obdobného charakteru na Drahanské vrchovině, kře Maleníku, v paleozoiku pod Karpatskými příkrovy a v Moravském krasu (Slobodník 2002). Vznik polymetalických žil byl spjat s extenzním režimem této oblasti v období po ukončení variského vrásnění. Charakteristický je pro tuto mineralizaci nepříliš pestrý výskyt rudních minerálů (galenit, sfalerit, chalkopyrit a pyrit) s absencí sulfosolí a minerálů Ag, který je obdobný s paragenezemi pozdně variské asociace typu p-pol (typovou lokalitou je Stříbro). Se stříbrským revírem má studovaná oblast společné i nízké teploty vzniku mineralizace (Dobeš, et al. 1995) a obdobné horninové prostředí.

Největší rudní akumulace jsou vázány do blízkosti zlomů směru SV-JZ a SZ-JV a na jejich křížení. Z tohoto důvodu předpokládáme, že zlomy těchto směrů mohli představovat migrační cesty pro přínos hydrotermálních fluid, z nichž tato mineralizace vznikla. Vyšší salinity fluid (22 až 26 hm. % ekv. NaCl) z nichž vznikaly starší minerály jako křemen, dolomit a sfalerit dokládají jako možný zdroj těchto fluid sedimentární solanky pocházející z mesozoických sedimentů ležících na jv. okraji Českého masivu. Tuto myšlenku podporuje i zonální trend zjištěný u dolomitů. Mladší minerální fáze vznikaly z fluid o širokém rozsahu salinit od 16 do 0 hm. % ekv. NaCl a izotopického složení –5 až +4,3 ‰ SMOW. Dokládají tedy míchání různých zdrojů vod (mořských, formačních a meteorických). Z celkového charakteru mineralizace lze předpokládat mesozoické stáří?

3.1.3. Hydrotermální mineralizace vázané na břidlice

3.1.3.1 Strukturní pozice

Mineralogicky chudé hydrotermální žíly se nacházejí v břidlicích moravického a hradecko-kyjovického souvrství. Charakteristické jsou pro ně nedeformované přímé tenké žilky tvořené většinou kalcitem o mocnosti (0,X – 8 cm) a délky do 10 m. Převažují žíly směru V-Z, S-J a SZ-JV, strmého úklonu (60-90°), které jsou často kolmé na vrstevnatost okolních hornin. Místy se vyskytují i žíly které jsou paralelní s okolní vrstevnatostí.

3.1.3.2 Mineralogie

Pro studovanou mineralizaci je charakteristická přítomnost kalcitu, v němž se zřídka vyskytují sulfidy (většinou pyrit, méně často pak sfalerit, chalkopyrit nebo galenit). Hojnější sulfidické zrudnění je vždy vázáno na lokality v blízkosti větších rudních akumulací v drobách.

3.1.3.3 Chemické složení minerálů

Karbonáty dolomit-ankeritové řady byly nalezeny vzácně na jedné lokalitě, kde spadají podle diskriminačního diagramu Trdličky & Hoffmana (1976) do pole Fe-dolomitu s 2-3x vyššími obsahy Mn oproti dolomitům z drobových prostředí.

Všechny studované karbonáty kalcitové řady, spadají podle diskriminačního diagramu Trdličky & Hoffmana (1976) do pole kalcitu. Obsahují izomorfní příměsi 0,1 – 0,9 hm. % MgO, 0,2 – 1,9 hm. % FeO a 0,7 – 2,1 hm. % MnO. Charakteristický je pro ně vyšší obsah diadochního Sr (0,01 – 0,46 hm. %).

Sfalerity byly studovány pouze z lokality Boňkov, kde mají nízké obsahy Fe (0,17 až 0,51 hmot. %) a nižší obsahy Cd v rozmezí 0,23 až 0,35 hmot. %.

3.1.3.4 Mikrotermometrické studium

Pro kalcity z břidlicových souvrství je charakteristická přítomnost poměrně malých fluidních inkluzí (FI) většinou o velikosti 2-10 μm. Studovány byly FI ze dvou lokalit.

Teploty homogenizace (T_h) u studovaných dvoufázových inkluzí v kalcitu z Oder se pohybují mezi +75 až +105 °C. Salinity jsou indikovány T_m mezi -8° až -10 °C, což odpovídá salinitě fluid 11,7 až 14 hm. % ekv. NaCl (Bodnar 1993). Eutektické teploty (T_e) se pohybují mezi -24° až -17 °C, což naznačuje přítomnost systému H₂O-NaCl(Davis et al. 1990). T_h u studovaných dvoufázových inkluzí v kalcitu ze Starých Oldřůvek se pohybují mezi +55 až +85 °C. Salinity jsou indikovány T_m mezi –26,3° až –26,5 °C, což odpovídá salinitě fluid 26,4 až 26,5 hm. % ekv. NaCl (Bodnar 1993). Eutektické teploty (T_e) se pohybují mezi -42° až -39 °C, což naznačuje možnosti míchání systému H₂O-NaCl s dalšími vodními systémy solí Na-K-Mg (Borisenko 1977, Goldstein & Reynolds 1994).

3.1.3.5 Studium stabilních izotopů

Izotopické analýzy kalcitů ze studovaných lokalit vykazují rozptyl hodnot u d¹⁸O mezi –19,3 až –15,2 ‰ PDB a u d¹³C mezi –6,3 až –1,9 ‰ PDB.

Na základě izotopických dat a dat získaných z fluidních inkluzí bylo podle rovnice O’Neila et al. (1969) vypočteno izotopické složení matečných fluid. Pro kalcit z Oder vycházejí d¹⁸O mezi –9 až –4,6 ‰ SMOW, ze Starých Oldřůvek –9,4 až –5,3 ‰ SMOW.

3.1.3.6 Podmínky vzniku mineralizace

Vznik kalcitových žil místy se sulfidickým zrudněním byl patrně spjat se vznikem polymetalických žil vyskytujících se v drobách. Dokladem toho jsou salinity fluid v rozmezí 8 až 26,5 hm. % ekv. NaCl, teplotní trend který klesá směrem na západ (105-75 → 85-55 °C) a hojnější výskyty sulfidické mineralizace vázané do blízkosti větších rudních akumulací vázaných na drobová souvrství. Nepatrný rozsah mineralizace v břidlicích lze vysvětlit plastičtějším chováním hostitelských hornin oproti drobám a tím i ke špatným podmínkám migrace fluid. U těchto žil převládají fluida s výraznější dotací meteorickými vodami.

3.2. Neoidní hydrotermální mineralizace

Při výzkumu postvariských hydrotermálních mineralizací na které byl tento grant hlavně zaměřen byly objeveny karbonáty s kolomorfní stavbou na lokalitě Jakubčovice a Hrabůvka. Při podrobnějším studiu této poměrně zajímavé mineralizace na lokalitě Jakubčovice byl objasněn její vztah k tektonické stavbě a ke starším typům mineralizací. Dále bylo studováno minerální a chemické složení, izotopické složení O a C v kalcitu, byla provedena katodová luminiscence a měření fluidních inkluzí.

Kalcitové žíly o mocnosti 0,1 – 5 cm často s kolomorfním vývinem se nacházejí pouze na spodních dvou etážích lomu. Většinou jsou vázány na různě orientované pukliny v drobách a velmi vzácně i na pukliny v břidlicích. Zde často tmelí úlomky drob, vyplňují různé pukliny a trhliny a nejeví nejmenší známky tektonického postižení. V některých případech byly objeveny i žilky narůstající na oba typy starších mineralizací. Převážně jsou orientovány ve směru SSV-JJZ a ZSZ-VJV obdobně jako postvariské hydrotermální žíly.

Z mineralogického hlediska je tato mineralizace velice chudá. Základním minerálem je kalcit, který tvoří nejpodstatnější část těchto žil. Často vytváří kolomorfní textury, povlaky, kůry, žíly, ledvinité agregáty a mnohdy připomíná i sintry. Na základě parciální chemické analýzy byly stanoveny obsahy 0,12 hm. % Mn, 0,24 hm. % Fe a 1,3 hm. % Mg. Obsahy Mn a Fe jsou oproti postvariským hydrotermálním kalcitům v průměru 4x až 6x nižší a naopak obsahy Mg jsou řádově 4x vyšší. Při použití katodové luminiscence byla zjištěna zonálnost kalcitu s cca 10-20 zónami na 1 mm vzorku. Tyto zóny se odlišují v intenzitě luminiscence od téměř černé až po oranžovou a patrně odrážejí složitější fyzikálně-chemické procesy které probíhali při vzniku tohoto karbonátu. Z dalších minerálů byly pomocí odrazového mikroskopu identifikovány pyrit a markazit. Tyto dva minerály tvoří intimní srůsty a není možné je makroskopicky od sebe odlišit. Často se vyskytují ve formě framboidárních zrn, povlaků a keříčků o velikosti do 3 mm.

Fluidní inkluze (FI) byly pozorovány v čirém štěpném kalcitu z 2. etáže lomu. Jedná se o jednofázové FI kulovitého tvaru o velikosti 2 – 15 mm, které jsou však v kalcitu zastoupeny poměrně ve velmi malém množství a jejich uspořádání je zcela nepravidelné. Dvoufázové FI se nám podařilo získat po zmražení, kdy jsme získaly teploty tání mezi –1,1 až 0°C. Teplotu vzniku studovaného kalcitu můžeme tedy předpokládat do 50°C.

Izotopické analýzy kolomorfního kalcitu nám poskytly hodnoty d¹³C v rozmezí –27,6 až –48,5 ‰ PDB a u d¹⁸O v rozmezí –4,2 až –6,3 ‰ PDB. Při výpočtu izotopického složení matečného fluida byla použita rovnice podle O’Neila et al. (1969) a pro teplotu vzniku byla použita teplota 50°C. Za těchto podmínek by mělo izotopické složení fluid z kterých tyto karbonáty vznikaly d¹⁸O okolo +0,35 až +2,5 ‰ SMOW. Izotopické složení fluid d¹³C vzniklých z HCO₃ při použití rovnice podle Deinese et al. (1974) vychází pro 50°C v rozmezí –29,3 až –50,2 ‰ PDB.

Ze zjištěných výsledků je patrné, že studovaná mineralizace vznikla patrně z mělce obíhajících podpovrchových až povrchových vod, které louhovaly okolní horninové prostředí. Při vzniku této mineralizace měl patrně významnou roli i přínos ropných uhlovodíků a není též ani vyloučen vliv bakteriální činnosti (teplota < 50°C, framboidární útvary, lehké izotopy C). Podle celkového charakteru by se mohlo jednat o mineralizaci snad až terciérního stáří.

4. Výstupy projektu

V roce 2003 byla část výsledků otištěna v Bulletinu mineral.-petrolog. oddělení Národního Muzea v Praze (viz. příl.). Do tisku je připraven článek o chemismu sfaleritů (Acta Musei Moraviae, Brno)(viz. text). Další dílčí výsledky budou prezentovány v roce 2004 na konferencích (32^nd International Geological Congres, Florencie, Itálie (viz text); Paleozoikum 2004 a Studentská geologická konference 2004). Část výsledných dat z výzkumu bude využita při výuce a cvičeních zaměřených na problematiku ložisek a minerotvorných procesů. Pro účely prezentace slouží i zhotovené internetové stránky. Vědecké výsledky budou využity v disertační práci řešitele.

Abstrakt na 32^nd International Geological Congres, Florencie, Itálie

Regional temperature trend in low temperature fluids: suggestions from stable isotopes and fluid inclusion data, Rhenohercynian zone, Czech republic.

Jan Kučera & Marek Slobodník

Institute of Geological Sciences, Faculty of Sciences, Masaryk University, Kotlářská 2, 611 37 Brno, Czech Republic, E-mail: kuca@sci.muni.cz, marek@sci.muni.cz

Key words: Bohemian Massif, Rhenohercynian, dolomite, stable isotopes, fluid inclusions.

The post–Variscan vein mineralisation is disseminated at the eastern border of the Bohemian Massif. Host rocks of mineralisation are Lower Culmian siliciclastics of the Moravo-Silesian Palaeozoic unit which forms part of the Rhenohercynian zone. Outer West Carpathian units are spread far to the E and SE. The most frequent mineral phases are carbonates, quartz, barite, sphalerite, galenite, pyrite and chalcopyrite. Carbonates (dolomite-ankerite series) are often the oldest phase at hydrothermal veins (N-S, NW-SE and NNE-SSW). Chemical composition of carbonates is variable (8.2-19.2 wt.% FeO and 9-21.3 wt.% MgO) refering to the zonal texture of grains but there is no trends in the area. Regional trend occured in values of d¹⁸O which increase from E to W and NW, from –14 to –7.9‰ PDB. The same trend from 5.6 to 3.7‰ PDB have values of d¹³C. The oposite trend has been revealed in temperature of homogenization (Th) of fluid inclusions in carbonates. Th ranges from 123-145°C at the SE (Hrabůvka) to 79-98°C at the NW (Bohučovice), while the type of enclosed fluids (H₂O-NaCl-CaCl₂) and their salinity are the same (24.6 – 26.2 wt.% NaCl eq.). The pressure corrections are thought to be the same at all localities. Consequently the calculated isotopic compositions (Zheng 1999) of oxygen of parent fluids provided the same values in the range from +0.8 to +4.0‰ SMOW at the studied localities.

Such trend in temperature would support a fluid flow from the SE and a possible source of fluids in the deep subsurface of the West Carpathians.

Investigation was granted by FRVŠ 584/2003 and GAČR 205/00/0356.

Článek ve fázi závěrečných úprav každého z autorů a před korekturami do časopisu Acta Musei Moraviae:

Chemické složení sfaleritů z kulmu Nízkého Jeseníku a kry Maleníku

The chemical composition of sphalerites from the Culmian of the Nízký Jeseník Upland and the block of Maleník

Jan Kučera, Marek Slobodník, Petr Sulovský

Key words: Bohemian Massif, Nízký Jeseník Upland, sphalerite, chemistry, zonality

Jan Kučera, Institute of Geological Sciences, Faculty of Science, Masaryk University, Kotlářská 2, 611 37 Brno, Czech Republic

Marek Slobodník, Institute of Geological Sciences, Faculty of Science, Masaryk University, Kotlářská 2, 611 37 Brno, Czech Republic

Petr Sulovský, Department of Electron microscopy and microanalysis, Faculty of Science, Masaryk University, Kotlářská 2, 611 37 Brno, Czech Republic

Úvod

Cílem předloženého příspěvku je studium makrochemismu sfaleritů z polymetalických žil vyskytujících se v kulmu Nízkého Jeseníku a kry Maleníku (Obr. 1). Z této oblasti Českého masivu nebyl doposud žádný detailnější výzkum chemismu sfaleritů proveden. Hydrotermální žíly hostící studované sfalerity jsou vázány převážně na souvrství drob, místy i se slepenci. Méně často pak na souvrství prachovců či břidlic moravického a hradecko-kyjovického souvrství (spodní karbon). Hydrotermální žíly na lokalitě Hranice se vyskytují v devonských vápencích.

V žilovině jsou zastoupeny karbonáty ankerit-dolomitové řady, křemen, kalcit, méně hojný je baryt a vzácný siderit a fluorit. Z rudních minerálů je přítomen galenit, sfalerit, pyrit, chalkopyrit a vzácnější markazit a arsenopyrit. Zrudnění má nejčastěji charakter žilek, vtroušenin, brekcií či drobných drůz. Nejhojnější mineralizace se objevuje v blízkosti velkých zlomů. Žíly o mocnosti od 1 mm do 10 cm (max. až 35 cm) mají nejčastěji strmý úklon a směr SZ-JV, S-J až SSV-JJZ.

Ze sukcesních schémat vytvořených pro jednotlivé lokality je patrné, že sfalerit je často krystalizačně nejstarším rudním minerálem. Většinou tvoří hypautomorfně až automorfně omezená zrna, která jsou někdy zatlačována téměř stejně starým galenitem. Často jsou jeho zrna zatlačována či prorážena žilkami mladších minerálů: pyritem, chalkopyritem a dolomitem. Sfalerit je po galenitu druhým nejhojnějším sulfidem na polymetalických žilách a na žilách s převahou karbonátů nad křemenem je dokonce nejhojnějším sulfidem. Většinou tvoří drobná zrnka červenožluté, červené, červenohnědé, žlutohnědé, hnědé až černohnědé barvy o velikosti nejčastěji okolo 0,1-0,3 cm, ojediněle až 3 cm (z lokality Hrabůvka) vtroušená v karbonátové žilovině. V menší míře se vyskytují jeho krystalované ukázky o velikosti do 0,2 cm.

Metodika

Chemické složení sfaleritů bylo analyzováno na Ústavu geologických věd PřF MU v Brně pomocí skenovacího elektronového mikroskopu Cam Scan 4DV s připojeným ED analyzátorem LINK AN 10 000 a se ZAF korekcí a pomocí elektronového mikroskopu Cameca SX100 s následujícími pracovními podmínkami: WD, urychlovací napětí 15 kV, proud 40 nA. Vzorky analyzoval RNDr. P. Sulovský, Mgr. J. Filip a Mgr. R. Škoda. Z každého vzorku bylo provedeno několik bodových analýz. Na elektronové mikrosondě byly stanoveny následující prvky: Zn, Fe, Cd, Mn, S a u některých analýz i Ag, Cu a In. Zrna sfaleritů byla vyseparována z žiloviny buď mechanicky nebo pomocí 10 % kyseliny chlorovodíkové (v případě menších zrn) a byla zalita do tablety a naleštěna (J. Povolný, ÚGV PřF MU Brno). Ve dvou případech byly sfalerity zpracovány jako oboustranně leštěná zrna (J. Škorpíková, ČGS Praha Barrandov). Část zrn byla vyseparována ze vzorků z depozitáře MZM v Brně (viz. inventární čísla) a jeden nábrus z mineralogických sbírek ÚGV PřF MU v Brně.

Přehled výzkumů o sfaleritech studované oblasti

Základní přehled o výskytu sfaleritů v Nízkém Jeseníku a kře Maleníku podává Kruťa (1966, 1973). První spektrální analýzy z lokalit Hrabůvka a Hranice publikuje již Losert (1955). Další spektrální a vůbec první chemickou analýzu z lokality Hrabůvka uvádí Losert (1957). Analyzovaný sfalerit obsahoval příměs 1,53 hm. % Fe, 0,26 hm. % Cd a 0,19 hm. % Pb. První souhrnnější příspěvek (Hak a Novák 1962) se týká mikrochemismu Moravských sfaleritů a v rámci něj byly provedeny spektrální analýzy ze čtyř lokalit (Hrabůvka, Dubová, Jakubčovice a Lipník nad Bečvou). Další spektrální analýzy z lokalit Barnov, Veselí u Oder a Hrabůvka publikuje ve své práci o Pb-Zn mineralizacích Nízkého Jeseníku Losert (1962). V pozdější době studoval Přichystal (1975) v rámci své rigorózní práce sfalerit z Hrabůvky za použití spektrální a chemické analýzy (výsledky byly následující: 2,17 hm. % Fe, 0,29 hm. % Cd a stopy Mn).

Kvantitativní chemické analýzy z lokality Veselí u Oder uvádí Čermák et al. (1986) s následujícími výsledky. Obsahy se pohybují v rozmezí u Fe (1,35 – 2,43 hm. %), Cd (0,17 – 0,35 hm. %), Mn (0 – 0,03 hm. %) a u Cu (0 – 0,03 hm. %). Zimák a Večeřa (1991) uvádějí tmavě hnědý a žlutohnědý sfalerit z lokality Zlatý důl u Hluboček-Mariánského Údolí. Chemické analýzy prokázali obsahy u tmavě hnědého sfaleritu (0,63 hm. % Fe, 0,011 hm. % Mn a 6600 ppm Cd) a u žlutohnědého sfaleritu (0,49 hm. % Fe, 0,004 hm. % Mn a 5040 ppm Cd). Chemické složení tmavě hnědého sfaleritu, s obsahem 3,72 – 5,59 hm. % Fe, 0 – 0,61 hm. % Cd a 0 – 0,24 hm. % Mn, z lomu u Hrubé Vody uvádí Zimák (1997). Nověji se chemickým složením sfaleritů z Hrabůvky zabýval Zimák (2000). Jeho analýzy provedené na mikrosondě vykazují nižší obsahy Fe oproti starším chemickým analýzám. Výsledky analýz mají obsahy 0,56 – 1,43 hm. % Fe a 0,31 – 0,55 hm. % Cd. Chemické složení sfaleritu z lokality Domašov nad Bystřicí uvádí Zimák et al. (2002). Uvádí zde sfalerity, za prvé z křemen, kalcit, ankerit-dolomitových žil s pyritem, chalkopyritem a galenitem z 2. až 4. etáže lomu (s obsahem 0,4 – 0,6 hm. % Fe a 0,1 – 1,0 hm. % Cd) a za druhé z křemen, kalcitových žilek s chalkopyritem, galenitem a pyritem z 4. etáže lomu (s obsahem 2,7 – 3,1 hm. % Fe a 0 – 0,4 hm. % Cd). Nejnověji se souborně zabýval chemickým složením sfaleritů z Nízkého Jeseníku Kučera (2002). Jedná se o lokality Nejdek, Olšovec, Jakubčovice, Vendelín, Dubová, Boňkov, Nové Těchanovice, Heřmánky, Opatovice, Kružberk, Potštát a Lhotka u Vítkova.

Studované lokality

Kromě již zmíněných lokalit in (Kučera 2002) je součástí předloženého příspěvku studium chemického složení sfaleritů z dalších lokalit: Bohučovice, Domašov nad Bystřicí, Barnov (důl František-Karel), Hrabůvka, Podhůra a Stará Ves. Větší část studovaných sfaleritů byla vázána na kalcitové nebo dolomit-ankeritové žilky v drobě.

Barnov (důl František-Karel) – nábrus z mineralogických sbírek PřF MU v Brně, jedná se o 1,5 mm velké zrno automorfně omezeného sfaleritu, které je zatlačováno okolním galenitem a spolu s ním vyhojeno mladším kalcitem. Ve vzorku se spolu s ním vyskytuje chalkopyrit, pyrit, markazit a vzácně i arsenopyrit. Z hlušinových minerálů je nejhojnější křemen převládající nad kalcitem.

Bohučovice – BO 1-1, sběr Mgr. Z. Dolníček, 0,5 až 2 mm velká zrna světle hnědých sfaleritů zarostlých spolu s úlomky okolních hornin v 2 cm mocné dolomit-ankeritové žíle v drobě z 1. etáže lomu.

– BO 2-6, vlastní sběr, červená až skoro černá zrna sfaleritu o velikosti do 1 mm zarostlá spolu s pyritem, který jej zatlačuje v dolomitu až Fe-dolomitu v drobě ze 2. etáže lomu.

Boňkov – vzorek z MZM v Brně, 1 až 2 mm, max. až 5 mm velká zrna červeno-oranžového sfaleritu z příčné 3 mm mocné kalcitové žilky v břidlici.

Domašov nad Bystřicí – sběr Mgr. Z. Dolníček, 0,3 – 2 mm velká zrna žlutohnědého sfaleritu tvořícího vtroušeniny až hnízda spolu s galenitem (až 1 mm velká zrna) na puklině či kalcitové žilce o mocnosti do 1 mm ve slepenci z 1. etáže lomu.

Dubová – vzorek z MZM v Brně, 1 – 3 mm velká oranžovo-hnědá zrna sfaleritu v 1 – 2 mm mocné kalcitové žilce v drobě.

Heřmánky – vzorek z MZM v Brně, 0,3 mm velká červená zrna sfaleritu vtroušená v 3 mm mocné dolomitové žilce v drobě.

Hrabůvka – HR 28, vlastní sběr, až 2 x 3 cm velká žlutohnědá zrna sfaleritu zarostlá spolu s galenitem (velikost až 1,5 x 1,5 cm) v 2 cm mocné dolomitové žíle v drobě z 2. etáže lomu.

Jakubčovice nad Odrou – JA 4, vlastní sběr, až 3 mm velká zrna žlutočerveného sfaleritu vtroušená v 2 – 4 mm mocné kalcitové žilce v drobě ze 4. etáže lomu.

JA 6, vlastní sběr, 1 – 2 mm velké krystaly sfaleritu narostlé spolu s krystaly kalcitu na 2 – 4 mm velkých krystalech dolomitu v křemenné žilce v drobě ze 6. etáže lomu.

– JA 7, vlastní sběr, 2 – 3 mm velká zrna červenohnědého sfaleritu v 2 mm kalcitové žilce v drobě ze 7. etáže lomu.

– JA 7-1, vlastní sběr, 0,5 – 3 mm velká červená zrna sfaleritu vtroušená spolu s chalkopyritem (velikost do 1 mm) v dolomit-ankeritové žilce o mocnosti 2 – 4 mm v drobě ze 7. etáže lomu.

– vzorek z MZM v Brně, až 1 mm velká červená zrnka sfaleritu vtroušená v dolomitu.

Kružberk – vzorek z MZM v Brně, až 1 mm velká červená zrnka sfaleritu vtroušená v 3 mm mocné žilce v prachovci.

Lhotka u Vítkova – vzorek z MZM v Brně, až 0,3 mm velká světle červená zrnka sfaleritu vtroušená v růžovém kalcitu v drobě.

Nejdek – NE 1-2, vlastní sběr, 1 – 5 mm velká hojná červenohnědá zrna sfaleritu vtroušená v 1 – 3 mm mocných dolomitových žilkách v drobě z 1. etáže lomu.

NE 1-3, vlastní sběr, 0,1 – 1,5 cm velká zrna sfaleritu žlutohnědé barvy s patrnými zónami (tmavší okraj a světlejší střed) v 0,2 cm mocné příčné kalcitové žilce v prachovci z 1. etáže lomu.

NE 1-5, vlastní sběr, 0,5 – 3 mm velká zrna červenohnědého sfaleritu vtroušená spolu s méně hojným galenitem a chalkopyritem v 0,2 – 0,5 cm mocné dolomitové žilce v drobě z 1. etáže lomu.

Nové Těchanovice – vzorek z MZM v Brně, 0,2 – 0,5 mm velká červená zrna sfaleritu vtroušená v růžovém kalcitu v břidlici.

– vzorek z MZM v Brně, 0,2 – 0,5 mm velká černá zrna sfaleritu vtroušená spolu s chalkopyritem a galenitem v křemenné žíle v břidlici.

Olšovec – OL 2, vlastní sběr, 0,5 – 2,5 mm velká červená až červenožlutá zrna vtroušená spolu s podružným chalkopyritem v 1 mm mocných kalcitových žilkách v drobě z 2. etáže lomu.

Vzorek z MZM v Brně, 0,5 – 3 mm velká zrna červeno-oranžového sfaleritu vtroušená spolu s méně hojným galenitem v 2 – 4 mm mocné kalcitové žilce v drobě.

Opatovice u Hranic – vzorek z MZM v Brně, 0,5 – 2 mm vtroušená zrna a hnízda světle červeného sfaleritu v 2 mm kalcitové žilce v drobě.

Podhůra – PD 4, vlastní sběr, 0,2 – 1 mm velká zrna světle červeného sfaleritu v 1 – 3 mm mocné kalcitové žilce v drobě z 4. etáže lomu.

Potštát – vzorek z MZM v Brně, až 0,5 mm velká červenohnědá zrna sfaleritu v příčné kalcitové žilce v drobě.

Stará Ves – vlastní sběr, 0,1 až 0,5 cm velká černá zrna a krystaly sfaleritu na dolomitu v křemenné žíle v drobě.

Vendelín – vlastní sběr, až 0,1 mm velká zrníčka červeného sfaleritu vtroušená v 2 mm kalcitové žilce v drobě.

Chemické složení sfaleritů

Nejvýznamnějšími prvky, které diadochně zastupují ve sfaleritech Zn jsou Fe a Cd, méně častá je Cu. Zastoupení Mn, In a Ag je velice nepatrné (Tab.1, Tab. 2, Tab. 3).

Obsahy Fe se pohybují od 0,01 do 4,64 hmot. % (obr. 2). Výjimku tvoří černý sfalerit (obsahující 6,26 – 6,29 hmot. % Fe) v křemeni z lokality Nové Těchanovice jehož geneze není objasněna. Ale patrně se jedná o sfalerit z odlišného typu mineralizace než z kterého pochází ostatní studovaný materiál. Průměrný obsah Fe se pohybuje okolo 0,9 hmot. %, ale je oproti mediánu = 0,66 hmot. % navyšován několika analýzami se zvýšeným obsahem Fe. Průměrné obsahy se však pohybují mezi 0,38 až 0,83 hmot. % Fe. Zvýšené obsahy Fe ve sfaleritu jsou patrně ovlivněny sběrnou krystalizací z hydrotermálního roztoku. Důkazem toho jsou vyšší obsahy Fe vázané na karbonátové žíly s hojnější přítomností dalších sulfidických minerálů (zejména galenitu a chalkopyritu).

Obsah Cd kolísá od 0 do 1,14 hmot. % (obr. 4). Průměrný obsah odpovídá 0,32 hmot. % a medián 0,26 hmot. % Cd. Průměrné obsahy se však pohybují mezi 0,17 až 0,35 hmot. % Cd. Zvýšené obsahy Cd jsou doprovázeny relativně nižšími obsahy Cu, zatímco na dalších prvcích je nezávislý. Zvýšené obsahy Cd neovlivňuje přítomnost sulfidů na hydrotermálních žilách a patrně ani teplota.

Obsah Cu se pohybuje od 0 do 0,16 hmot. % (obr. 5) a jeho množství není závislé na žádném z dalších prvků obsažených ve sfaleritu. Z dostupných dat je patrné, že relativně vyšší obsahy Cu jsou vázány na vzorky které buď přímo obsahovaly chalkopyrit a nebo se v jejich blízkosti vyskytoval.

Mn zastupuje Zn ve studovaných sfaleritech pouze sporadicky v rozsahu od 0 do 0,21 hmot. %. Průměrné obsahy se ale pohybují jen okolo 0,01 hmot. %. Ve studovaném materiálu nelze zjistit žádnou závislost mezi Mn a ostatními prvky.

Obsahy In se pohybují v rozmezí 0 až 0,09 hmot. %, většinou však In není přítomno. Jediná vypozorovaná závislost se projevuje pří nejvyšších obsazích In kdy naopak ubývá obsahu Cd (možné zastupování In za Cd).

Obsahy Ag jsou velice malé (0 až 0,04 hmot. %) a nevykazují žádné významnější zastupování s ostatními studovanými prvky.

Obsah 0,34 hmot. % Ge byl zjištěn při jedné analýze a nelze tedy tento prvek detailněji srovnávat s ostatními prvky.

Zonálnost sfaleritů

O zonalitě kulmských sfaleritů z lokalit Nejdek a Jakubčovice se poprvé zmiňují Kučera a Slobodník (2002). Během pozdějšího studia byly v oboustranně leštěných destičkách sfaleritů z lokalit Nejdek a Jakubčovice nalezena další zonální zrna, z nichž byly 4 podrobeny detailnějším mikrosondovým analýzám k ověření chemismu jednotlivých zón.

První sfalerit z Nejdku vykazoval zřetelnější zonálnost i ve zpětně odražených elektronech (obr. 6) což je patrně způsobeno vyšším obsahem prvků a tím i větší variabilitou sumy kationtů od 1,12 do 5,24 hmot. %, zatímco u ostatních zrn suma dosahovala maximálně 1,39 hmot. %. Později se ale ukázalo, že tato zonálnost přímo neodpovídá skutečné zonálnosti, která je indikována změnami barev a nejlépe je patrná v polarizačním mikroskopu. Na obr. 6 jsou patrné světlejší partie, které dávají více pulsů a jsou způsobeny nižšími obsahy Fe (0,5 až 1,7 hmot. %) a vyššími obsahy Cd (0,61 až 1,14 hmot. %), zatímco tmavší partie dávají méně pulsů což je způsobeno vyššími obsahy Fe (1,5 až 4,64 hmot. %), zvýšenými obsahy Cu (až 0,1 hmot. %) a naopak deficitem Cd (0,26 až 0,63 hmot. %). Barevná zonalita nám přesněji vystihuje chemické složení zrna (obr. 7). Nejvýznamnější podíl na červeném až tmavě hnědém zabarvení mají vyšší obsahy Fe a v některých případech se zdá být významnějším i vstup Cu do krystalové mřížky. Naopak zvýšené obsahy Cd mohou červené zbarvení potlačovat. Zrno sfaleritu se vyznačuje vyšším obsahem Cd uprostřed a pozvolným ubýváním směrem do kraje. U Fe je situace odlišná neboť jeho vyšší obsahy jsou vázány na 3 hnědé zóny, které se v okrajových partiích cyklicky střídají se světlejšími zónami (obr. 7a).

Druhý studovaný sfalerit z Nejdku ve zpetně odražených elektronech nevykazuje téměř žádnou zonalitu, proto byly jeho zóny analyzovány pouze na základě barevných změn (obr. 8). Barevné změny u tohoto sfaleritu jsou nezřetelněji závislé na obsazích Cu neboť obsahy Fe jsou poměrně vyrovnané (0,7 až 1 hmot. %). Výraznější červené zóny (zejména zóna zachycená bodem č. 4, obr. 8a) nevykazuje oproti trendu žádnou anomálii v obsahu Fe, ale pouze zvýšení obsahu Cu z 0,01 na 0,11 hmot. % což dokáže zapříčinit mnohem intenzivnější zabarvení nežli několikanásobně vyšší obsahy Fe. Zrno se stejně jako předešlé vyznačuje vyššími obsahy Cd uprostřed (zhruba odpovídají nejsvětlejší zóně), stejnými obsahy směrem k okrajům a malým zvýšením na okraji zrna. Obsahy Fe jsou vyšší uprostřed zrna, směrem k okrajům pak mírně klesají a opět stoupají na ještě vyšší obsahy než byly zaznamenány v centru. Zvýšené obsahy Cu způsobující červené zabarvení jsou doprovázeny i zvýšenými obsahy In (0,04 až 0,09 hmot. %).

První studované zrno sfaleritu z Jakubčovic nevykazovalo ve zpětně odražených elektronech žádnou zonalitu a bylo analyzováno na základě barevných změn (obr. 9). Barevné změny jsou jednoznačně závisle na zvýšených obsazích Fe a Cu, přičemž z porovnání analyzovaných bodů č. 1, 3 a 4 je dobře patrný význam Cu pro intenzitu tmavšího zabarvení (obr. 9a). Středová zóna sfaleritu obsahuje zvýšené množství Fe, Cd, ale i Cu. Obsah Cd směrem k okrajům zrna ubývá, zatímco Fe se ještě jednou cyklicky zvyšuje v tmavší okrajové zóně. Obsah Cu směrem k okrajům také klesá, s výjimkou tmavší zóny (bod č. 1), kde opět mírně vzrůstá.

Druhé studované zrno sfaleritu z Jakubčovic také nevykazovalo ve zpětně odražených elektronech žádnou zonalitu a bylo analyzováno na základě barevných změn (obr. 10). V tomto případě jsou cyklické barevné změny způsobeny zejména změnami v obsazích Cu a Fe. Zóny zachycené analýzami č. 2, 4, 7 a 9 velice dobře korelují zejména se zvýšenými obsahy Cu, případně i Fe. Střed zonálního sfaleritu je nabohacen Cd, které směrem ke krajům pozvolna klesá. Velice zajímavá je závislost Cd, na náhlém výrazném zvýšení obsahů Fe a Cu, kdy dojde ke snížení jeho obsahu. Obsah Fe směrem ze středu k okraji zrna pozvolna klesá a na jeho okraji rapidně vzroste. Obsahy Cu se od okraje cyklicky mění a směrem do centra relativně klesají.

Diskuse

Tmavší zbarvení analyzovaných sfaleritů ve většině případů způsobují vyšší obsahy Fe. Zajímavou výjimkou je černý sfalerit ze Staré Vsi který obsahoval pouze 0,48 až 0,63 hmot. % Fe. Jeho velice tmavé zbarvení se bohužel nepodařilo objasnit. Červené až hnědočervené zbarvení sfaleritu je kromě Fe výrazněji ovlivněno zvýšenými obsahy Cu. Což bylo dokázáno zejména při studiu zonálních sfaleritů z Jakubčovic a Nejdku. Důvody vzniku zonálnosti těchto sfaleritů nám nejsou blíže známy.

Nejvyšší obsahy Fe jsou nejčastěji indikovány ve sfaleritech v asociaci s dalšími sulfidy (hlavně s galenitem a chalkopyritem) na významnějších výskytech hydrotermální mineralizace. Zajímavé je, že sfalerity z výskytů s větším zastoupením pyritu na žilách jsou ochuzeny o Fe.

Zařazení studované mineralizace mezi mladovariské nekyzové polymetalické asociace (typu pol) (Bernard et al. 1986), které byly souborně s řadou dalších sfaleritů z různých typů ložisek Českého masivu studovány Hoffmanem et al. (1990), není na základě chemického složení sfaleritů zcela správné. Neboť tyto sfalerity vykazují průměrné obsahy okolo 2 až 2,8 hm. % Fe, 0,3 až 0,6 hmot. % Cd, 0,04 až 0,09 hmot. % Cu a 0,01 až 0,02 hmot. % Mn. Tato chyba vznikla porovnáním starších analýz nejvýše železnatých sfaleritů z Veselí u Oder a Hrabůvky (viz. přehled výzkumů) s ostatními sfalerity ve studovaném souboru. Po zanalyzování většího množství sfaleritů z různých lokalit v Nízkém Jeseníku a kře Maleníku nezbývá nic jiného než tyto data znovu přeinterpretovat.

Chemické složení studovaného souboru sfaleritů nejlépe odpovídá sfaleritům ze stříbrského rudního revíru (Bernardová 1963). Ty obsahují 0,05 až 2,7 hmot. % Fe, 0,4 – 0,8 hmot. % Cd, stopy Mn, In a 0 – 0,1 hmot. % Ag. Obdobný charakter obou srovnávaných oblastí není odražen pouze v podobném chemickém složení sfaleritů, ale také ve shodné minerální paragenezi která je charakteristická nepřítomností sulfosolí, minerálů Ag a nízkou teplotou vzniku mineralizací (Dobeš et al. 1995, Slobodník et al. 2001).

Závěr

Sfalerity z polymetalických žil Nízkého Jeseníku a kry Maleníku jsou charakteristické nízkými obsahy Fe (průměrně 0,38 až 0,83 hmot. %) a nižšími obsahy Cd které se pohybují mezi 0,17 až 0,35 hmot. %. Z ostatních stopových prvků zastupujících Zn v krystalové mřížce je nejzajímavější Cu (obsahy od 0 do 0,16 hmot. %), která spolu s Fe výrazně ovlivňuje červené zbarvení sfaleritu. Další prvky jako Mn, In a Ag nemají větší význam. Tmavší zbarvení (tmavě červené až černé barvy) způsobuje až na malé výjimky většinou přítomnost vyšších obsahů Fe. Ze dvou lokalit v Nízkém Jeseníku (Nejdek a Jakubčovice) byla zjištěna přítomnost zonálních sfaleritů. Tato zonálnost je způsobena změnami v chemickém složení Fe, Cu a někdy i Cd. Relativně nejvyšší obsahy Fe mají sfalerity z větších výskytů hydrotermální mineralizace s vyšším zastoupením dalších sulfidů (zejména galenitu a chalkopyritu). Jedná se hlavně o lokality v blízkosti okrajového zlomu Moravské brány (Hrabůvka, Nejdek a Veselí u Oder), v údolí Bystřice (Hrubá Voda, Domašov) a o nejvýznamnější ložisko olověných rud (Barnov, důl František-Karel).

Literatura

Bernard, J. H., Pouba, Z., Čadek, J., Čadková, Z., Havelka, J., Hettler, J., Chrt, J., Klomínský, J., Koutek, J., Legierski, J., Lomozová, V., Morávek, P., Mrázek, P., Mrňa, F., Pertold, Z., Petránek, J., Pokorný, J., Reichmann, F., Rus, V., Sattran, V., Skácel, J., Šmejkal, V., Šorf, F., Tenčík, I., Vaněček, M., 1986: Rudní ložiska a metalogeneze československé části Českého masívu. - Ústř. Úst. geol. Praha.

Bernardová, E., 1963: Mineralogie a geochemie rudních žil z Milíkova a Jirné u Stříbra. – Sbor. geol. Věd, ložisk. Geol., 1, 65-106. Praha.

Dobeš, P., Žák, K., Viets, J., Leach, D., 1995: Epithermal Pb-Zn vein mineralization of the Stříbro ore district, Bohemian Massif, Czech Republic: Fluid inclusion and stable isotope study. – 345-348. – in: Pašava, J., Kříbek, B. & Žák, K. (eds)(1995): Mineral Deposits. Rotterdam.

Hoffman, V., Drábková, E., Drábek, M., Hladíková, J., Kvaček, M., Malec, J., Trdlička, Z., 1990: Chemismus rudních a jalovinových minerálů rudních ložisek Českého masívu a geochemie telluru a selenu v minerálech. – In: Bernard et al., 1990: Hloubkový metalogenetický výzkum Českého masívu – závěrečná zpráva. – MS Geofond. Praha.

Kruťa, T., 1966: Moravské nerosty a jejich literatura. 1940-1965. – Mor. Muz., Brno.

Kruťa, T., 1973: Slezské nerosty a jejich literatura. – Mor. Muz., Brno.

Kučera, J., 2002: Hydrotermální mineralizace na východním okraji kulmu Nízkého Jeseníku. – MS diplom. práce PřF MU. Brno.

Kučera, J., Slobodník, M., 2002: Geochemie a mineralogie hydrotermálních žil historických rudních revírů v Nízkém Jeseníku. – Sbor. „Mineralogie Českého masivu a Západních Karpat 2002“, 53-58. Olomouc.

Losert, J., 1955: Význam hydrotermálních minerálů pro stanovení karpatského stáří některých střižných dislokací v Hranickém devonu. – Universitas Carolina, Geol., 1, 2:229-264. Praha.

Losert, J., 1957: Ložiska a výskyty olověno-zinkových rud v severomoravském kulmu. Oderské vrchy – okolí Hrabůvky. – Rozpr. ČSAV, Ř. MPV, 67, seš. 4, 1-61. Praha.

Losert, J., 1962: Olověno-zinková ložiska a výskyty v Oderských vrších. – Komunik. Slez. Úst. ČSAV. Opava.

Přichystal, A., 1975: Mineralogicko - chemické studium sfaleritu, galenitu a arzenopyritu z rudních výskytů ve Slezsku a na severní Moravě. – MS Přír. fak. Univ. J. E. Purkyně, rigoros. práce. Brno.

Slobodník, M., Muchez, Ph., Dolníček, Z., 2001: Zn-Pb-Cu mineralization in reef carbonates beneath the Upper Silesian Basin, Czech Republic: possible extremity of the Silesian-Cracow MVT district. – 209-212. – in: Piestrzyński, A. et al. (eds)(2001): Mineral Deposits at the Beggining of the 21^st Century.

Zimák, J., 1997: Hydrotermální zrudnění v lomu u Hrubé Vody (kulm Nízkého Jeseníku). – Geol. výzk. Mor. Slez. v r. 1996, 92-93. Brno.

Zimák, J., 2000: Mineralogie hydrotermálních žil v lomech u Hrabůvky a Nejdku (Moravskoslezský kulm). – Geol. výzk. Mor. Slez. v r. 1999, 106-108. Brno.

Zimák, J., Večeřa, J., 1991: Mineralogická charakteristika Cu-Pb zrudnění na lokalitě „Zlatý důl“ u Hluboček-Mariánského údolí u Olomouce. – Acta Univ. Palacki. Olomuc., Fac. Rer. Nat., 103, Geogr. – geol. XXX, 63-74.

Zimák, J., Novotný, P., Dobeš, P., 2002: Mineralogie a podmínky vzniku hydrotermálních žil na lokalitě Domašov nad Bystřicí v Nízkém Jeseníku. – Sbor. „Mineralogie Českého masivu a Západních Karpat 2002“, 97-99. Olomouc.

Tabulky, obrázky

Tabulka 1. Elektronové mikroanalýzy sfaleritů. Cam Scan 4DV.

Table 1. Electron microprobe analyses of sphalerites. Cam Scan 4DV

Tabulka 2. Elektronové mikroanalýzy sfaleritů. Cameca SX 100.

Table 2. Electron microprobe analyses of sphalerites. Cameca SX 100.

Tabulka 3. Elektronové mikroanalýzy zonálních sfaleritů. Cameca SX 100.

Table 3. Electron microprobe analyses of zonal sphalerites. Cameca SX 100

Obr. 1. Schematická geologická mapa východní části Nízkého Jeseníku a kry Maleníku s lokalitami s výskytem sfaleritu (podle Hak a Novák 1962, Kruťa 1966, 1973). Velikost značky zobrazuje relativní množství sfaleritu na lokalitě, černě jsou vyznačeny studované lokality.
DLC – devon a spodní karbon v karbonátovém vývoji, MF – moravické souvrství, HKF – hradecko-kyjovické souvrství. Lokality: 1 – Bohučovice, 2 – Stará Ves, 3 – Domoradovice, 4 – Vendelín, 5 – Dubová, 6 – Podhradí, 7 – Lhotka u Vítkova, 8 – Nové Těchanovice, 9 – Kružberk, 10 – Kerhartice, 11 – František-Karel, 12 – Heřmánky,13 – Jakubčovice, 14 – Pohoř, 15 – Veselí u Oder, 16 – Nejdek, 17 – Hranice, 18 – Opatovice, 19 – Týn n. Bečvou, 20 – Lipník n. Bečvou (Pod Hůrou), 21 – Olšovec, 22 – Lhotka, 23 – Hrabůvka, 24 – Boňkov, 25 – Potštát, 26 – Uhřínov, 27 – Milenov, 28 – Podhoří - V žabníku, 29 – Podhoří - Peklo, 30 – Bohuslávky, 31 – Veselíčko, 32 – Výkleky, 33 – Velká Bystřice, 34 – Mariánské údolí, 35 – Hrubá Voda-Výrův kámen??, 36 – Hrubá Voda, 37 – Domašov nad Bystřicí, 38 – Staré Oldřůvky - Wilibald

Fig. 1. Sketch map of the eastern part of the Nízký Jeseník Upland and the Maleník block and localities with occurrance of sphalerite (after Hak a Novák 1962, Kruťa 1966, 1973). Size of symbol indicate relative amount of sphalerite at the locality, studied localities are indicated by black symbols.
DLC – Devonian and Lower Carboniferous (carbonate facies), MF – Moravice Formation, HKF – Hradec-Kyjovice Formation.

Obr. 2. Distribuce obsahů Fe (v hmot. %) ve sfaleritech.

Fig. 2. Distribution of contents of the Fe (in wt. %) in sphalerites.

Obr. 4. Distribuce obsahů Cd (v hmot. %) ve sfaleritech.

Fig. 4. Distribution of contents of the Cd (in wt. %) in sphalerites.

Obr. 5. Distribuce obsahů Cu (v hmot. %) ve sfaleritech.

Fig. 5. Distribution of contents of the Cu (in wt. %) in sphalerites.

Obr. 6. Zonální zrno sfaleritu ve zpětně odražených elektronech.

Fig. 6. Zonal grain of sphalerite in backscattered electrons.

Obr. 7a, 8a. Zonální zrno sfaleritu s vyznačením analyzovaných bodů. Nejdek.

Obr. 7b, 8b. Obsahy prvků v analyzovaných bodech vyznačených na Obr.7a a 8a.

Fig. 7. Zonal grain of sphalerite in transmitted light.

Fig. 8. Content of elements in analyzed points indicated in Figs. 7a and 8a

Obr. 9a, 10a. Zonální zrno sfaleritu s vyznačením analyzovaných bodů. Jakubčovice.

Obr. 9b, 10b. Obsahy prvků v analyzovaných bodech vyznačených na Obr.9a, 10a.