Mafické mikrogranulární enklávy v sedlčanském granitu (středočeský plutonický komplex) a jejich vztah k žilným horninám v okolí

Transkript

1 Geoscience Research Reports for 2009 Czech Geological Survey, Prague, 2010 ISSN Literatura CHOE, E. et al. (2008): Mapping of heavy metal pollution in stream sediments using combined geochemistry, field spectroscopy, and hyperspectral remote sensing: A case study of the Rodalquilar mining area, SE Spain. Remote Sensing of Environment, 112, 7, FRANCŮ, E. (2009): Organické polutanty a jejich přírodní analogy v suspendované hmotě řeky Bílina a v sedimentech její snosové oblasti. Závěrečná zpráva, projekt MŽP-00HPP-87/08/GP, prosinec 2009, 68 str. MS Čes. geol. služba, Praha. HERRON, M. M. (1988): Geochemical classification of terrigenous sands and shales from core or log data. J. sed. Petrology 58, HOLOUBEK, I. ADAMEC, V. BARTOŠ, M. ČERNÁ, M. ČUPR, P. BLÁHA, K. DEMNEROVÁ, K. DRÁPAL, J. HAJŠLOVÁ, J. HO- LOUBKOVÁ,I. JECH,L. KLÁNOVÁ,J. KOHOUTEK,J. KUŽÍLEK, V. MACHÁLEK,P. MATĚJŮ,V. MATOUŠEK,J. MATOUŠEK,M. MEJSTŘÍK,V. NOVÁK,J. OCELKA,T. PEKÁREK,V. PETIRA,K. PROVAZNÍK,O. PUNČOCHÁŘ,M. RIEDER,M. RUPRICH,J. SÁŇ- KA, M. TOMANIOVÁ, M. VÁCHA, R. VOLKA, K. ZBÍRAL, J.: Úvodní národní inventura persistentních organických polutantů v České republice. Projekt GF/CEH/01/003: Enabling activities to facilitate early action on the implementation of the Stockholm convention on persistent organic pollutants (POPs) in the Czech Republic. TOCOEN, s.r.o., Brno v zastoupení Konsorcia RECETOX -TOCOEN & Associates, TOCOEN REPORT 249, Brno, srpen Internet: HOLOUBEK, I. ANSORGOVA, A. KOHOUTEK, J. KORINEK, P. HO- LOUBKOVA, I. (2000): The regional background monitoring of POPs (PAHs, PCBs, OCPs) in the Czech Republic. Organohalogen Compounds 46, MURPHY, B. L. MORRISON, R. D. (2002): Introduction to environmental forensics. 558 str. London. PETERS, K. E. WALTERS, C. C. MOLDOWAN, M. J. (2005): The Biomarker Guide (Volume 1 and 2), 2nd ed str. Cambridge Univ. Press. YUNKER, M.B. MACDONALD, R.W. VINGARZAN, R. MITCHELL, H. GOYETTE, D. SYLVESTRE, S. (2002): PAHs in the Fraser River basin: a critical appraisal of PAH ratios as indicators of PAH. Org. Geochemistry 33, Mafické mikrogranulární enklávy v sedlčanském granitu (středočeský plutonický komplex) a jejich vztah k žilným horninám v okolí Mafic microgranular enclaves in the Sedlčany granite (Central Bohemian Plutonic Complex) and their relationship to dyke rocks in the region FRANTIŠEK V. HOLUB Ústav petrologie a strukturní geologie, Přírodovědecká fakulta, Univerzita Karlova v Praze, Albertov 6, Praha 2; frholub@natur.cuni.cz (22-22 Sedlčany) Key words: granite, mafic microgranular enclaves (MME), minette, magma mixing Abstract: The Sedlčany intrusion (Central Bohemian Plutonic Complex) is built by amphibole-bearing biotite monzogranite rich in MgO and K 2 O. Mafic microgranular enclaves (MME) are even more potassic and share some geochemical features with ultrapotassic plutonites of the durbachite series and also minettes forming dykes in the adjacent older granitoid intrusions of the high-k calc alkaline suite. However, the MME display geochemical variations different from the theoretical mixing trend and thus cannot be derived from minette magmas by hybridization process. The enclave-granite compositional differences appear to be governed by crystal-liquid equilibria. Jemnozrnné enklávy magmatického charakteru, v naprosté většině případů výrazně tmavší než jejich okolí a nazývané nejčastěji mafické magmatické či mafické mikrogranulární enklávy (MME), jsou v granitoidech velmi běžným jevem a týká se jich nespočet publikací (např. Didier Barbarin 1991). Magmatické enklávy jsou vedle mnoha typů různých xenolitů běžné také v monzogranitech sedlčanského typu ve středočeském plutonickém komplexu. Doposud se jim dostávalo pozornosti spíše výjimečně (Zeithamová 1990, Holub 1990). Cílem této zprávy je podat základní informace o geochemické variabilitě enkláv, srovnat ji se žilnými horninami z okolí a posoudit možnost vzájemných genetických vztahů. Jsou k tomu využívány litogeochemické analýzy z kanadské komerční laboratoře Activation Laboratories, Ltd. (Ancaster, Ontario), provedené metodou ICP pro hlavní prvky a ICP MS pro prvky stopové po alkalickém tavení a následném rozpuštění v roztoku kyseliny dusičné. Pro zpracování analytických dat byl použit program GCDkit 2.3 (viz Janoušek et al. 2006). Petrografický charakter enkláv Enklávy typu MME v sedlčanském granitu, studované v lomech Vápenice u Vysokého Chlumce, Bořená Hora a Vrchotovy Janovice a ve výchozech u Olbramovic, mají obvykle subangulární až semioválné tvary s různou mírou zploštění a dosahují delšího rozměru až 50 cm, většinou však kolem cm. Jsou drobnozrnné až jemnozrnné,

2 212 Zprávy o geologických výzkumech v roce 2009 Česká geologická služba, Praha, 2010 ISSN

3 Geoscience Research Reports for 2009 Czech Geological Survey, Prague, 2010 ISSN Obr. 2. Multiprvkový normalizační diagram (spidergram) koncentrací litofilních prvků ve vybraných vzorcích sedlčanského granitu (červeně), jeho mafických mikrogranulárních enkláv (černě), žilných syenitových až (mela)granitových porfyrů (fialově) a minet (modře) z okolí sedlčanské intruze ve středočeském plutonickém komplexu. Normalizováno průměrným složením svrchní kontinentální kůry (Taylor McLennan 1985). většinou bez živcových vyrostlic a tmavě drobně skvrnité (obr. 1a), spíše ojediněle mohou být i makroskopicky zřetelně drobně porfyrické (obr. 1b). Poměrně často uzavírají drobné xenolity metasedimentů, mohou však být i součástí složených uzavřenin s objemově převažujícím xenolitem (obr. 1b). Vyskytují se také dvojité enklávy, v nichž základní enkláva uzavírá jinou menší a obvykle tmavší. Podle mikroskopického zkoumání enklávy nejčastěji odpovídají amfibol-biotitickému křemennému melasyenitu až melamonzogranitu a složením tmavých minerálů jsou blízké hostitelskému granitu. Mg-bohatý biotit je silně pleochroický mezi slámově žlutou (X) a sytě červenohnědou (Y, Z). Amfibol je světle zelenavý, slabě pleochroický; má výraznou převahu Mg nad Fe a odpovídá aktinolitu nebo přechodu magneziohornblend aktinolit. Některé enklávy obsahují v amfibolu i relikty diopsidického klinopyroxenu (obr. 1c, d). K-živec a zejména křemen často vytvářejí velké poikilitické jedince, v nichž může být drobný uzavíraný biotit téměř automorfní a to dodává hornině náznak lamprofyrické struktury. Pokud jsou přítomny drobné vyrostlice, jde o plagioklas (obr. 1e, f) odpovídající oligoklas-andezinu až oligoklasu, zatímco vyrostlice K-živce, typické pro okolní granit, zcela chybějí. Ojediněle se vyskytují enklávy o složení biotitického melamonzogranitu, opět s vysokým stupněm automorfie biotitu (obr. 1g). Z akcesorií je ve všech enklávách hojný velmi tence jehličkovitý apatit (obr. 1h), vzácnější je zirkon a v některých vzorcích je obsažen také allanit. Chemické složení sedlčanského granitu, enkláv a minet Amfibol-biotitický granit sedlčanského typu je acidní hornina s obsahy SiO 2 kolem hmot. %. Vyznačuje se nápadně zvýšenou hořečnatostí [kolem 2,1 2,9 % MgO při mg-hodnotě jako atomovém poměru 100Mg/(Mg+Fe) mezi 58,4 a 60,8] a zároveň výraznou převahou K 2 O (5,5 5,9 %) nad Na 2 O (2,6 2,9 %). Toto složení jeví jasnou afinitu k ultradraselným horninám (UK), ale hornina díky vysoké aciditě a tím sníženému MgO už definici UK hornin neodpovídá a Holub et al. (1997) ji proto zařadili do skupiny K-Mg bohatých granitů (KMgG). Ze stopových prvků jsou charakteristické zvýšené obsahy Rb ( ppm), Cs (25 37 ppm), Th (27 37 ppm) a U (13 29 ppm). Granit má zřetelnou negativní europiovou anomálii (Eu/Eu* = 0,58 0,73). Enklávy jsou na základě jedenácti kompletních analýz typicky intermediální, jen s ojedinělým mírným přesahem mezi horniny acidní (SiO 2 56,5 63,5 %). Ve srovnání s hostitelským granitem mají podstatně zvýšené obsahy MgO (3,4 5,5, výjimečně až do 6,4 %), ale jsou systematicky hořčíkem chudší než mafické enklávy v durbachitických plutonitech (vždy nad 6 %). Jejich mg-hodnoty (58 až 66) se s granitem zčásti překrývají, většinou jsou zvýšené. Obsahy K 2 O jsou vzhledem k obsahům MgO obecně značně vysoké, ale variabilní; K 2 O (4,4 7,4 hmot.%) vždy převažuje nad Na 2 O (1,6 3,1 hmot.%), přičemž mezi obsahy obou oxidů se projevuje nepřímá závislost. Ze stopových prvků jsou charakteristické zvýšené obsahy Cr ( ppm), Ni ( ppm), Rb ( ppm), Th (12 55 ppm), U (11 31 ppm). Vždy se projevuje výrazná negativní europiová anomálie (Eu/Eu* = 0,22 0,72, přičemž 10 z jedenácti analýz vykazuje Eu/Eu* jen 0,22 0,43, tj. podstatně nižší, než je dolní mez rozpětí těchto hodnot v granitu). Vzorek s hodnotou Eu/Eu* = 0,72 a zhruba dvojnásobným obsahem Eu se zároveň odlišuje od všech ostatních i podstatně zvýšenými obsahy Sr a Ba. Žíly minet jsou běžné v granitoidech kozárovického a vltavského typu v s. a z. okolí sedlčanského granitu, naproti tomu v samotném granitu ani v durbachitických horninách typu Čertovo břemeno na J od něj nebyly nikdy zjištěny. Obr. 1. a mafická enkláva v sedlčanském granitu, b xenolit erlanu obklopený materiálem drobně porfyrické mafické enklávy a spolu s ním uzavřený v sedlčanském granitu, c neporfyrická klinopyroxen-amfibol-biotitická mafická enkláva, mikrofotografie s 1 nikolem, d totéž jako c, X nikoly, e drobně porfyrická amfibol-biotitická enkláva s nízkou četností vyrostlic, 1 nikol, f totéž jako e, X nikoly, g enkláva biotitického mikromonzogranitu, 1 nikol, h detail tence jehličkovitého apatitu v mafické enklávě, 1 nikol. Grafické měřítko je 0,5 mm.

4 214 Zprávy o geologických výzkumech v roce 2009 Česká geologická služba, Praha, 2010 ISSN Tyto minety jsou ultradraselné mafické horniny s obsahy MgO mezi 4 9,6 hmot.%ak 2 O = 5,4 7,7 hmot. % při nízkém Na 2 O. Obsahy Cr jsou ppm, Ni ppm, Rb ppm, Th ppm, U ppm. Typické jsou vysoké poměry La/Yb a přítomnost zřetelné negativní europiové anomálie (Eu/Eu* 0,54 0,70). Diskuse Obr. 3. Vybrané variační diagramy pro sedlčanský granit (červeně), jeho mafické mikrogranulární enklávy (černě), žilné syenitové až (mela)granitové porfyry (fialově) a minety (modře) z okolí sedlčanské intruze ve středočeském plutonickém komplexu. a diagram závislosti mezi obsahy MgO (hmot. %) a Cr (ppm), b závislost mezi obsahy MgO a MnO (hmot. %), c vztahy mezi obsahy Ce (ppm) a mírou europiové anomálie Eu/Eu*, přičemž Eu* = 0,0735 (Sm/0,195 Gd/0,259). Mafické mikrogranulární enklávy v granitoidech patrně mohou vznikat různým způsobem. Představám, že reprezentují mafické restity po parciálním tavení, odporují jejich magmatické mikrostruktury. Podle jiných teorií jde o úlomky zchlazených, relativně rychle utuhlých okrajů granitoidní intruze, které postupující magma znovu pohltilo. Naprostá většina autorů je však interpretuje jako produkty rychlé krystalizace mafičtějších, původně výše temperovaných magmat, která pronikla do granitického magmatického rezervoáru v různých stadiích jeho konsolidace a mohla být do různé míry hybridizována (např. Vernon 1984, Zorpi et al. 1991, Didier Barbarin 1991, Wiebe et al. 1997). Takové enklávy mohou proto tvořit rozptýlená elipsoidální tělesa, větší polštářovité útvary a jejich akumulace nebo i ostrohranné relikty rozbitých synplutonických žil. Teoreticky proto lze předpokládat, že pronikající mafická magmata vedle porcí nastříknutých do granitického magmatu mohla ve stejné době intrudovat i do okolních pevných hornin a vytvořit v nich žíly. Protože MME v sedlčanském granitu mají vysoké obsahy draslíku, byly jejich možné ekvivalenty nebo alespoň příbuzné variety hledány mezi minetami a jim látkově blízkými ( lamproidními ) kvarcsyenitovými až (mela)granitovými porfyry, tvořícími hojné žíly v granitoidech starších než sedlčanský granit. Všechny tyto horniny mají velmi podobný vzor normalizovaných obsahů inkompatibilních prvků (viz spidergram obsahů normalizovaných svrchní kontinentální kůrou na obr. 2), který je blízký také durbachitickým plutonitům typu Čertovo břemeno a syenitoidům táborského typu. Látková příbuznost ovšem neřeší konkrétní petrogenetické vztahy jednotlivých hornin, které se mohou jasněji projevit v jednoduchých variačních diagramech. Některé běžné variační diagramy se zdají nasvědčovat tomu, že MME skutečně jsou produkty hybridizace minetového magmatu granitem, případně odpovídají světlejším varietám minety (viz např. diagram Cr versus MgO na obr. 3a). Řada dalších diagramů už je takto interpretovatelná obtížně a bylo by nutné uvažovat významnou kontaminaci cizorodým materiálem nebo značné dodatečné redistribuce mnoha prvků mezi enklávou a granitem, což je obtížně představitelné díky ostrosti hranic enkláva-granit. Některé geochemické variace však hybridizačnímu vzniku enkláv naprosto odporují. Už diagram MgO versus MnO (obr. 3) ukazuje na zcela samostatný trend enkláv ve srovnání s minetami, podobné jsou i výsledky pro řadu stopových prvků a zejména diagramy založené na Y a prvcích skupiny vzácných zemin. Jako příklad je uveden diagram Ce versus Eu/Eu* (obr. 3b), který dokazuje, že látkové vztahy mezi

5 Geoscience Research Reports for 2009 Czech Geological Survey, Prague, 2010 ISSN enklávami a sedlčanským granitem jsou řízeny jinými procesy než mísením magmatu o složení minety s granitem, patrně rovnováhami mezi krystaly a taveninou. Závěry 1. Studované MME jsou sice mafičtější, ale základními geochemickými rysy blízké hostitelskému granitu sedlčanského typu, a proto je nelze považovat za náhodné xenolity. 2. Enklávy ze sedlčanského granitu i jejich hostitelská hornina jsou abnormálně bohaté draslíkem a litofilními stopovými prvky s velkými iontovými poloměry (Large Ion Lithophile Elements, LILE) při zvýšené hořečnatosti a obsazích Cr, což je výrazně sbližuje s durbachitickými plutonity i žilnými horninami typu minety a lamproidních syenitových až (mela)granitových porfyrů. 3. Enklávy ze sedlčanského granitu jsou ale svým složením specifické a nedají se zcela jednoduše přiřadit k určitému typu žilných hornin ze širšího okolí. Pozoruhodnou vlastností enkláv je výrazná negativní europiová anomálie. 4. Složení těchto MME nelze odvodit hybridizací ultradraselného minetového magmatu (minet z blízkého okolí intruze sedlčanského granitu) granitovým magmatem. 5. Chování prvků skupiny vzácných zemin naznačuje, že chemické vztahy mezi enklávami a hostitelským granitem jsou řízeny rovnováhami mezi minerály a taveninou. Poděkování. Nové studium enkláv v sedlčanském granitu a jejich vztahů k žilným horninám bylo umožněno finanční podporou Grantové agentury České republiky (projekt 205/09/0630). Autor také děkuje dr. V. Janouškovi za cenné připomínky k textu. Literatura DIDIER, J. BARBARIN, B. ed. (1991): Enclaves and Granite Petrology. 549 s. Elsevier, Amsterdam. HOLUB, F. V. (1990): Petrogenetická interpretace chemismu kaliových lamproidů evropských Hercynid na příkladu centrální a jižní části Českého masívu. Kandidát. disert. práce, 265 str. MS Univ. Karl. v Praze. HOLUB,F.V. MACHART,J. MANOVÁ, M. (1997): The Central Bohemian Plutonic Complex: geology, chemical composition and genetic interpretation. Sbor. geol. Věd, ložisk. Geol. Mineral. 31, JANOUŠEK, V. FARROW, C. M. ERBAN, V. (2006): Interpretation of whole-rock geochemical data in igneous geochemistry: introducing Geochemical Data Toolkit (GCDkit). J. Petrology 47, TAYLOR, S. R. MCLENNAN, S. M. (1985) The Continental Crust: Its Composition and Evolution. 312 s. Blackwell, Oxford. VERNON, R. H. (1984): Microgranitoid enclaves in granites; globules of hybrid magma quenched in a plutonic environment. Nature 309 (5967), WIEBE,R.A. SMITH,D. STURM,M. KING,E.M. SECKLER,M.S. (1997): Enclaves in the Cadillac Mountain granite (coastal Maine): samples of hybrid magma from the base of the chamber. J. Petrology 38, ZEITHAMOVÁ, M. (1990): Xenolity v granitoidech středočeského plutonu na Sedlčansku. Diplom. práce, 79 s. MS Univ. Karl. v Praze. ZORPI, M. J. COULON, C. ORSINI, J. B. (1991): Hybridization between felsic and mafic magmas in calc-alkaline granitoids a case study in northern Sardinia, Italy. Chem. Geol. 92, Typy furongských (svrchnokambrických) vulkanitů ve střední části křivoklátsko-rokycanského komplexu Lithology of the Furongian volcanic rocks, central part of the Křivoklát-Rokycany complex, W-Bohemia PETR HRADECKÝ Česká geologická služba, Klárov 3, Praha 1; petr.hradecky@geology.cz (12-32 Zdice) Key words: Křivoklát-Rokycany volcanic complex, Furongian, calc-alkaline volcanic suite, ignimbrite lithofacies, volcanology, litology. Abstract: The central part of the Křivoklát-Rokycany Furongian volcanic complex was studied. Volcanic suite consists of lower (andesite, basalt lavas) and upper (rhyolite and dacite lavas and ignimbrites) successions resting on Cambrian sediments. Most ignimbrites reveal agglomerate facies, eutaxitic patterns are rare. These deposits represent the lower parts of pyroclastic flows in proximal position. Svrchnokambrické vulkanity (v mezinárodní stratigrafické škále neformálně označeno furong, ) tvoří rozsáhlý křivoklátsko-rokycanský komplex (KRK). Výzkumy vulkanitů započaly již v 19. století, přehled předchozích prací uvádí Hradecký (2008). Z novějších prací je nicméně nutno vyzdvihnout studie Waldhausrové, která v oblasti zhotovila geologickou mapu, věnovala se litologii, geochemii i moderním genetickým aspektům (Waldhausrová 1971, 1979, 1986). Musil (2004) moderně zpracoval petrologii andezitového, spodního patra komplexu.