Bismutová mineralizace z uranového ložiska Medvědín u Špindlerova Mlýna

Transkript

1 PLÁšIL J., SEJKORA J. & GOLIÁš V. 2008: Bismutová mineralizace z uranového ložiska Medvědín u Špindlerova Mlýna. Opera Corcontica 45: Bismutová mineralizace z uranového ložiska Medvědín u Špindlerova Mlýna Bismuth mineralization from the Medvědín uranium deposit near Špindlerův Mlýn Jakub Plášil 1*, Jiří Sejkora 2 & Viktor Goliáš 1 1 Ústav geochemie, mineralogie a nerostných zdrojů, Přírodovědecká fakulta, Univerzita Karlova, Albertov 6, Praha 2, , *sir.plaschan@volny.cz 2 Mineralogicko-petrologické oddělení, Národní muzeum, Václavské náměstí 68, Praha 1, jiri_sejkora@nm.cz Ložisko Medvědín (Krkonoše, severní Čechy) představuje hydrotermální žilné uranové ložisko s převážným zastoupením supergenních uranových minerálů. Předkládaná práce popisuje nově zjištěnou bismutovou mineralizaci ze třetího podlaží ložiska, která zde dosud nebyla nalezena. V rámci této práce jsou popsány ryzí bismut, eulytin, bismit a bismutit. Součástí popisu jsou prášková rentgenová data a chemické složení studovaných fází. Diskutován je vznik těchto minerálů. Medvědín deposit (Krkonoše Mts., northern Bohemia) represents hydrothermal vein type of uranium deposit with prevalence of supergene uranium minerals. is paper describes bismuth minerals from 3 rd level which weren t found on the deposit till now. In the course of this work following mineral phases are described: native bismuth, eulytine, bismite and bismutite. Part of description is X-ray powder data and chemical composition of the phases studied. e origin of the minerals is discussed. Klíčová slova: Keywords: Medvědín, uranové ložisko, bismutové minerály, rentgenová prášková data, WDS analýza Medvědín, uranium deposit, bismuth minerals, X-ray powder diffraction data, WDS analysis ÚVOD Uranové žilné ložisko Medvědín je vyvinuto v přímém exokontaktu krkonošsko-jizerského plutonu. Hostitelskými horninami jsou metapelity nově definované vrchlabské skupiny (WIN- CHESTER et al. 2003) kontaktně přeměněné na cordieritické a andalusitické rohovce. Uranové zrudnění je vázáno na tektonické struktury (žíly) severozápadního směru, jihozápadního úklonu a mocnosti 2 20 cm. Průmyslové zrudnění bylo vázáno na žíly M3, M4, M5, M11, M12 a nejvýznamnější žílu M18. Ve výplni žil převládá tektonický jíl a křemen několika generací. Hlavními nositeli zrudnění jsou supergenní minerály uranu s relikty uraninitu vyvinuté v celém ověřeném hloubkovém rozsahu. 5

2 Ložisko bylo objeveno v roce 1953 povrchovým průzkumem gama, otevřeno bylo postupně třemi štolovými horizonty a čtvrtým patrem z jámy, těženo bylo do roku 1959 (VESELÝ 1982). Bylo zde vydobyto 20,8 tun uranu (KOLEKTIV AUTORů 2003). Ložisko bylo největší těženou akumulací uranového zrudnění české části krkonošsko-jizerského krystalinika a zároveň také největším důlním komplexem v Krkonoších. Bismutová mineralizace zde byla nově zjištěna v rámci výzkumu supergenní uranové mineralizace ložiska (PLÁšIL 2007) při revizi vzorků uložených ve sbírkách Národního muzea v Praze. METODIKA Studovaná bismutová mineralizace byla zjištěna na vzorku uloženém ve sbírkách Národního muzea v Praze. Dle přiložené etikety vzorek pochází ze třetího patra (štola č. 3) ze žíly M18 z vrchní části dobývky. Vzorek o velikosti 7 x 8 cm je tvořen jemnozrnnou křemennou žilovinou s vtroušeným ryzím bismutem a supergenními minerály bismutu, které bismut zatlačují. Minerální fáze byly studovány pomocí práškové rentgenové difrakční analýzy za využití práškového difraktometru PANalytical X Pert Pro s detektorem X Celerator a sekundárním monochromátorem (CuKα záření, napětí 40 kv, proud 30 ma). Kvůli minimalizaci pozadí záznamu byly separované minerální fáze naneseny v suspenzi acetonu či etanolu na bezdifrakční křemíkové nosiče. Difrakční záznamy byly zpracovány pomocí programu Xfit (COELHO & CHEARY 1997), jímž byly vypřesněny pozice jednotlivých difrakčních maxim za použití profilových funkcí Pearson VII a Pseudo-Voigt. Mřížkové parametry byly vypřesněny pomocí programu BURNHAMA (1962). Záznamy byly indexovány pomocí dat vypočtených z krystalových struktur jednotlivých fází v prostředí programu PowderCell (KRAUS & NOLZE 2000). Chemické složení vybraných minerálních fází bylo kvantitativně studováno pomocí elektronového mikroanalyzátoru Cameca SX100 (Přírodovědecká fakulta MU, Brno, R. Škoda a J. Sejkora) za podmínek: WD analýza, 15 kv, 10 na, průměr svazku elektronů 5 µm, použité standardy: andradit (Ca, Fe), baryt (S), sanidin (Al), fluorapatit (P), titanit (Si), topaz (F), vanadinit (Pb, V), Bi (Bi), InAs (As) a NaCl (Cl). Obsahy výše uvedených prvků, které nejsou zahrnuty v tabulkách chemického složení, byly kvantitativně analyzovány, ale zjištěné obsahy byly pod detekčním limitem (cca hm. % pro jednotlivé prvky). Získaná data byla korigována za použití so ware PAP (POUCHOU & PICHOIR 1985). VÝSLEDKY A DISKUZE Bismut Bismut na vzorku tvoří výrazně štěpné žlutavé agregáty o velikosti 1 3 mm s intenzivním kovovým leskem, zarůstající do jemnozrnné křemenné žiloviny. Agregáty ryzího bismutu jsou zatlačovány bismitem, bismutitem a eulytinem. Prášková difrakční data bismutu (Tab. 1) z Medvědína velmi dobře odpovídají teoretickým datům vypočteným ze struktury bismutu uváděné WYCKOFFEM (1963) i údajům uváděným v literatuře pro tento minerální druh (Tab. 2). 6

3 Tab. 1. Práškový difrakční záznam bismutu z ložiska Medvědín Powder diffraction pattern of native bismuth from Medvědín I rel h k l < Θ, integrovaný krok 0.05 /250 s, profilová funkce Pseudo-Voigt Tab. 2. Mřížkové parametry bismutu z Medvědína (pro trigonální prostorovou grupu R3m) Native bismuth unit cell parameters (for trigonal space group R3m) Medvědín, TATO PRÁCE (2008) WYCKOFF (1963) Jáchymov, ONDRUš et al. (2003) a [Å] (4) (2) c [Å] (2) (2) V [Å 3 ] (3) Bismit Bismit je objemově nejhojnější součástí mastně lesklých agregátů, většinou šedé, místy i lehce nazelenalé barvy, které uzavírají zrna ryzího bismutu v křemenné žilovině. Práškový difrakční záznam bismitu z Medvědína (Tab. 3) velmi dobře odpovídá teoretickým datům vypočteným z krystalové struktury (MALMROS 1970). Vypřesněné mřížkové parametry 7

4 (Tab. 4) dobře odpovídají datům uváděným v literatuře pro tento minerální druh. Rozdílné intenzity v experimentálním záznamu jsou pravděpodobně způsobeny texturou analyzovaného preparátu. Chemické složení bismitu z ložiska Medvědín, hm. % Bi 2, 0.08 hm. % SiO 2, odpovídá empirickému vzorci Bi 2.00 (SiO 4 ) 0.01 O Tab. 3. Práškový difrakční záznam bismitu z Medvědína Powder diffraction pattern of bismite from Medvědín I rel h k l I rel h k l Θ, integrovaný krok 0.05 /200 s, profilová funkce Pearson VII Bismutit Bismutit tvoří celistvé agregáty v bismitu a často zatlačuje agregáty staršího eulytinu. Vzhledem k tomu, že bismutit vždy srůstá s eulytinem a bismitem (četné koincidence), nebyly vypřesněny mřížkové parametry této minerální fáze. 8

5 Tab. 4. Mřížkové parametry bismitu z Medvědína (pro monoklinickou prostorovou grupu P2 1 /c) Bismite unit cell parameters (for monoclinic space group P2 1 /c) Medvědín, PLÁšIL (2007) synt., MALMROS (1970) Rýžoviště, SEJKORA et al. (1994) Jáchymov, SEJKORA (1992) a [Å] (1) (6) (8) b [Å] (1) (6) (6) c [Å] (2) (6) (8) β [ o ] (1) (5) (8) V [Å 3 ] (2) (5) (8) Na základě zjištěného chemického složení této fáze hm. %. Bi 2, 2.30 hm. % CO 2, (1 bodová analýza, obsah CO 2 dopočítán z obsahu 1 mol C v ideálním vzorci bismutitu po vyrovnání elektroneutrality), lze uvést empirický vzorec bismutitu z Medvědína jako Bi 1.95 O 2 (C ) Eulytin Eulytin byl zjištěn jako nepravidelné reliktní agregáty o velikosti do 60 µm, které jsou intenzívně zatlačovány mladším bismutitem a bismitem (Obr. 1). Vzhledem k tomu, že se eulytin na studovaných vzorcích vždy vyskytuje v mikrosrůstech s bismutem a bismutitem, byl pro vypřesnění mřížkových parametrů této fáze použit směsný záznam (Tab. 5). Hodnoty mřížkových parametrů eulytinu z Medvědína (Tab. 6) jsou ve srovnání s publikovanými údaji pro tuto minerální fázi z ostatních lokalit mírně nižší. Z průměru pěti bodových analýz (Tab. 7) byl na základě Bi+Si+As+P=7 apfu vypočten empirický vzorec: Bi 4.07 [(SiO 4 ) 2.79 (AsO 4 ) 0.07 (PO 4 ) 0.06 ] Σ2.92 O Tab. 5. Práškový difrakční záznam eulytinu z Medvědína Powder diffraction data for eulytine from Medvědín I rel h k l x x koincidence s nejsilnějším difrakčním maximem bismitu Θ, integrovaný krok 0.05 /200 s, profilová funkce Pearson VII Tab. 6. Mřížkové parametry eulytinu z Medvědína (pro kubickou prostorovou grupu I 4 3 d) Unit cell parameters for eulytine from Medvědín (for cubic space group I 4 3 d) Medvědín, PLÁšIL (2007) synt., SEGAL et al. (1966) Jáchymov, SEJKORA (1992) a [Å] (3) (6) V [Å 3 ] (9)

6 Obr. 1. Eulytin (E), který je obrůstán bismutitem (Bit) jsou zatlačovány bismitem (Bmt) v křemenné žilovině (černý). Světlé zrno na pravém okraji náleží bismutu (Bi). BSE snímek, (foto J. Sejkora a R. Škoda). Fig. 1. Eulytine (E) which is overgrown by bismutite (Bit) are rolled back by bismite (Bmt) in a quartz gangue (black). Bright grain on the right edge is native bismuth (Bi). BSE image (by J. Sejkora and R. Škoda). Tab. 7. Chemické složení eulytinu z Medvědína Chemical composition of eulytine from Medvědín CaO Bi SiO As 2 O P 2 O total Ca Bi ΣA pozice Si As P ΣT pozice průměr 5 bodových analýz, 2 6 jednotlivé bodové analýzy

7 ZÁVĚR Popisovaná bismutová mineralizace byla zjištěna na vzorku pocházejícím ze třetího podlaží ložiska Medvědín (žíla M18). Mineralizace je představována ryzím Bi, bismitem, bismutitem a eulytinem. Předpokládaná sukcese mineralizace je následující: ryzí Bi eulytin bismutit bismit. Otázkou zůstává geneze studovaných minerálů. Na základě analogie s dalšími lokalitami (např. Moldava) předpokládáme, že tato minerální asociace nemusí být výsledkem alterace primární mineralizace v supergenní zóně sensu stricto, ale spíše vznikla v pozdně hydrotermální etapě vývoje mineralizace ložiska za působení smíšených (chladných descendentních i ascendentních teplých) roztoků. Výše popsané bismutové minerály (bismit, bismutit, eulytin) byly popsány též SEJKOROU et al. (1994) z blízkého uranového výskytu Rýžoviště u Harrachova, kde je bismutová minerální asociace výrazně pestřejší. Poděkování Autoři děkují za pomoc při analytických pracích Mgr. R. Škodovi z Přírodovědecké fakulty Masarykovy Univerzity (Brno). Tato práce vznikla za finanční podpory Ministerstva kultury ČR (záměr MK ) a Grantové agentury AV ČR (grant A a KJB ). LITERATURA BURNHAM C.W. 1962: Lattice constant refinement. Carnegie Inst. Washington Year Book 61: COELHO A.A. & CHEARY R.W. 1997: X-ray Line Profile Fitting Program, XFIT. Program Manual. KOLEKTIV AUTORů 2003: Rudné a uranové hornictví České republiky. Anagram Ostrava: KRAUS W. & NOLZE G. 2000: Powder Cell for Windows (version 2.4). Program Manual. MALMROS G. 1970: e crystal structure of alpha-bi 2. Acta Chemica Scandinavica 24: ONDRUš P., VESELOVSKÝ F., GABAšOVÁ A., HLOUšEK J., ŠREIN V., VAVřÍN I., SKÁLA R., SEJKORA J. & DRÁBEK M. 2003: Primary minerals of the Jáchymov ore district. Journal of Czech Geological Society 48 (3 4): PLÁšIL J. 2007: Výzkum supergenní mineralizace uranového ložiska Medvědín, Krkonoše, ČR. Ms. (Bakal. práce, PřF UK, Praha). POUCHOU J.L. & PICHOIR F. 1985: PAP procedure for improved quantitative microanalysis. Microbeam Analysis 20: SEGAL D.J., SANTORO R.P. & NEWHAM R.E. 1966: Neutron diffraction study of Bi 4 Si 3 O 12. Zeit. für Kristall. 123: SEJKORA J. 1992: Mineralogie oxidických fází s bismutem. Ms. (Dipl. práce, PřF UK, Praha). SEJKORA J., VESELOVSKÝ F. & ŠREIN V. 1994: e supergene mineralization of uranium occurrence Rýžoviště near Harrachov (Krkonoše Mts., Czech Republic). Acta Musei Nationalis Pragae, ser. B (Historia Nat.) 50 (1 4): VESELÝ T. 1982: Malá uranová ložiska krystalinika Českého masivu. Geologie a Hydrometalurgie uranu 6: WINCHESTER J.A., PATOčKA F., KACHLÍK V., MELZER M., NAWAKOWSKI C., CROWLEY Q.G. & FLOYD P.A. 2003: Geochemical discrimination of metasedimentary sequences in the Krkonoše-Jizera terrane (West Sudetes, Bohemian Massif): Paleotectonic and stratigraphic constrains. Geologica Carpathica 54: WYCKOFF R.W.G. 1963: Crystal structures I. (second edition). Interscience Publisher (New York):