Post-magmatické změny rudní (Sn,W,Nb,Ta,Sc,REE) mineralizace na ložisku Cínovec-Zinnwald

Mgr. Sebastián Hreus, Ph.D.

Doctoral thesis

Post-magmatic changes of ore (Sn,W,Nb,Ta,Sc,REE) mineralization at the Cínovec-Zinnwald deposit

Abstract:

Na greisenovém ložisku Cínovec-Zinnwald v SV části Krušných hor v současné době probíhá intenzivní ložiskový průzkum, který má za cíl ověřit zásoby Li, Sn, W a dalších doprovodných, potenciálně těžitelných surovin (Nb, Ta, Rb, Cs, Sc, REE). Pro část těchto doprovodných surovin nebyly donedávna dostupné podrobnější informace o jejich distribuci v rámci užitných minerálů na ložisku. Tato práce proto poskytuje přehled o distribuci Sc, REE+Y a další mineralizace ve vybraných částech ložiska Cínovec, a především pak ložiska Cínovec-Jih, které nebylo v minulosti díky nedostupnosti studijního materiálu podrobně zkoumáno. Práce vychází ze studia vzorků odebraných se zaměřením na mineralizaci Sc a REE+Y z vrtného průzkumu na české straně ložiska. V primárně magmatických minerálech byly nejvyšší obsahy skandia zaznamenané v kolumbitu (do 3 hm.% Sc2O3), zirkonu (do 2,5 hm.% Sc2O3) a xenotimu-(Y) (do 1,6 hm.% Sc2O3); z minerálů metasomatického a hydrotermálního původu pak v ixiolitu (do 4,9 hm.% Sc2O3; vůbec nejvyšší nabohacení Sc), v qitianlingitu (do 1,3 hm.% Sc2O3) a v minerálech skupiny wolframitu (do 1 hm.% Sc2O3). Hlavním nositelem skandia z pohledu celkového množství tohoto prvku na ložisku je zinnwaldit. Ten má sice relativně nízké obsahy Sc (typicky 40-85 ppm), ale jelikož patří mezi hlavní minerály na ložisku, váže v sobě majoritní podíl (93 %) z celkového množství Sc v rámci ložiska. Distribuce REE+Y vykazuje, podobně jako Sc, silnou frakcionaci v magmatickém i hydrotermálním stadiu. V minerálech magmatického původu jsou HREE+Y akumulovány především v zirkonu (do 14,7 hm.% HREE+Y), v minerálech xenotimové skupiny (do 66,6 hm.% REE+Y, z toho tvoří 66,0 hm.% HREE+Y), a v primárním fluoritu (1,7 hm.% REE+Y, z toho 1,3 hm.% HREE+Y). LREE pak vstupují především do monazitu-(Ce) (do 64,3 hm.% REE+Y, a z toho až do 60,9 hm.% LREE). V minerálech spjatých s metasomatózou a hydrotermálními procesy, vzniklých rekrystalizací magmatických minerálů, vznikly nejčastěji REE+Y fluorkarbonáty. Do struktury minerálů skupiny bastnäsitu vstupují hlavně LREE (do 70,2 hm.% REE+Y, a až do 68,8 hm.% LREE); naproti tomu minerály skupiny synchysitu mají velice variabilní obsah HREE+Y (do 51,6 hm.% REE+Y, 25,4-3,4 hm.% HREE+Y). Nejvyšší průměrný obsah REE+Y byl zaznamenán v úzké zóně stockscheidru na kontaktu granitové kopule a ryolitu, který byl při migraci fluid bohatých REE+Y přirozenou bariérou.

Abstract:

The Cínovec-Zinnwald world-class greisen deposit in the NE part of the Krušné hory/Erzgebirge is currently explored to verify the reserves of Li, Sn, W and other accompanying minor elements, potentially present in extractable ores (Nb, Ta, Rb, Cs, Sc, REE). Until recently, more detailed information on the distribution of minor elements within the ore minerals in the deposit was not available. This work provides an overview of the distribution of Sc, REE+Y, and other elements in selected parts of the Cínovec deposit, especially from the Cínovec-Jih deposit, which has not been studied in detail in the past due to the unavailability of study material. The work is based on the study of samples collected (with focus on the Sc and REE+Y mineralization) from the drilling survey on the Czech side of the deposit. In primary magmatic minerals, the highest contents of scandium were recorded in columbite (up to 3 wt.% Sc2O3), zircon (up to 2.5 wt.% Sc2O3) and xenotime-(Y) (up to 1.6 wt.% Sc2O3); from minerals of metasomatic and hydrothermal origin, Sc is present in ixiolite (up to 4.9 wt.% Sc2O3; highest Sc content from all minerals), in qitianlingite (up to 1.3 wt.% Sc2O3) and in wolframite-group minerals (up to 1 wt.% Sc2O3). The main carrier of scandium in terms of the total amount of this element in the deposit is zinnwaldite. Despite its relatively low Sc contents (typically 40-85 ppm Sc), it carries the major part (93%) of the total Sc as it is one of the main minerals in the deposit. Similar to Sc, the distribution of REE+Y shows a high fractionation in magmatic and hydrothermal stages. In minerals of magmatic origin, HREE + Y accumulates mainly in zircon (up to 14.7 wt.% HREE+Y), in minerals of the xenotime group (up to 66.6 wt.% REE+Y, of which up to 66.0 wt.% is HREE+Y), and in primary fluorite (1.7 wt.% REE + Y, up to 1.3 wt.% HREE+Y). LREE enter mainly to monazite-(Ce) (up to 64.3 wt.% REE+Y, of which are up to 60.9 wt.% LREE). REE+Y fluorocarbonates were most often formed in minerals resulting from the recrystallization of magmatic minerals, associated with metasomatic and hydrothermal processes. The bastnäsite group minerals contain mainly LREE (up to 70.2 wt.% REE+Y, of which up to 68.8 wt.% LREE); in contrast, minerals of the synchysite group have a very variable HREE+Y contents (up to 51.6 wt.% REE+Y, of which is 3.4-25.4 wt.% HREE+Y). The highest average REE+Y contents were recorded in the narrow zone of the stockscheider at the contact of the Cínovec granite cupola and the Teplice rhyolite, which formed a natural barrier during the migration of (REE+Y)-rich fluids.

Keywords

greisen, Li-Sn-W ložiska, hydrotermální alterace, Saxothuringikum, skandium, prvky vzácných zemin

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 3. 1. 2022

Thesis defence

• Date of defence: 26. 1. 2022
• Supervisor: doc. Mgr. Jan Cempírek, Ph.D.
• Reader: prof. RNDr. Jaromír Leichmann, Dr. rer. nat., prof. RNDr. Pavel Uher, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Geology / Mineralogie, petrologie a ložisková geologie