Studium vybraných minerálních asociací pegmatitu Vežná I

Mgr. Jiří Toman, Ph.D.

Doctoral thesis

A study of selected mineral associations from the Věžná I pegmatite

Abstract:

Pegmatit Věžná I byl již v minulosti předmětem četných vědeckých studií o jeho mineralogickém složení a vývoji jednotlivých pegmatitových jednotek. Jedná se o granitický pegmatit pronikající serpentinitem a má velice komplikovaný mineralogický vývoj, zahrnující několik paragenetických typů mineralizace. Kromě primární magmatické krystalizace bylo pegmatitové těleso vystaveno výrazným alteračním a kontaminačním procesům, které vedly ke vzniku bohatých „metasomatických“ a sekundárních minerálních asociací. Výrazná je především hořečnatá kontaminace z okolního serpentinitu vedoucí ke vzniku Mg dominantních minerálů. Předmětem studie je detailní výzkum zdejších minerálů turmalínové superskupiny, spolu s asociací minerálů náležejících do skupiny zeolitů. Turmalíny a zeolity byly studovány z hlediska chemického složení, texturních znaků, jejich vývojových trendů a jako indikátory stupně frakcionace a kontaminace pegmatitu. Ke studiu byla využita analytická data získaná pomocí elektronové mikrosondové analýzy (EMPA), dále BSE zobrazení minerálů a v případě zeolitů prášková RTG difrakční analýza. Minerály turmalínové superskupiny jsou přítomny ve všech texturních jednotkách pegmatitu s výjimkou granitické zóny a kontaktního lemu na hranici se sepentinitem. Turmalíny jsou velice dobrým indikátorem Mg-kontaminace a chování pegmatitové taveniny. Turmalíny jsou zastoupeny celkem v sedmi různých paragenetických typech, z nichž pět představuje produkt primární krystalizace a ve dvou případech se jedná o produkt zatlačování. Primární turmalíny jsou vyvinuty od okrajových partiií (grafická jednotka) k nejvíce vyvinuté části pegmatitu (albit-polucitová jednotka) v řadě dravit – přechodný člen dravit-skoryl (vzácně oxy-dravit – oxy-skoryl) – skoryl (vzácně oxy-skoryl) – foitit – elbait – fluor-elbait. To ukazuje na to, že pegmatitová tavenina byla kontaminována Mg už při a/nebo před vmístěním do své současné pozice a následná krystalizace probíhala v uzavřeném systému, kdy nejdříve krystalizovaly Mg dominantní dravit a až v pozdějších etapách Li-turmalíny s vyššími obsahy Mn. Ve stádiu subsolidu došlo k opětovnému otevření systému, což se projevilo zvýšenými obsahy Mg v sekundárním elbaitu – fluor-elabitu albit-polucitové jednotky. Zeolity jsou v rámci PHC podjednotky zastoupeny třemi texturními typy primárního polucitu, harmotomu a chabazitu-Ca spolu s mladším analcimem a čtvrtým typem chabazitu-Ca druhotně obohaceným o Mg v asociaci s Li slídami – polylithionitem-trilithionitem a sokolovaitem. Teplotní podmínky definované pro jednotlivé minerální fáze spolu s texturními znaky a vzájemnou pozicí zeolitů v rámci PHC podjednotky naznačují sukcesní řadu od primárního polucitu (T ~ 350–400 °C) nahrazeného druhotným nížeteplotním analcimem (T < 150 °C) s následným zatlačením těchto dvou fází nízkoteplotním harmotomem a chabazitem-Ca (T < 100–150 °C). Neobvykle úzká asociace Cs-Ba-Ca zeolitů představuje zcela unikátní příklad zeolitové asociace v granitickém pegmatitu. Na základě studia těchto skupin minerálů byla v rámci pegmatitu Věžná I nově definována tzv. albit-polucitová jednotka. Tato jednotka představuje objemově zanedbatelnou, ale mineralogicky nesmírně významnou vývojovou část pegmatitového tělesa. Jedná se o produkt nejvyššího stupně frakcionace pegmatitové taveniny s Cs-Li mineralizací a reprezentuje tak konečnou fázi primárního vývoje pegmatitu. Albit-polucitová jednotka je tvořena třemi samostatnými podjednotkami s odlišným mineralogickým složením a postupným vývojem od okraje ke středu jednotky: albit-lepidolit-topazovou podjednotkou a triplit-apatitovou podjednotkou a polucit-harmotom-chabazito

Abstract:

vou podjednotkou (PHC podjednotka) v centru. Přítomnost albit-polucitové jednotky s Li-Cs mineralizací a tří typů Li-turmalínů s vysokým obsahem Mn (elbait a fluor-elbait) dokazují nejvyšší stupeň frakcionace. Vývojový trend Mg v rámci složení primárních turmalínů potvrzuje vysoký stupeň kontaminace pegmatitového tělesa. Pegmatit Věžná I je běžně označován jako beryl-columbitový subtyp, ale přítomnost Li-Cs mineralizace a chemické složení turmalínů (Mn bohatý elbait) ukazují i na příbuznost k elbaitovému subtypu.

Abstract:

The Věžná I pegmatite has already been the subject of numerous scientific studies on its mineralogical composition and development of individual pegmatite units. It is a granitic pegmatite penetrating serpentinite and it has a very complicated mineralogical evolution, including several paragenetic types of mineralization. In addition to the primary magmatic crystallization, the pegmatite body was subjected to significant alteration and contamination processes that led to the formation of rich "metasomatic" and secondary mineral associations. Particularly noteworthy is the magnesium contamination from the surrounding serpentinite leading to the formation of Mg dominant minerals. The subject of the study is a detailed research of the local minerals of tourmaline supergroup, together with the association of minerals belonging to the zeolite group. Tourmalines and zeolites have been studied in terms of chemical composition, textural features, their evolutional trends within the pegmatite body, and also as indicators of the degree of fractionation and contamination of the pegmatite body. Analytical data obtained using electron microprobe analysis (EMPA), BSE mineral imaging and powder X-ray diffraction (XRD) analysis were used for the study. Tourmaline super-group minerals are present in all texture units of the pegmatite, with the exception of the granitic zone and the contact rim at the sepentinite boundary. Tourmalines are a very good indicator of Mg-contamination and pegmatite melt behavior. Tourmalines are represented in a total of seven different paragenetic types, of which five represent the product of primary crystallization and in two cases it is a product of replacement. Primary tourmalines are developed from outer parts (the graphic unit) to the most developed part of the pegmatite (albite-pollucite unit) in the dravite series – transient member dravit-schorl (rarely oxy-dravite – oxy-schorl) – schorl (rarely oxy-schorl) – foitite – elbaite – fluor-elbaite. This suggests that the pegmatite melt was contaminated by Mg during and/or before emplacement in its current position and the subsequent crystallization took place in a closed system where Mg dominant dravite crystallized at first and subsequently, in later stages Li-tourmaline with higher Mn contents crystallized. The system was reopened at the subsolid stage, resulting in increased Mg content in the secondary elbaite-fluor-elbaite in albite-pollucite unit. Zeolites are within the PHC subunit represented by three textural types of primary pollucite, harmotome and chabazite-Ca together with younger analcime and the fourth type of chabazite-Ca secondary enriched with Mg in association with Li mica – polylithionite-trilithionite and sokolovaite. The temperature conditions defined for the individual mineral phases together with the texture features and the mutual position of the zeolites within the PHC subunit indicate the succession series from the primary polucite (T ~ 350–400 °C) replaced by the secondary low temperature analcime (T < 150 °C) followed by replacing of these two phases by low temperature harmotome and chabazite-Ca (T < 100–150 °C). The unusually narrow association of Cs-Ba-Ca zeolites represents a completely unique example of a zeolite association in a granitic pegmatite. Based on the study of these groups of minerals, the so-called albite-pollucite unit was newly defined within the Věžná I pegmatite. This unit represents a insignificant in terms of volume but mineralogically important evolutional part of the pegmatite body. It is the product of the highest degree of fractionation of the pegmatite melt with Cs-Li mineralization and thus represents the final stage of the primary evolution of the pegmatite. The albite-pollucite unit is composed of three separate subunits with different mineralogical composition and gradual evolution from the edge to the center of the unit: the albite-lepidolite-topaz subunit and the tripli

Abstract:

te-apatite subunit and the pollucite-harmotome-chabazite subunit (PHC subunit) in the center. The presence of albite-pollucite unit with Li-Cs mineralization and three types of Li-tourmalines with high Mn content (elbaite and fluor-elbaite) show the highest degree of fractionation. The evolution trend of Mg within the primary tourmalines composition confirms the high degree of contamination of pegmatite body. Věžná I pegmatite is commonly referred to as beryl-columbite subtype, but the presence of Li-Cs mineralization and composition of tourmaline (Mn-rich elbaite) also indicates relation to the elbaite subtype.

Keywords

pegmatit Věžná I, albit-polucitová jednotka, PHC podjednotka, triplit-apatitová podjednotka, albit-lepidolit-topazová podjednotka, polucit, harmotom, analcim, chabazit-Ca, turmalín, elbait, skoryl, dravit, serpentinit, moldanubikum pegmatite Věžná I, albite-pollucite unit, PHC subunit, triplite-apatite subunit, albite-lepidolite-topaz subunit, pollucite, harmotome, analcime, chabazite-Ca, tourmaline, elbaite, schorl, dravite, serpentinite, Moldanubian Zone

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 5. 2019

Thesis defence

• Date of defence: 24. 6. 2019
• Supervisor: prof. RNDr. Milan Novák, CSc.
• Reader: doc. Mgr. Radek Škoda, Ph.D., prof. RNDr. Pavel Uher, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Geology (4-years) / Geological Sciences