Graphite-tremolite rocks at Bačkovice, with simple mineral assemblage (tremolite, graphite, biotite, titanite and chlorite), represent rare rocks type in the Gföhl unit (Moldanubicum). Chemical composition and mineralogy indicate that protholite is a volcano-sedimentary Ca-rich rocks rather than basic or ultrabazic igneous rocks.Graphite-tremolite rocks at Bačkovice, with simple mineral assemblage (tremolite, graphite, biotite, titanite and chlorite), represent rare rocks type in the Gföhl unit (Moldanubicum). Chemical composition and mineralogy indicate that protholite is a volcano-sedimentary Ca-rich rocks rather than basic or ultrabazic igneous rocks

Buriánek, David

Houzar, Stanislav

Masaryk University Journals / Časopisy Masarykovy univerzity

Geol. výzk. Mor. Slez. v r. 2006, Brno 200773Grafit-tremolitová hornina z Bačkovic u JemniceGraphite-tremolite rocks at Bačkovice near Jemnice (West Moravia)Stanislav Houzar1, David Buriánek21 Mineralogicko-petrografické odd. Moravského zemského muzea, Zelný trh 6, 659 37 Brno; e-mail: shouzar@mzm.cz 2 Česká geologická služba, Leitnerova 22, 658 59, Brno; e-mail: burianek@cgu.cz(33-21 Slavonice)Key words: Fe-tremolite, graphite, stability assemblage, Gföhl unit, Drosendorf unit, MoldanubicumAbstractGraphite-tremolite rocks at Bačkovice, with simple mineral assemblage (tremolite, graphite, biotite, titanite and chlorite), represent rare rocks type in the Gföhl unit (Moldanubicum). Chemical composition and mineralogy indicate that protholite is a volcano-sedimentary Ca-rich rocks rather than basic or ultrabazic igneous rocks. Geologická poziceNa poli 400 m jv. u Šimkova mlýna, ležícího necelé 2 km jjz. od Bačkovic u Jemnice (obr. 1) byly zjištěny balvany a úlomky amfibolické horniny. Přímý výchoz této horniny není odkryt, v nejbližším okolí vystupují sillimanit-biotitické ruly až mig-matity s četnými amfibolity, granulity a nepatrnými vložkami flogopit-forsteritových, dolomitických i grafitických mramo-rů. Podle geologické mapy 1:25 000 (Jenček 1987) by výskyt měl ležet v rámci tělesa amfibolitu, tento vztah však nebyl v terénu potvrzen. Uvedený horninový komplex je přiřazo-vaný ke gföhlské jednotce moldanubika, která se nedaleko od této lokality stýká s drosendorfskou (vratěnínskou) jednot-kou, tvořenou biotitickými a muskovit-biotitickými pararu-lami s hojnými mramory, kvarcity a grafitickými horninami. MetodikaAnalýzy minerálů byly provedeny na elektronové mikrosondě CamScan, Česká geologická služba, Praha-Barrandov (operá-tor Z. Kotrba, M. Němečková). Měření probíhalo v energiově disperzním módu za podmínek: urychlovací napětí 15 kV, průměr elektronového svazku 5 µm, proud 30 nA, načítací čas 20 sekund. Při vyhodnocení bylo pro amfiboly užito klasifikace Leake et. al. (1997). Přepočet byl proveden na 24 aniontů a Fe3 přepočteno pro 13 kationtů bez Ca+Na+K (Schumacher, 1996). Chemická analýza horniny byla prove-dena metodami XRF a INNA v laboratořích AV ČR (srovnej Houzar a Novák 2002). Ostatní prezentované vzorky jsou pře-vzaty ze starších prací (Bešta 2004; Němec 1998, 1999; Hou-zar–Novák 2002) nebo se jedná o nepublikovaná data autorů.Petrografický popisHornina je hrubozrnná, složená ze stébelnatých často vějíř-kovitě uspořádaných černošedých agregátů amfibolu. Má všesměrnou stavbu a makroskopicky je podobná některých varietám gabra z nedalekých Uherčic a Korolup. Z mikroskopického studia vyplývá, že téměř jedinou součástí horniny je amfibol, chemickým složením ležícím na hranici tremolitu, aktinolitu a magneziohornblendu (tab. 1). Jeho protáhlá zrna jsou však převážně bezbarvá a jen výjimečně jeví velmi slabý pleochroismus (X = bezbarvý, Y = bezbarvý, Z = velmi světle zelený). Složení většiny amfibolů (XMg = 0,88–0,89) této horniny odpovídá podle klasifikace amfibolů aktinolitu, avšak použití tohoto názvu je v rozporu s definicí aktinolitu jako zeleného amfibolu (srovnej Leake et al. 1997); vhodnější by bylo proto jméno Fe-tremolit. Černá barva amfibolu je způsobena grafitickým pigmentem. Inkluze grafitu (velikost <0,1 mm) jsou rozmístěny pravidel-ně v centru zrn amfibolu. Lokálně je patrná rekrystalizace grafitu do větších šupinek velikosti okolo 0,2 mm, kolem nichž se objevuje, stejně jako na okrajích zrn tremolitu, Obr. 1: Topografická situace lokality grafit-tremolitové horniny u Bačkovic u Jemnice.Fig. 1: Topographical situation of graphite-tremolite rocks at Bačkovice near Jemnice.Geol. výzk. Mor. Slez. v r. 2006, Brno 200774degrafitizovaná zóna. Degrafitizace a rekrystalizace grafitu jsou patrné rovněž v místech nepravidelných drobných trh-lin, vzniklých při deformaci amfibolových zrn. Ojedinělou součástí horniny je dále biotit (X= bezbarvý, Y~Z = hnědý), velmi drobný titanit a zřetelně mladší drobné vějířky chloritu. Podobné horniny v okolních jednotkáchPetrograficky shodné horniny s různým obsahem grafitu v amfibolech byly vzácně popsány z okolí Olešnice na Moravě (olešnická jednotka). Takovým typem je hornina z Crhova (vrch Stráž), známá rovněž pouze z úlomků. Má vzhled hrubozrnného gabra, u níž jednotlivá zrna tremoli-tového amfibolu obsahují inkluze grafitu. V další podobné hornině od Olešnice grafit v tremolitových porfyroblastech dokonce převládal nad hmotou tremolitického amfibolu. Jejich vznik byl vysvětlován metasomatózou grafitických mramorů (Sekanina 1965). Chemické složeníChemické složení této horniny se v hlavních oxidech příliš neliší od složení příslušného amfibolu. Značně se blíží složení některých amfibolitů v gföhlské jednotce z oblasti strážec-kého moldanubika (srovnej Bešta 2004). Také tvar křivky REE je podobný některým z těchto amfibolitů (obr. 2b). Výrazněji se však studovaná hornina odlišuje v obsazích některých stopových prvků (obr. 2a). Amfibolity mají (srov-nej tab. 2) vyšší obsahy Sr (84–506 ppm), Cu (16–79 ppm), Co (29–59 ppm) a naopak nižší obsahy Zn (13–29 ppm). Zřetelně nižší je obsah Cr (39 ppm), dosahující jinak v amfi-bolitech v okolí Jemnice a v jiných částech moldanubika běžných hodnot >100 ppm (srovnej Němec 1998, 1999). Obsahy As a Ta jsou srovnatelné s obsahy v mramo-rech z nedaleké lokality Korolup (vratěnínská skupina; Houzar – Novák 2002). Naopak obsahy Nb, Cu, Sr, Cs jsou nižší než v mramorech. Obsahy REE jsou v mramo-rech nižší než ve studované hornině. Tvar křivek u obou skupin vykazuje podobné znaky hlavně pokud jde o LREE (například mírná kladná Gd anomálie).Grafitické horniny z olešnické jednotky mají podobné obsahy Y, Sm, Eu, Gd, Dy a také tvar křivky REE je značně podobný (obr. 2b). Obsahy Co (5–6 ppm), Zn (8–31 ppm) a Cu (18–30 ppm) se blíží spíše obsahům v mramorech od Korolup než studované hornině (obr. 2a). Diskuze a závěryVzhledem k neexistenci přímého výchozu se lze ke genezi horniny vyjádřit pouze omezeně. Je málo pravděpodobné, že by šlo o retrográdně přeměněné gabro nebo ultrabazickou horninu (přítomnost grafitu), lze spíše předpokládat, že může jít o metasediment specifického složení (např. silicifikovaný dolomit bohatý organickou složkou). Mohlo by také jít o hor-ninu vzniklou metasomaticky z grafitických mramorů. Avšak obsahy některých méně mobilních prvků jako je Ti a Al jsou ve studované hornině podstatně vyšší (TiO2 0,34 a Al2O3 6,32 hm. %) než v mramorech z Korolup (TiO2 0,03 a Al2O3 0,28 hm. %). Podobný tvar křivky REE patrně odráží chemické složení převažujících amfibolů. Zároveň společně s obsahy Ti, Cr, Ni a Co naznačují vulkanickou příměs v protolitu studované horniny. Paraamfibolity bývají ve srovnání s ortoamfibolity Tab. 1: Reprezentativní chemické analýzy amfibolů (* dopočteno ze vzorce). Tab. 1: Representative chemical composition of amphiboles (* calculated from formula).Tab. 2: Chemické složení grafit-tremolitové horniny (Bačkovice – Šimkův mlýn). Tab. 2: Chemical composition of graphite-tremolite rock (Bač-kovice – Šimkův Mill).hm. % ppm ppm ppm SiO2 51,86 As 0,30 Rb 10,00 La 11,64TiO2 0,34 Ba 43,55 Sb 0,07 Ce 29,44Al2O3 6,32 Co 9,66 Sc 9,37 Pr 0Fe2O3 0,67 Cr 38,97 Sr 67,30 Nd 13,04FeO 3,77 Cs 0,12 Ta 0,28 Pm 0MnO 0,13 Cu 16,00 Th 3,09 Sm 2,56MgO 20,42 Hf 1,20 U 0,61 Eu 0,54CaO 11,98 Mo 0 Y 20,00 Gd 2,72Na2O 0,90 Nb 9,00 Zn 96,00 Tb 0,35K2O 0,33 Ni 30,22 Zr 80,00 Dy 0P2O5 0,09 Ho 0,60H2O- 0,19 Er 0L.O.I. 2,53 Tm 0F 0,19 Yb 1,29Cl 0,01 Lu 0,20Total 99,73Vzorek Amp 1 Amp 2 Amp 3SiO2 53,87 53,97 53,41TiO2 0,12 0,31 0,36Al2O3 5,00 5,05 5,82FeO 3,56 4,51 3,67Fe2O3* 0,84 0,00 1,19MnO 0,09 0,15 0,13MgO 19,92 19,66 19,75CaO 13,36 13,73 13,62Na2O 0,12 0,21 0,20K2O 0,07 0,23 0,16H2O* 2,17 2,17 2,19Total 99,12 99,99 100,5Si4 7,512 7,503 7,378Ti4 0,822 0,827 0,947Al3 0,013 0,032 0,037Fe3 0,089 0,000 0,123Fe2 0,415 0,524 0,424Mn2 0,011 0,009 0,009Mg2 4,141 4,075 4,067Ca2 1,996 2,045 2,016Na 0,032 0,057 0,054K 0,012 0,041 0,028Total 15,072 15,107 15,131Geol. výzk. Mor. Slez. v r. 2006, Brno 200775charakterizovány nižšími obsahy Cr, Ni a Ti (Leake, 1964). Obsahy těchto prvků jsou skutečně ve studované hornině nižší než ve většině amfibolitů gföhlské jednotky, ale jsou podstat-ně vyšší než v okolních mramorech (Houzar-Novák 2002). Z hlediska stability tremolitu není vyloučen vznik této horniny v podmínkách metamorfózy gföhlské jednotky na rozhraní vyšší amfibolitové a granulitové facie. Samotný tremolit je minerál s širokým polem stability, např. při P = 500 MPa v podmínkách XH2O>0,8 v rozmezí T = 400–900 °C. Vysokou aktivitu H2O, která bývá spojena s oxidací grafitu, však lze patrně vyloučit, teplota vzniku tremolitu byla proto spíše nižší; v podmínkách vysoké aktivity CO2 (XCO2 = 0,9) je tremolit stabilní mezi cca 550–700 °C (Spear 1995). Čás-tečná degrafitizace probíhala pravděpodobně podle reakcí C + 2H2O → CO2 + 4H nebo C + O2 → CO2 až v mladší retrográdní fázi metamorfózy a postihla méně než 5 % hor-niny; migrace grafitu do samostatných agregátů a tektonicky podmíněných zón nebyla prokázána. Analogické horniny tvořené asociací Fe-tremolit + grafit (± biotit ± titanit) nebyly v okolní gföhlské jednotce zjištěny. Makroskopicky podobné, amfibolem bohaté asociace typu alpských žil (ojediněle až metasomatické žíly) v amfibolitech a gabrech se kromě nepří-tomnosti grafitu odlišují složením amfibolů i celkovou mine-rální asociací s křemenem, chloritem, magnetitem, epidotem apod. (Houzar – Pošmourný 1989, Houzar – Šrein 1995). Na základě chemického složení a mineralogie studované horniny, předpokládáme, že nejvhodnějším protolitem pro její vznik mohly být dolomity bohaté SiO2 s příměsí organického a tufitického materiálu. Jde o extrémní případ růstu tremolitu v podmínkách grafitem, resp. C-bohatými fluidy bohatého prostředí, které by si zasloužily další podrobné studium.PoděkováníStudium horniny z Bačkovic bylo provedeno v rámci výzku-mu korelace tremolitových mramorů Českého masivu s podporou grantu AV ČR A3408902/1999 a výzk. záměru MK 00009486201. Autoři děkují J. Leichmannovi za kritické pročtení rukopisu a M. Němečkové za pomoc při přípravě analýz.Obr. 2: (a) Co-Cu-Zn trojúhelníkový diagram (ppm); (b) Chondritem normalizované (Boynton, 1984) distribuce REE v amfibolitech moldanubika (1), grafitových horninách moravika (2), studované grafit-tremolitové hornině (3) a mramorech z lokality Korolupy (4). Fig. 2: (a) Co-Cu-Zn ternary diagram (ppm); (b) Chondrite-normalized (Boynton, 1984) REE patterns from amphibolites in the moldanubicum (1), graphite rocks in the moravicum (2), studied graphite-tremolite rock (3) and marbles from locality Korolupy (4). LiteraturaBešta, J. (2004): Amfibolity na styku moldanubika a svrateckého krystalinika; charakteristika a tektonická pozice. – MS Př F MU Brno. Boynton, W. V. (1984): Cosmochemistry of the rare earth elements: meteorite studies. – In: Houzar, S. – Pošmourný, K. (1989): Magnetitové zrudnění v pestré skupině moravského moldanubika u Čáslavic, jz. od Třebíče. – Acta Mus. Moraviae, Sci. nat., 74, 1/2, 59–67.Houzar, S. – Šrein, V. (1995): Klinozoisit-epidot z trhlin mramorů, skarnů a amfibolitů jihozápadní Moravy. – Acta Mus. Moraviae, Sci. nat., 79 (1994), 9–23.Houzar, S. – Novák, M. (2002): Marbles with carbonatite-like geochemical signature from variegated units of the Bohemian massif, Czech Republic, and their geological significance. – Jour. Czech Geol. Soc., Praha, 47, 3, 103–109. Jenček, V. (1987): Základní geologická mapa 1:25 000, List 33-212 Jemnice. – Ústřední ústav geologický, Praha.Leake, B. E. (1964): The chemical distinction between ortho- and para-amphibolites. – J. Petrology, 5, 2, 238-254.Leake, B. E. – Woolley, A. R. – Arps, C. E. S. – Birch, W. D. – Gilbert, M. C. – Grice, J. D. – Hawthorne, F. C. – Kato, A. – Kisch H. J. – Krivovichev, V. G. – Linthout, K. – Laird, J. –Mandaring, J. A. – Maresch, W. V. – Nickel, E. H. – Rock N. M. S. – Schu-macher, J. C.– Smith, D. C.– Stephenson, N. C. N. – Ungaretti, L. – Whittaker, E. J. W. – Youzhi, G. (1997): Nomenclature of amphiboles: report of the subcommittee on amphiboles of the International Mineralogical Association, commission on new minerals and mineral names. – Canad. Mineralogist, 35, 219–246. Němec, D. (1998): Regional distribution of Cr and Ni in Moldanubian MORB-derived amphibolites of the Bohemian-Moravian Heights. – Scripta Fac. Sci. Nat. Univ. Masaryk. Brun., 25 (1995), 21–35.Němec, D. (1999):Chemical changes in Moldanubian amphibolites caused by regional metamorphism.– Krystalinikum, 25, 105–125.Sekanina, J. (1965): Minerály a jejich genetické vztahy k horninám na území geologické mapy 1:50 000, list M 33-93-B (Bystřice nad Pernštejnem). - Rukopis, Miner. petr. odd. Moravského zemského muzea, Brno.Spear, S. F. (1995): Metamorphic Phase Equilibria and Pressure-Temperature-Time Paths. - Mineral. Soc. of America, Monograph Series, str. 799.

Graphite-tremolite rocks at Bačkovice near Jemnice (West Moravia)

https://journals.muni.cz/gvms/article/download/4832/3897

Graphite-tremolite rocks at Bačkovice near Jemnice (West Moravia)

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Masaryk University Journals / Časopisy Masarykovy univerzity