A telkibányai terepgyakorlaton végzett radiometriai mérések földtani kiértékelése

Átírás

1 MISKOLCI EGYETEM MŰSZAKI FÖLDTUDOMÁNYI KAR TEKH Természeti Erőforrások Kutatása és Hasznosítása Szakkollégium 3515 MISKOLC EGYETEMVÁROS KUTATÁSI JELENTÉS A telkibányai terepgyakorlaton végzett radiometriai mérések földtani kiértékelése SZERZŐK: Fritz Petra Majoros Lívia Gál Péter Szemán Bence Témavezető Dr. FÖLDESSY JÁNOS Professzor emeritusz A TEKH elnöke 1 MISKOLC, 2018

2 Tartalomjegyzék Vezetői összefoglaló...4 Bevezetés...5 A radioaktív K izotópról...7 Kálium migrációja hidrotermás ércesedéseknél...8 Telkibánya földtani felépítése, K-dúsulások adatai...12 Érctestek, telérek és feltáró tárók helyzete a Kánya-hegyen...16 A Mária-bányában feltárt érces telérek és környezetük jellemző ásványtársulásai...18 A geofizikai mérés leírása...20 Mintavételek helyszíne és módja...20 Mérési eredmények...21 Eredmények értelmezése, következtetések...24 Felhasznált irodalom...25 TEKH Szakkollégium A Természeti Erőforrás Kutatás és Hasznosítás Szakkollégium (TEKH) a Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Karának keretében létrejött tehetséggondozó szervezet. A 2017 szeptemberében indult Szakkollégium a kar legjobb hallgatói számára nyújt lehetőségeket tehetségük kibontakoztatására a természeti erőforrások kinyerése, alkalmazása, fenntartható gazdálkodása területén. A korlátozott létszámú mesteriskola az ország egész területéről fogad tehetséges magyar és külföldi jelentkezőket a középiskolák, egyetemi alapszakok és mesterszakok hallgatói közül. A képzést egyéni és csoportos formában szervezi, tehetséget és közösséget egyaránt épít. A hallgatókat nagy tapasztalatú önkéntes mentorok (a kar oktatói mellett a tudományos élet, az ipar és a gazdaság elismert képviselői) segítik a munkában és fejlődésben. 2

3 A terepgyakorlaton részt vettek Bárdos Zsófia Fritz Petra Gál Péter Galvan Garcia Luna Mauricio Kovács Virág Majoros Lívia Mészáros Tibor Szemán Bence Trézsi Norbert Takács Ádám Fritz Péter Woitech Kacian A gyakorlatot vezették Földessy János Prof emeritusz Dr. Mucsi Gábor Egyetemi docens Dr. Németh Norbert Egyetemi docens Dr. Mikita Viktória Tudományos munkatárs Abordán Armand PhD hallgató A jelentést összeállították Fritz Petra Árpád-házi Szt Erzsébet Gimnázium, Esztergom Majoros Lívia ME MFK MSc Gál Péter ELTE TTK MSc Szemán Bence ME MFK BSc 3

4 Vezetői összefoglaló A TEKH első terepgyakorlatán a telkibányai Mária-táróban végeztünk méréseket. A munka kiindulásául az a megfigyelés szolgált, amely szerint a korábbi mérések a területre jellemző nagyfokú kálium dúsulás területén vonalszerű K koncentráció csökkenéseket mutattak. Ezek egy részét az érctelérekkel lehetett azonosítani.a műszeres mérésekre a Miskolci Egyetem Geofizikai Tanszékének GF Instruments fejlesztésű Gamma Surveyor Compact szcintillációs detektorát használtuk. A méréseket a Jószerencsét telértől távolodva 0-20 m között, 2 m közökben végeztük, egyidejű mintavétellel. A mérések azt az eredményt mutatták, hogy a K-tartalom a hidrotermásan elváltozott zónában az érctelérhez közeledve 12 %-ről %-ra csökken. A csökkenés a telérhez közeledve monoton. A mérésekben a K csökkenéssel párhuzamosan U-növekedés is mutatkozott, de csak az agyagásványos kitöltésű telérszakaszokban, illetve szegélyén. A telkibányai terepgyakorlat után négy önkéntes jelentkező TEKH taggal folytattuk a mérések kiértékelését és dokumentálását. A munka mivel közben a tanulás, oktatás is sok időt kötött le - hat hónapig tartott. Ezalatt több cél is teljesült. Az egyik a kutatás, és ennek dokumentálása, kutatási jelentés összeállítása volt. A másik a csoportmunka begyakorlása, ahol mindenki részfeladatokat teljesít, és a végeredmény egy közös produktum. A munka befejezésével úgy gondolom, ez a feladat úgy a diákoknak, mint nekem hasznos volt. Köszönöm mindannyiuknak az ebben a kísérletben való önkéntes és folytonos részvételt- Földessy János 4

5 Bevezetés A TEKH szakkollégium a Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Kara keretében létrejött tehetséggondozó szervezet. Az szeptember 29 október 1 között megtartott telkibányai terepgyakorlat legfontosabb célja a szakkollégiumi tagság közötti csapatépítés volt. A terepgyakorlaton elvégzendő feladatként a Kánya-hegy és a Máriabánya teléreinek környezetében jelentkező kálium eloszlás vizsgálatát tűztük ki. A terepgyakorlatot követően a résztvevők közül önkéntesen jelentkezők vettek részt a kutatási jelentés összeállításában. A kutatási jelentés elkészítésével gyakorlatot szereznek földtani-geofizikai kutató munkák dokumentálásában. Telkibánya az Eperjes-Tokaji-hegységben, a Tokaji-hegység északi részén található. A település a Gönci járáshoz tartozik, és a Csenkő-patak völgyében terül el. Az ércesedés Telkibányától északra, Pányok, Kéked, Hollóháza és Nyíri községek által határolt területen fekszik, 12 nagyobb arany-, ezüst-, ólom-, cink- és réztartalmú érces telérraj formájában figyelhető meg (Lobkowitz-, Jószerencsét-, Brenner-, Jupiter-, August- Freud-, Vendelin-, Glücker-, stb. telérek) a Gyepű-hegy, Kánya-hegy, Fehér-hegy és Rózsa-hegy É-D fő csapásirányaiban (SOLT et al. 2007). A korábbi megfigyelések szerint az aranyérc előfordulást jelentős kálium dúsulás, ezen belül a telérek közvetlen környezetét látható utólagos kálium koncentráció csökkenés jellemzi. A méréseink célja az volt, hogy pontosabb képet kapjunk arról, hogy milyen elváltozásokhoz köthető jelentősebb káliumban való dúsulás, illetve csökkenés. A műszerrel egykori horpák meddőit, szálkőzetkibúvásokat és törmelékfolyásokat is megvizsgáltunk a felszínen, a Kánya-hegy délnyugati oldalán. A Mária-bányában a Jupiter-és a Jószerencsét-telér szelvénye mentén végeztünk méréseket, ahol lehetőségünk volt a középkorban túlnyomórészt lebányászott érctartalmú kitöltést és közvetlen környezetüket is vizsgálni. Az internetes hivatkozásokat sorszámmal jeölöltük, és az irodalomjegyzékben soroljuk fel. 5

6 1. ábra. Prof. Székyné Fux Vilma, a kálimetaszomatitok első kutatója a telkibányai Csengő- aknában 1956-ban. Jelentésünkkel tisztelettel megemlékezünk Prof. Székyné Fux Vilmára, a Debreceni Egyetem későbbi tanszékvezető egyetemi tanárára, aki a modern időkben Scherf Emillel együtt megkezdte és évtizedekig folytatta Telkibánya ércesedésének és K- metaszomatózisának kutatását. 6

7 A radioaktív K izotópról Egy kémiai elem különböző tömegszámú formáit izotópoknak nevezzük, melyek legtöbb fizikai és kémiai tulajdonságukban megegyeznek. Az izotópok különbözőségét adó tömegszám az atommagban található neutronszám és protonszám (rendszám) összege. Egy elem izotópjainak magja lehet stabil és radioaktív. Egy elemet számos stabil és radioaktív izotóp alkothat. A stabil izotópok atommagjai időben állandóak, nem változnak meg. A neutronszámbeli különbség a kémiai tulajdonságokat alig befolyásolja, azonban az atommag szerkezetében nagy változásokat okozhat. Bizonyos részecskeszámoknál az atommagok instabillá válnak, és egy számukra kedvezőbb, stabilabb állapotba úgy jutnak el hosszabb-rövidebb idő alatt, hogy közben sugárzást bocsátanak ki. Ez a jelenség a radioaktivitás, mely során a radioaktív izotópok radioaktív bomlás révén stabil izotópokká alakulnak [1]. A radioaktív izotópok magjában lezajló átalakulások nagyon változatosak. A bomlás során keletkező sugárzások között megkülönböztetünk alfa, béta, gamma és neutron sugárzást [1]. Az alfa sugárzás az, amikor egy hélium atommag válik ki az atommagból. Erősen ionizáló, nagy energiájú, kis hatótávolságú (levegőben 1 cm alatti), könnyen elnyelődő sugárzás. A béta sugárzásnak két fajtáját különböztethetjük meg, a negatív és a pozitív béta sugárzást. A negatív béta sugárzás valójában olyan elektronsugárzás, mely úgy keletkezik, hogy az atommagban lévő neutron egy elektron kibocsátás közben protonná alakul át. A pozitív béta sugárzás esetében az atommag egy protonjából egy pozitron lökődik ki és így a proton neutronná alakul. A béta sugárzás közepesen ionizáló, közepes energiájú, hatótávolsága levegőben pár 10 cm. A gamma sugárzás során energia távozik nagy energiájú fotonként (elektromágneses sugárzás), az alfa és a béta sugárzás kísérő jelensége szokott lenni, illetve létrejöhet egy gerjesztett atommag alapállapotba való visszakerülése során. Az ionizáló hatása ennek a leggyengébb, elnyelődése nagyon gyenge, hatótávolsága a levegőben végtelen [2]. Neutron sugárzás jön létre, ha egy nehéz atommag spontán módon két, vagy több ugyancsak nehéz maggá esik szét, mely során szabad neutronok is kilökődnek a magból. Ionizáló hatása nincs. A természetben ritka, csak a legnehezebb magoknál fordul elő [Mádai 2017]. A radioaktív bomlás nem egyszerre megy végbe minden izotópon, az átalakuló magoknak nem egyforma az élettartama [1]. A mag bomlása csak az energia állapottól és a fajtájától (attól, hogy milyen elem) függ, a nyomás és a hőmérséklet nem hat rá [3]. Az átalakulás statisztikus törvényszerűségek szerint zajlik, csak a valószínűségét ismerjük a mag bomlásának egy adott időintervallumban. A bomlást statisztikusan leíró egyenlet [Mádai 2017]: N a magok száma a megfigyelés kezdetén λ a mag bomlásának valószínűsége [1/s] 7

8 dn a magok számában történő változás dt a megfigyelés időintervalluma [s] Az egyes izotópok jellemzésére szolgál az ún. felezési idő, amely megadja azt az időtartamot, ami alatt a radioaktív izotóp mennyiségének a fele elbomlik. A bomlás valószínűsége, és a felezési idő közötti kapcsolat [3]: t 1/2 felezési idő [s] Az általunk kutatott káliumnak a természetben három izotópja fordul elő: 39 K, 40 K és 41 K. Az izotópok előfordulási aránya a természetben [4]: Izotóp Előfordulási arány a természetben 39 K 93,3% 40 K 0,0117% 41 K 6,7% A három izotóp közül csak a 40 K radioaktív, felezési ideje 1,25*10 9 év, a másik két izotóp stabil. A 40 K 88,8% valószínűséggel negatív béta bomlással stabil 40 Ca-má és 11,2 % valószínűséggel pozitív béta bomlással 40 Ar-ná alakul át [4]. Az ismert radioaktív bomlási állandó alapján, amennyiben a bomlás terméke a kőzetbe bezárva marad, a kőzetanyagban a 40 K- 40 Ar arányt mérve ezek alapján lehetségessé válik a bezáródás (magmás kőzetek esetében a megszilárdulás) időpontjának becslése. A radioaktív méréseink során az időegység alatt elbomlott 40 K számát mértük meg, melyből kiszámolhattuk az izotóp mennyiségét a mérés kezdetén, majd ebből visszakövetkeztethettünk a másik két izotóp mennyiségére, valamint a K koncentrációjára a kőzetben [6]. Kálium migrációja hidrotermás ércesedéseknél A hidrotermás rendszereknél megkülönbeztetünk HS (High Sulphidation vagyis magas szulfidizációs fokú) és LS (Low Sulphidation vagyis alacsony szulfidizációs fokú) hidrotermás rendszereket. A Tokaji-hegység (és így Telkibánya területe is) az LS (alacsony szulfidizációs fokú) epitermás ércesedési típusba sorolható be. A Tokajihegység kőzeteinek káliumdúsulását kialakító folyamataira, valamint a hegység hidrotermás rendszereinek felépítésére MOLNÁR és PÉCSKAY (2000) a következő modellt állította fel (2. ábra): 1. A hidrotermás tevékenység bevezető szakaszában regionális propilitesedés (zöldkövesedés) zajlik le, a szerkezeti zónákban feláramló, magas K-tartalmú fluidumok a töréses szerkezetek mentén a fluidum K-ionja és a kőzetben lévő plagioklászok Naionja kicserélődése révén káliföldpátok képződésében megnyilvánuló kálimetaszomatózist okoznak. 8

9 2. A következő fázisban a rendszer további felhasadozása figyelhető meg, így a könnyenilló (CO 2, H 2 S stb.) gázok feljuthatnak a káliföldpátosodás zónáiba. Ezen savas disszociációjú gázok enyhén savas jellegű fluidumot eredményeznek, amelyek szericitesedést okoznak az érintett zónákban. 3. A repedésrendszerek további szétnyílásával a C-os hidroterma felforr, a könnyenilló gázok eltávoznak a káliföldpátosodott zónákból. Ezáltal újra káliföldpát válik ki, amelyet kovásodás, illetve kvarckiválások kísérhetnek. Az eltávozó H 2 S következtében az oldatokban lévő Au(HS) 2 (arany-tioszulfid) komplex stabilitása lecsökken, ezáltal lehetőség van az arany akkumulálódására. Ez a jelenség ad a káliföldpátosodás és az arany akkumulációja közötti kapcsolatra magyarázatot. 4. Az utolsó szakaszban az eltávozó savas karakterű gázok a talajvízszint mentén és az a feletti zónákban szulfátos-bikarbonátos gőzhevített oldatrendszert hoznak létre. Ez az oldatrendszer a központi zónákban lencseszerűen települő, kovás testeket ( epitermás kovás sapkákat ) alakít ki a talajvízszint mentén, amelyet alunitos-kaolinites és egyéb agyagásványos átalakulási zóna övez. 2. ábra: A Tokaji-hegység sekély mélységű hidrotermás rendszereinek javasolt modellje (MOLNÁR & PÉCSKAY 2000) kálium hordozó ásványok epitermás környezetben Savanyú-intermedier vulkanizmushoz kapcsolódó hidrotermás fluidumok számos kémiai elemet tartalmazhatnak, a hidrotermás rendszerek genetikájának vizsgálatához legjobban a jellemző nagy oldhatóságú fémek közül legkevésbé mobilis kálium ásványai alkalmazhatóak, amelyek közül ötféle képződhet kőzetalkotó mennyiségben, négy szilikát- és egy szulfátásvány. Jelenlétük vagy dúsulásuk egy átalakult vulkáni képződményben kiváló indikátor a fluidumok hőmérsékletére, EH, ph viszonyaira (LAGAT 2009). Az új, káliumban gazdag ásványfázisok elsősorban a kémiailag kevésbé ellenálló, káliumot alapból is 9

10 tartalmazható kőzetalkotó földpátok és csillámok helyén kristályosodnak ki pszeudomorfózaként vagy, finomszemcsés, többkomponensű halmazokként, de repedések mentén jól fejlett kristályokként ki is válhatnak. Az alacsony szulfidizációs fokú hidrotermás rendszereknek a fluidáramlási csatorna (jellemzően törésvonalak) közelében elhelyezkedő átalakulási zónájában a kissé savas környezetet kedvelő hidrotermás káliföldpát és a szericit egymással párhuzamosan jelenik meg legtöbbször. A hidrotermás káliföldpát a monoklin kristályrendszerű ortoklász [KAlSi 3 O 8 ] nevű térhálós szilikátásvány alacsony hőmérsékleten (jellemzően C között) képződő, zónás felépítésű változata, amely elsősorban primer vulkáni plagioklászok átkristályosodásából képződik (ábra). (LAGAT 2009, MOLNÁR 1994). A szericit a muszkovit [KAl 2 (AlSi 3 O 10 (OH) 2 ] nevű rétegszilikátásvány finomszemcsés változata, káliföldpátok hidrotermás elbontódásából képződik az alábbi módon: 3 KAlSi 3 O 8 + 2H + = KAl 2 (AlSi 3 O 10 )(OH) SiO 2 + 2K + (MOLNÁR 1994). A hidrotermás ásványképződés gyakran több lépcsőben történik, egyre savasabb közegben a plagioklászt kiszorító hidrotermás káliföldpát szericitesedik, a felszabaduló SiO 2 a repedésrendszereket átjáró fluidumok SiO 2 - és K-tartalmához hozzáadódva lokálisan a káliföldpát kiválásának kedvező egyensúlyi állapotot hozott létre (SZAKÁLL & WEISZBURG 1994). A hidrotermás káliföldpát repedéskitöltésként megjelenő, jól kristályos, álrombos termetű, üde, homogén összetételű változatát adulárnak nevezik. qz ad kf Plagioklászt kiszorító, szericitesedett, zónásságot mutató hidrotermás káliföldpáton (kf) üde, homogén adulárral (ad) kitöltött kvarcér(qz) megy keresztül (MOLNÁR 1994). 10

11 A biotit [K(Fe,Mg) 3 (AlSi 3 O 10 )(OH) 2 ] monoklin kristályrendszerű, jellemzően vékony lemezekből álló aggregátumos megjelenésű rétegszilikátásvány, közönséges elegyrész savanyú-intermedier vulkáni kőzetekben, hidrotermásan átalakult kőzetekben üde állapotú biotit a fluidumok 280 C feletti hőmérsékletére utal (LAGAT 2009). Az illit [K 0.65 Al 2.0 [Al 0.65 Si 3.35 O 10 ](OH) 2 ] egy földes tömegekként előforduló, mikrokristályos lemezkékből felépülő, szintén monoklin kristályrendszerű rétegszilikátásvány, hidrotermás folyamatok során káliföldpátok és csillámok elbontódásából képződhet. Hidrotermásan elbontódott savanyú piroklasztitokban megjelenő, jelentős tömegű agyagtelepek fő alkotója (SZAKÁLL 2005). Repedéskitöltésben álrombos kristályos adulár és gyors kihűlési körülményeket jelző tűs habitusú kvarc a rudabányácskai Tatárka-hegyről, ahol kálimetaszomatizált dácitban hidrotermás Au-ércesedés ismert. Képszélesség: 3,19 mm.[5] Az eddig felsorolt ásványok mind a szilikátok közé tartoznak, kivételt képez viszont az alunit [KAl 3 (SO 4 ) 2 (OH) 6 ] nevű, trigonális kristályrendszerű szulfátásvány. Az alunit magas szulfidizációs fokú, erősen savas hidrotermás rendszerekben alkot elősorban nagyobb tömegeket, ahol az átalakulási zóna fő alkotója a kvarc mellett, de lokális dúsulásai alacsony szulfidizációs fokú rendszerek felszínközeli zónájában is lehetnek, ha a fluidumok felforrási zónájából felfelé migráló savas disszociációjú gázok (magas szulfáttartalom esetén) vízzel keveredve elsavanyítják a környezetet (LAGAT 2009). Szulfidásványok felszínközeli oxidációs zónájában repedések falán kiválhat magas szulfáttartalmú, alacsony hőmérsékletű fluidumokból (SZAKÁLL 2005). 11

12 Riolit repedésében jól fejlett romboéderes alunitkristályok a mádi Galambos-hegyről. Képszélesség: 16 mm. [3] Telkibánya földtani felépítése, K-dúsulások adatai Telkibánya és környékének földtani felépítése alapján a Tokaji (Zempléni)-hegység miocén vulkáni ívének része. A miocén szigettengeri vulkanizmus központja a hegység északi részén Telkibánya körzetében volt. Telkibánya környékének felépítésében döntő részt alsó szarmata korú vulkanitok vesznek részt. Alárendelten előfordul még felsőmiocén agyag, alsó-szarmata konglomerátum és limnokvarcit is. A telkibányai érces terület a Tokaj-hegység három mélyföldtani egységének: a Veporida típusú kristályos, Szendrői típusú ópaleozoós és a Zempléni újpaleozoós-mezozoós aljazatoknak az érintkezése felett alakult ki. Így rokon vonást mutat valamennyi neogén ércesedésünkkel, amelyekre egyaránt jellemző, hogy az őket létrehozó andezites-dácitos vulkanizmus a paleozóos és mezozóos mélyföldtani egységek érintkezése felett jelentkezik. A másik igen fontos földtani momentum, hogy a Szendrői típusú paleozoikum elterjedése és a Zempléni újpaleozóos, mezozóos alaphegység érintkezése 12

13 feltehetően a Telkibánya völgyét kialakító tektonikai vonallal esik össze (SZÉKYNÉ FUX 1970). A Telkibánya környékén végzett magnetotellurikus mérések szerint 1400 m körüli mélységben várható az alaphegység. A terület nagy negatív Bouguer gravitációs anomáliája arra utal, hogy az alaphegység felett vastag laza vulkáni üledékes képződmények találhatók. A hegység K-i részén az alaphegységet elért mélyfúrások (Rudabányácska 2, Széphalom 1, Füzérkajata 2, Sárospatak 8) adatai szerint a bádeni vulkáni-üledékes kőzetek diszkordánsan települnek a mezozóos és paleozóos kőzetekből álló erodált alaphegység felszínre. 3. ábra. A telkibányai terület K spektrometriai térkép (RTZ 1995 kézirat). A Kányahegyi dúsulási zóna közepén húzódó csökkent K zóna Jószerencsét telérrel egybeesik. Az 1240 m mély, fúrással át nem haránttolt bádeni összlet lényegesen vastagabb a vártnál, és csaknem kizárólag vulkáni képződményekből, uralkodóan andezitből áll. Fölötte 36 m vastag agyagmárga található, amely makro- és mikrofauna vizsgálatok alapján normális sótartalmú tengeri környezetben keletkezett. A fedőjében dácitot és riolittufát tartalmaz, így a bádeni vulkanitok vastagsága meghaladja a 400 m-t is. A vulkanitok erőteljes propilites elváltozást szenvedtek, a propilitek gyakran megnövekedett K 2 O tartalmat mutatnak. Ezekbe Telkibánya és Füzérkajata térségében intermedier (andezites, dácitos) szubvulkáni testek nyomultak, melyek a tufákat és a márgás üledékeket kontaktizálták (3. ábra). A szubvulkáni testek anyaga kálimetaszomatizálódott, míg azokat hidrotermás teléres epitermás nemesfémércesedések (Au, Ag) kísérik (Rudabányácska), másutt hidrotermás polimetallikus (Pb, Zn, Cu) teléres ércesedés jelentkezik (Telkibánya 2. fúrás 940 m). A bádeni vulkanizmus 13

14 a Tokaji-hegység középső részén volt a legnagyobb intenzitású. A bádeni dacitogén propilit fokozatosan kisavanyodik és a riolit piroklasztikumokkal megy át a szarmata vulkanizmusba. A szarmata kezdetén Telkibánya területén is általános regresszió, a tenger fokozatos kiédesedése volt a jellemző, amelyről elsősorban a Ferdinánd-altáró 1 km-es hosszban haránttolt kitűnő vulkáni üledékes feltárása tanúskodik (SZÉKYNÉ FUX 1970). A szarmata idején nagy vastagságú ún. savanyú piroxénandezit a hegységformáló, a fúrásban összesen 790 m vastagságban. Ez volt Telkibánya területén a régi nemesfémbányászat érchozó kőzete. A szarmata emeletben, a szigettengerben egymással váltakozó tengeri agyag, víz alatt képződött andezites hialoklasztitbreccsa, riolittufit, vízbe ömlött riolitártufa és konglomerátum települ. Ennek központi részén egy közel 8 km átmérőjű kettős gyűrűs felépítésű andezit rétegvulkán képződött. Ez a rétegvulkáni andezit főleg lávaárakból áll és erősen zöldkövesedett (propilitesedett). A kaldera szerkezet beszakadása után szubvulkáni andezittestek nyomultak be annak déli részén, melyek részben a rétegvulkáni andeziteket, részben a tengeri agyagokat illetve riolittufákat termikusan kontaktizálták. A szubvulkáni testek fő tömegükben kálimetaszomatizálódtak (adulárosodtak). Ma a szubvulkáni testek két helyen találhatók a felszínen, a nyugati területen a telkibányai Gyepű-hegyen és a pányoki Tilalmasnál, míg egy másik test a telkibányai Kánya-hegyen-Jó-hegyen és a nyíri Fehér-hegyen. A két szubvulkáni test között a Medvehegyen ép, el nem változott rétegvulkáni andezit található. A szubvulkáni testekben közel É-D-i és ÉK-DNy-i csapással 14 db epitermás, nemesfémtartalmú (Au, Ag) telér képződött. Ezek a telérek a felszínen kovás-kvarcos, lefelé agyagásványos (illites) és a mélyben karbonátos kitöltésűek. A bádeni és szarmata andezit vastagsága együtt több mint 1000 m-re tehető a fúrási vizsgálatok alapján. A szarmata andezites tevékenységét riolitos vulkanizmus követett. A fedő szarmatapannon üledékes összlet tufás, agyagos, homokos kőzetekből, valamint limnokvarcitokból áll. A szarmata és a pannon korszak határán közel É-D-i csapású ép piroxén kőzettelérek képviselik a vulkanizmus befejezését. Pannon üledékek jelenleg csak a Hernád völgyéből ismertek (4. ábra). 14

15 4. ábra. A Tokaji-hegység egyszerűsített földtani térképe (GYARMATI P. 1977) Jelmagyarázat: 1. pannóniai andezit, dácit és bazalt; 2. pannóniai riolit és piroklasztitja; 3. szarmata andezit és dácit; 4. szarmata riolit és piroklasztitja; 5. bádeni riolit és piroklasztitja; 6. bádeni andezit és dácit; 7. pannóniai üledékes kőzetek; 8. previlkáni aljat. 15

16 Érctestek, telérek és feltáró tárók helyzete a Kánya-hegyen Telkibánya térségében szarmata korú szubvulkáni testek felett körülbelül 20 km 2 -es területen alacsony szulfidizációs fokú epitermás ércesedés alakult ki (ZELENKA & HORVÁTH 2009) (5. ábra). Az ércesedés és így az egykori bányászat fő területe Telkibányától ÉK-re, körülbelül 2,2-3,5 km távolságra található. A Baglyas-völgy egy kisebb nyugati (Gyepű-hegy telérei) és egy nagyobb keleti (Kánya-hegy telérei) bányamezőkre különíti el ezt a területet (x. ábra) (SZÉKYNÉ FUX 1970). A Kánya-hegyen, Ny-ról K felé haladva, a következő telérek fordulnak elő (x. ábra): Lobkowitz-telér, Jószerencsét-telér, Jupiter-telér, Egyesülési-telér, August Freud-telér, Brenner I-II.-telér, Ede-telér és Névtelen-telér. Ezeket a Mária-, Teréz-, Csengő-, Zsófiaés Fleischer-tárókon keresztül művelték (ZELENKA & HORVÁTH 2009). A telérek csapására, felszíni helyére és kiterjedésére a számos horpa, illetve kutató táró alapján lehet következtetni. A horpák többsége a Kánya-hegy gerincén, nyugati lejtőjén, valamint a csúcstól ÉK-re fordul elő. A Kánya-hegy nyugati lejtőjén található nagyszámú horpa elsősorban a Lobkowitz-telér megtalálására irányult. Az egész területen megfigyelhető, hogy a horpák sorai párhuzamosan, É-D-i irányítottsággal helyezkednek el (SZÉKYNÉ FUX 1970). Ami a tárókat illeti, a Kánya-hegy nyugati oldalán fekvő Mária-bányát, a déli oldalon fekvő Teréz-tárót, a Csengő-bányát, a Veresvízi-tárót, valamint a keleti oldalon található Felső-Zsófia-tárót érdemes megemlíteni (SZÉKYNÉ FUX 1970). A Mária-bánya Ny-K-i irányítottságú, és keresztezi a Lobkowitz-, a Jószerencsét-, valamint a Jupiter-telért. A Zsófia-táró a Kánya-hegy ÉK-i lejtőjénél található, és keresztezi a Felső-Zsófia-telért. A hegy déli oldalán fekvő Teréz-táró szintén keresztezi a Lobkowitz-telért. Ez a telér volt a leggazdagabb aranyban Telkibányán, és feltehetően itt kezdődött el a bányászat is. A Csengő-bánya eredetileg a Jupiter-telér kutatására szolgált. A bánya először az August Freud-, majd a Csengőbánya-, a Jupiter-, a Brenner I-II-, és végül a Jószerencsét-telért keresztezi. A Jupiter-táró a Jupiter-teléren és a Brennertelérmezőn megy át. A Kánya-hegy déli oldalán lévő Fleischer-táró a Brenner I és IIteléreket keresztezi. A Kánya-hegy gerincén lévő akna az Egyesülési-telért tárja fel, amely összeköti a Jupiter- és Zsófia-teléreket (ZELENKA & HORVÁTH 2009). A Kánya-hegy telérjeire nyugati dőlés és uralkodóan É-D-i csapás jellemző. Statisztikustektonikai vizsgálatok alapján, a és irányszakaszok váltakozásának eredménye az É-D-i csapás. Továbbá a kőzetelváltozási zónák is ezen irányokat követik. Az erre közel merőleges, irányú hasadékok pedig általában ércmentesek (SZÉKYNÉ FUX 1970).

17 5. ábra: A telkibányai érces terület vázlatos földtani térképe (SCHERF E. felvétele alapján; SZÉKYNÉ FUX 1970) Jelmagyarázat: Szarmata: 1/a (amfibolos) piroxénandezit, 1/b ua. nyirokfedővel, 2/a andezittufa és agglomerátum, 2/b ua. nyirokfedővel, 3/a riolit, 3/b ua. nyirokfedővel, 4/a kálitrachit 10-14% K 2 O-tartalommal, 4/b kálitrachit 8-10% K 2 O- tartalommal, 5 kvarcpala, 6/a homokos iszap és agyag, 6b ua. nyirokfedővel, 7/a kavics és homok (part menti lerakódás), 7/b konglomerátum és homokkő kovás kötőanyaggal, 8/a riolittufa (horzsaköves, helyenként bentonitosodott), 8/b ua. nyirokfedővel. Pleisztocén: 9 nyirok és lösz, 10 törmelékkúp (nyirok kálitrachittal), 11 kőtenger, 12 érctelér (számmal), 13 táró, vágat, 14 táróbejárat, 15 telérdőlés, 16 telérek: 1. Jóreménység-telér, 2. András-telér, 3. János-telér, 4. Lobkowitz-telér, 5. Jószerencsét-telér, 6. Brenner I.-telér, 7. Brenner II.-telér, 8. Jupiter-telér.

18 A Mária-bányában feltárt érces telérek és környezetük jellemző ásványtársulásai A Lobkowitz, a Jószerencsét és a Jupiter telérek más-más ásványparageneziseket tartalmaznak a mélység és hidrotermás kőzetelváltozási folyamatok függvényében. A telérek magasabb szintjein, amit a Mária-bánya által feltárt szakaszok képviselnek a Jószerencsét és a Jupiter telérek zúzott, breccsás, agyagos kitöltésűek, míg a Lobkowitztelérben jelentősebb összefüggő telérkvarcos kitöltést is láthatunk. A telérkvarc üregeiben, felnyílásaiban 1-2 mm-es kvarckristályok gyakran láthatóak. A Jupiter telér erősen breccsás kitöltését limonitos agyaggal cementált, akár dm-es méretű mellékkőzet töredékek alkotják. A Jószerencsét-telér könnyebben hozzáférhető, fejthető teléranyagának breccsás kitöltésében néhány cm-es, erősen likacsos telérkvarc töredékek fordulnak elő. Egyik telérnek a telérkvarcos anyagában sem észlelhetőek makroszkopikus méretű szulfidásványok vagy terméselemek, másodlagos szulfát-, illetve oxidásványok töltik ki a likacsokat, repedéseket, elbomlott szulfidásványok jelenlétére utalva, egyes kvarckristályokkal kitöltött üregekben egy kevés adulár is megjelenik fenn-nőtt kristályok formájában. A telérek fő kitöltése egy tisztán krémszínű-szürkésfehér tömegeket alkotó, általunk műszeresen nem vizsgált agyagásvány (gamma-mérés szerint környezetéhez képest jelentősen lecsökken a káliumtartalma, ami a kaolinit mellett érvel), amely legtöbbször jelentős mennyiségű limonitot tartalmaz. A limonit finom eloszlásban barnásra színezi az agyagot, de földes, rozsdabarna, sötétbarna tömeges kitöltésekként, bevonatokként is jelentkezik. A limonittal együtt kisebb mennyiségben sárgásbarna, földes megjelenésű jarosit és fekete színű foltokban előforduló mangán-oxidok is megjelennek. Az agyagos kitöltés helyenként sötétszürke színű, magas pirittartalma utalva, néhol láthatóak is a pirit apró szemcséi. Néhol max. 1-2 cm vastagságú fekete színű sávok jelennek meg az agyagban, anyagvizsgálat nem készült róla, nem zárható ki, hogy az érces telérekben nem ritka akantit lokális feldúsulásai ezek a sávok. A Jószerencsét telér törészónájának a szegélyén a mellékkőzet erősen breccsásodott, amelyet limonitos és kvarcos erek hálóznak át sűrűn, utóbbi felnyílásait apró kvarc- és igen gyakran táblás adulárkristályok borítják. A mellékkőzet fő alkotója a szericitesedett káliföldpát, agyagásvány és finomszemcsés limonit. A kőzetelváltozás inkább argillites jellegű volt, de helyenként klorit színezi zöldes árnyalatúra az alapanyagot. Üde vagy félig átalakult pirit is előfordul a teléranyagban, ugyanakkor kijelenthető, hogy a táróban lévő kőzetanyag eredeti szulfidtartalma jelentősen átalakult, amire a minden repedést és szabadon lévő kőzetfelszínt bevonó, vékony, földes jarosit és limonitkitöltés utal. Az oxidációs folyamatok itt gyorsabban végbemehettek, mint a mélyebb szinteken. Az érctelérektől távolabb kevésbé breccsásodott a mellékkőzet, így kevesebb ér járja át. Vastagabb, pár cm-t meghaladó vastagságú repedésekben krémszínű vagy limonitos agyagásványos kitöltések vagy telérkvarc is megjelennek (SZAKÁLL & WEISZBURG 1994). A telérek érctartalma termésaranyként és ezüst-szulfidokként-halogenidekként van jelen a felsőbb szinteken, de a mélység felé haladva megjelenik a szfalerit, a galenit, a kalkopirit

19 is, jelentősebb dúsulás csak szfaleritből ismert. A pirit mindenhol megjelenik, több generációban kiválva. Pirites átalakulás a Jószerencsét és a Lobkowitz telérnek a Csengőbánya 80-as szintjén jelentős, a pirit jellemzően hintetten fordul elő, a Lobkowitz-telér ezen a szinten kovás-agyagos-pirites kitöltésű, amelyben egy néhány dm-es méretű, tömör szfaleritből és többgenerációs piritből álló lencsét tártak fel, a szfalerit zárványaként pirit, akantit, kalkopirit és tetraedrit is. Idiomorf piritkristályokat gyakran gélpirit kérgez be, amely magas Sb és As-tartalmú (érdekességképp Jószerencsét-telérben egy korábbi terepgyakorlat során terepi XRF több száz ppm As- és anomális Sbtartalmakat mért). A pirit mellet sokszor megjelenik a markazit, a Mária-bányában kvarcos teléranyagot átjáró mm-es erekként említik. A termésarany két generációban fordul elő a telkibányai érces területen, az idősebb generáció piritben és kvarcban alkot néhány μm-es, ritkábban μm-es zárványokat. A fiatalabb generáció néhány μmes szemcsék formájában jelenik meg akantittal és klórargirittel szoros összenövésben a telérkitöltésekben. A Lobkowitz-telér mélyebb szintjéről (Csengő-bánya 80-as szint) meddő kvarckristályokon ülnek néhány μm-es legömbölyített termésarany-szemcsék. A Mária-bánya meddőjéről begyűjtött vizsgálati anyagban az arany ezüstöt nem tartalmaz. A pirit után leggyakrabban előforduló szulfidásvány, az akantit szintén többgenerációs, telérkvarc vagy pirit, szfalerit zárványaként néhány μm-es szemcsék formájában jelenik meg a termésarannyal együtt. Repedéskitöltésekben fekete színű, mm körüli foltok, szemcsék vagy szálas, fonatos, tömött halmazok formájában ismert. A bevizsgált telérkvarc példányokból második generációsnak gondolt, aprószemcsés laza halmazokként e két ásványnak az összenövése is ismert egy higany-szulfid ásvánnyal. Az idősebb generációs akantitok jellemzően néhány t% rezet tartalmaznak, a fiatal generációsak pedig nem. A nem zárványokban megjelenő akantitot szinte mindig jarosit kiséri. A Lobkowitz-telér 80-as szinten (Csengő-bánya) telérkvarcában szfalerit, galenit, pirit, kalkopirit és magas Se-tartalmú higany-szulfid ismert. Egyéb ezüstásványok is ismertek a telérekből, a Mária-bánya meddőhányójáról a telérkvarc zárványaként a pirit, termésarany, akantit, higany-szulfid mellett proustit is előfordul. A Teréz-táró (400-as szint) kvarcos teléranyagában cm-es miargirites aggregátumok ismertek, amely stefanit zárványokat tartalmaz. A Kánya-hegy tetején sejtes kvarcban mm-es, cinóbervörös halmazokat alkotó cinnabarit ismert (SZAKÁLL & WEISZBURG 1994). Az átalakulási zóna mélyebb szintjein (400-as szint, Teréz-táró) jelentős karbonátosodás ismert, a kőzet alapanyagában és fenokristályok formájában is, valamint repedéskitöltés jelleggel. A Kánya-hegy térségéből elsősorban kalcit fordul elő. A magasabb szinteken is ismert némi kalcitosodás, szkalenoéderes kristályok formájában ismert a mellékkőzet repedéseiből a Jupiter-akna környékéről, illetve a Kánya-hegy tetején lévő horpákban a mellékkőzet repedéseiben gyakran láthatóak kalcit utáni kvarc pszeudomorfózák, a kalcit egykoron jelentősebb elterjedésére utalva. Ugyanitt vagdalt kvarc jellegű telérkvarc is gyakran megjelenik, lemezes kalcit kioldása után megmaradt üregrendszerekkel átjárva. A Teréz-táróban romboéderes kristályokkal kitöltött repedéskitöltések gyakoriak. Az elemzések szerint a Kánya-hegyi kalcit tisztán kalcium-karbonátos összetételű, esetleg néhány t% Fe - és Mn-tartalommal. A Mária-bánya általunk bejárt szakaszain nem láttunk jelentősebb karbonátosodásra utaló jeleket. A Ferdinánd-altáróból a Jószerencsét-telér

20 agyagos telérkitöltésében szideritet írnak le, olykor kalcittal-pirittel ritmikus kiválásként (SZAKÁLL & WEISZBURG 1994). A kvarc a telérekben és környezetükben másképp jelenhet meg. Nagyobb üregekben több cm-es, lapdús, sokszor jogarkvarc jellegű kvarckristályok képződnek, míg a telérek felnyílásaiban általában néhány mm-es, formákban szegény kristályok ismertek. A Kánya-hegy tetején ametiszt és füstkvarc jellegű, több cm-es kristályok fordulnak elő a telérek felnyílásában, agyagásványokkal, második generációs kvarckristályokkal esetenként beborítva, a telérkvarc lemezes és romboéderes kalcit lenyomatokban gazdag. Kisebb mennyiségben opál és kalcedon is megjelenik a repedéskitöltésekben, ezen ásványok azonban az érces terület peremén jutnak jelentős szerephez. A kvarckristályok lehetnek elsődleges hematittól zárványosak, cinópel jellegűek, de az elsődleges hematit a telérekben is igen elterjedt, sokszor a másodlagos limonitos fázisoktól nehezen elkülöníthető. A mangán-oxidos kiválások összetevőjeként ranciéit és kriptomelán lett azonosítva (SZAKÁLL & WEISZBURG 1994). A geofizikai mérés leírása A bejárt területen hordozható szcintillációs detektorral vizsgáltuk a különböző mértékében átalakult vagy üde kőzetekből származó természetes radioaktív sugárzást a gamma-sugárzás intenzitásának a változása szerint, beütésszámban mérve. A Gamma Surveyor műszer Cs-137-es izotóppal való kalibrálással lehetőséget ad a gamma sugárzás spektrális felbontására, így a megnövekedett beütésszámok esetében minőségi és mennyiségi kimutatást is tudunk csinálni, hogy melyik elem radioaktív izotópja okozza az anomáliát, és milyen mértékben. A leggyakoribb természetben előforduló bomló izotópjai az uránnak, a tóriumnak és a káliumnak vannak, ezeket az elemeket mértük. Mintavételek helyszíne és módja A Jupiter- és a Jószerencsét-telér csapásvágat kereszteződésétől 2-2 m távolságokban végeztük a méréseket az északi vágatfalon, a talptól 1 m magasságban, 1-1 ponton, 1-1 perces mérési idővel. Három másik mérést is végeztünk a Jószerencsét telér mentén északra és délre. A távolságot mérőszalaggal mértük ( 6. ábra). Négy paramétert határoztunk meg, a K%, U ppm, Th ppm és a Total count értéket. A mérési pontokon 1-1 pont kőzetmintát is vettünk. Ezek vizsgálata még nem történt meg.

21 6. ábra: A telkibányai Mária-bányában történt mérések adatai, mintavételi és mérési pontok helyei LIFFA (1943) ábráján jelölve Mérési eredmények A méréseket a Jószerencsét-telér csapásvágatát a Jupiter telér vágatával összekötő harántban végeztük. Három másik mérési pontot a telérben (10-11.) illetve a telértől távolodva a déli vágatszakaszon helyeztünk el (12.). A mérési pontokat a 6. ábrán mellékelt térképen ábrázoltuk. A helyszíni mérések adatait a 2. sz. táblázatban adjuk meg.

22 2. táblázat A 7. ábrán szereplő diagramon az eredményeket ábrázoljuk a Jószerencsét-telértől való távolság függvényében. A telértől 16 és 20 m-re lévő 1 és 2 sz. minta már a Jószerencséttelér hatását nem tükröző, magas K-tartalmú elváltozási zónába esett. Miközben a K tartalom a távolság függvényében nő, az össz beütésszám értékek (cps) csökkenő tendenciát mutat, valószínűleg az U tartalom csökkenésének hatására (8. ábra). A minta erős U-anomáliát mutat nagyon alacsony K-tartalom mellett. A 12. minta egyaránt magas U-és K-tartalommal jellemezhető. A Th koncentráció a K koncentrációhoz hasonló módon változik, de sokkal nagyobb változékonyság mellett.

23 7. ábra 8. ábra

24 Eredmények értelmezése, következtetések A jelentős kálium dúsulás az elfogadott hidrotermás ércesedési modellek szerint szerves része az epitermás LS tipusú átalakulásoknak. A korábbi információk szerint az aranytartalmú epitermás érctelérek az intenzív K-dúsulási zónákban fejlődtek ki. Feltételezhető, hogy ez az átalakulási típus az előfutára lehetett az arany-ezüst dúsulásokat is hozó teléres ércesedés kialakulásának. A telér környezetében mutatkozó K elszegényedés arra utal, hogy a teléres ércesedés kialakulása a már korábban kialakult K- tartalom remobilizálásával, a telér környezetében kimutatható erőteljes csökkenésével jár. A mérések arra is rámutattak, hogy ez a trend egyúttal relatív U dúsulással kapcsolódik, jól láthatóan az U és K koncentrációk változása között negatív korreláció van. Az urándúsulásról azt gondoljuk, hogy a Jószerencsét-telér kitöltésének U-anomáliája összefügg a jelentős agyagtartalommal. Sok hazai példán ismert (pl. Neszmély, Bükkszentkereszt), hogy kaolinites agyag jelentős U-t képes adszorbeálni magába, ami a metaszomatikus kőzetátalakulással az üde andezitből szabadulhatott fel. A táróbejárathoz közelebb lévő anomáliát bonyolultabb modellezni anyagvizsgálat nélkül, itt a metaszomatizált andezitben nincs érdemi különbség az anomális-nem anomális részek között. Biztos nem vastagabb repedéskitöltésekhez köthető, mivel nagyjából egyforma beütésszámok érkeztek az egész, pár méteres szakaszról, valószínűleg az alapanyag argillitesedésével hozható összefüggésbe. Önálló uránásványok jelenlétére nem számítunk, APS-ásványok lehetnek kis mennyiségben (elsősorban finomszemcsés apatit formájában, az apatit jelentősebb U-tartalmat is hordozhat. A tórium változása illetve az össz beütésszám változása nem mutat a jelen ismereteink szerint értékelhető változásokat. A mérésekkel párhuzamosan begyűjtött, de nem vizsgált minták ásványtani-geokémiai vizsgálata tervbe van véve a későbbiekben, amely segítene a kimutatott anomáliák pontosabb azonosítását.

25 Felhasznált irodalom GYARMATI P. (1977): A TOKAJI-HEGYSÉG INTERMEDIER VULKANIZMUSA. MŰSZAKI KÖNYVKIADÓ, BP. LAGAT, J. 2009: Hydrothermal alteration mineralogy in geothermal fields with case examples from Olkaria Domes Geothermal Field, Kenya. Presented at Short Course IV on Exploration for Geothermal Resources, organized by UNU-GTP, KenGen and GDC, at Lake Naivasha, Kenya, November 1-22, LIFFA Aurél (1943) leírása a Telkibánya környéki régi bányákról. Közli: Hadobás Sándor. Kincstár, pp pdf MÁDAI V (2017): RADIOAKTÍV IZOTÓP GEOKÉMIA. KÖRNYEZETFÖLDTAN ÉS GEOKÉMIA ELŐADÁSJEGYZET, MISKOLCI EGYETEM, 2017 MOLNÁR J. (1994): KÁLIFÖLDPÁTOK A TELKIBÁNYAI ÉRCESEDÉSBEN. TOPOGRAPHIA MINERALOGICA HUNGARIAE 2. SZÁM MOLNÁR, F. & PÉCSKAY, Z. 2000: A Tokaji-hegység Kálium-dúsulásait létrehozó folyamatok genetikája. Földtani Kutatás XXXVII. évfolyam, 3. szám, SOLT, P., DON, GY. & FEGYVÁRI, T. 2007: Telkibánya környéki újabb bányakutatások. Archeometriai Műhely, 1, SZAKÁLL, S. 2005: Ásványrendszertan. Miskolci Egyetemi Kiadó, Miskolc. SZAKÁLL, S. & WEISZBURG, T. 1994: A telkibányai érces terület ásványai. Topographia Mineralogica Hungariae 2. szám SZÉKYNÉ FUX, V. 1970: Telkibánya ércesedése és kárpáti kapcsolatai. Akadémiai Kiadó, Budapest, pp ZELENKA, T. & HORVÁTH, J. 2009: Characteristics of the Telkibánya veins. Geosciences, Telkibánya geology. Publications of the University of Miskolc, Series A, Mining, Volume 78, Internet linkek: [1] [Letöltés ideje: ] [2] %20izotopok%20-%20bevezetes%20%5BCompatibility%20Mode%5D.pdf [Letöltés ideje: ] [3] [Letöltés ideje: ] [4] [Letöltés ideje: ] [5] [Letöltés ideje: ] [6] [Letöltés ideje: ]