semi-neutral conditions

Átírás

1 Kiemelkedő kutatási eredmények ( ) 2013 Polgári M, Hein JR, Németh T, Pál-Molnár E, Vigh T. Celadonite and smectite formation in the Úrkút Mn-carbonate ore deposit (Hungary) SEDIMENTARY GEOLOGY 294: pp (2013) Az új tudományos eredmény a feketepala környezetű karbonátos mangánércek őskörnyezeti viszonyait, oxigén ellátottságát agyagásvány összetételük (szeladonit és nontronit) alapján jellemzi nagyszámú adat alapján az ércesedés teljes szelvényében. Az eredmények alapján az ércesedés szuboxikus és semleges geokémiai környezetben történt (autigén szeladonit képződés), majd a diagenezis során a kifejlődés bizonyos szakaszai anoxikus környezetben átalakultak (nontronit és pirit képződés). semi-neutral conditions seawater Estimated formation conditions of the clay minerals in the black shale-hosted Mn carbonate ore deposit (Úrkút), zone of microbial Fe(II) oxidation (+0.3 V Eh using recent analogs; Konhauser, 1998; Hallbeck and Pedersen, 1990; Emerson et al., 2010), and the results of nontronite synthesis laboratory experiments (by dashed lines, Harder, 1976, 1978). Note: in general oxidizing conditions mean high oxygen concentration (high Eh values up to +0.4V), while reduced conditions reveal a lack of oxygen (low Eh down to -0.2V. Eh estimation is based on Wignall, 1994).

2 Geological profile with sample locations of the Úrkút Mn-carbonate deposit (Sampling 2009, Úrkút Mine, Shaft No. III, deep level, +180 m; total No. of samples 112 spanning 917 cm from the base to the top of the three ore layers and the intervening black shale). Key: fragmfragmented sample; cont.-continuous sampling; not cont.-not continuous sampling; numbers on the stratigraphic columns are sample numbers; * indicates samples for XRD; 0 indicates samples for thin sections (in brackets the number of thin sections, total 90); Profiles 1, 3, 4, 5 are from main ore bed, Profile Za and Zb are from second ore bed. Patterns show only color varieties and not sedimentary structures; (C1) green (C2) brown Mn-carbonate ore.

3 2015 Bíró L, Polgári M, M Tóth T, Vígh T, Kávási N, Sahoo S K Terrestrial radioisotopes as paleoenvironmental proxies in sedimentary formations JOURNAL OF RADIOANALYTICAL AND NUCLEAR CHEMISTRY 306:(1) pp (2015) A karbonátos mangánérccel kapcsolatos feketepalában anomális földi eredetű radiogén izotóp előfordulása feltételezhető a jelentős szerves anyag tartalom alapján, amely hasznos eszköze lehet az őskörnyezetei jellemzésnek (U/Th, δu, ritkaföldfémek és más nyomelemek mennyisége, dúsulási faktor és elemfelesleg vizsgálatok). Különböző radiogén izotópokat, ritkaföldfémeket stb. tartalmazó redox indikátorokat vizsgálva kimutatást nyert, hogy az egyes indikátorok egymásnak ellentmondó oxigén ellátottsági szintet jeleznek ugyanabban a mintában, amelynek oka mikrobiális szelektív elemdúsulás, elemmobilizáció, stb. lehet. Ezek alapján a redox indikátorok alkalmazásánál óvatosan kell eljárni, és komplex ásványtani és mikroszöveti feldolgozás javasolt Polgári, M., Németh, T., Pál-Molnár, E., Futó, I., Vigh, T., Mojzsis, J.S., Correlated chemostratigraphy of Mn-carbonate microbialites (Úrkút, Hungary). Gondwana Research 29, 1, (2016) Az új tudományos eredmény a feketepala környezetű karbonátos mangánércek őskörnyezeti viszonyait, oxigén ellátottságát kén izotópos összetételük (pirit és barit tartalom) alapján jellemzi nagyszámú adat feldolgozásával az ércesedés teljes szelvényében. Az eredmények alapján az ércesedést bezáró feketepala a benne lévő pirit kén izotópos adatai alapján anoxikus nyílt rendszerben képződött a kőzetté válás során. Az üledék felhalmozódásakor a vízoszlop oxidatív volt, amit a framboidális pirit jelentős méret tartománya bizonyít ( µm). Az érc és a feketepala kontaktusán nagyméretű (pár száz µm) equant pirit előfordulás morfológiai sajátosságok és nyomelem tartalma alapján (Co, Ni, Zn, Cd, As stb.) hidrotermális hozzájárulást valószínűsít. A karbonátos mangánérc barit ásványából mért kén izotópos összetétel az ércképződés során zárt rendszerű szuboxikus képződést bizonyít. A bárium forrása legvalószínűbben tengeri plankton diagenizációja lehetett, amelyet kova anyag szegregációja kísért.

4 Sulfur isotope distribution of barite and pyrite in the black shale-hosted Mn-carbonate deposit, Úrkút.

5 Thin section optical microscopy photos. Thin section photos showing Fe-rich biomat structures for different representative samples and magnifications (sample numbers are on the photos), and pyrite. The thickness of the thin sections and the density of biomats are variable (A, B, C, G by transmitted light). Arrows show representative parts of mineralized filamentous structures, partly pyritized on (A) and (B). (D, E, F, H) Reflected light photos of samples, showing euhedral (C, D, E), equant (G, H) and framboidal (F - arrow) pyrite. (D) is reflected light photo of (C); (H) is reflected light photo of (G).

6 2016 Polgári, M., Hein, J. R., Bíró, L., Gyollai, I., Németh, T., Sajgó, Cs., Fekete, J., Schwark, L., Pál- Molnár, E., Vido, M., Vigh, T., Mineral and chemostratigraphy of a Toarcian black shale hosting Mncarbonate microbialites (Úrkút, Hungary). Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology, 459, (2016) A feketepala környezetű karbonátos mangánércek őskörnyezeti viszonyait, oxigén ellátottságát vizsgálták a telep feketepala szelvényeiben nagy felbontással ásványtani, szervetlen- és szerves geokémiai módszerekkel, és megtörtént az adatok összehasonlítása az érces teleprészekkel. (1) Az úrkúti feketepala tulajdonképpen szürkepala; (2) Az ásványi együttes alapvetően autigén, vagyis helyben képződött ásványokból áll; (3) Az üledékanyag felhalmozódásakor az üledékgyűjtő a szárazföldi törmelékszemcsék szempontjából éhező medence volt, vagyis nem történt számottevő szárazföldi anyagbeáramlás; (4) A viszonylag nagy szerves anyag tartalom és az anoxikus jelleg (pirittartalom) a mikrobiális eredetű szerves anyag gyors betemetődésének eredménye, amelynek hátterében hidrotermás cirkulációval kapcsolatos mikrobiális felvirágzás állhatott, valamint a nagy mennyiségű autigén ásványkiválás (agyagásványok és ércanyag), a szerves anyag csapdázódott, és megörződött és tömegarány viszonyok eredményezték megörződését az anoxikus diagenetikus környezetben, ahol pirit is keletkezett; (5) Az éles fázishatár a fekü mészkő-mészmárga és a mangántelep alatti feketepala között korai hidrotermás szivárgási rendszert mutat a tengeri medencében, a kapcsolódó enzimatikus Fe- és Mn- oxidáció blokkolta a karbonát képződést a ph csökkenése és a Ca ionok szerves anyagon történő megkötése miatt; (6) Bár a Mn-oxidáció a kontaktushoz nagyon közel már megjelenik, az előérc felhalmozódása nem tudott dominánssá válni, mert az oxigén ellátás valószínűleg nem volt optimális az enzimatikus Mn-oxidáció számára, azonban a rendszer szuboxikus maradt a szingenetikus ásványfelhalmozódás idején (Fe-dús biomatok) és csak a diagenezis során vált anoxikussá; (7) A feketepala és az érces laminák elkülönítése nem lehetséges a nagyon finom összefogazódás miatt, ehelyett a peremi hidrotermás hatásra indukált agyag-dús autigén képződmény írja le ezt a szelvényt, amelyben Mn karbonátos vékony laminák jelennek meg, amikor az oxigén ellátottság elegendő volt az enzimatikus Mn oxidációhoz, magát az ércet ezeknek a rétegecskéknek az uralkodóvá válása hozta létre; (8) A feketepalának és az ércnek a geokémiai jellemzői (köztük környezeti elemarány indikátorok és a ritkaföldfémek eloszlása és jellegei) nagyon hasonlóak, az érces feketapala keletkezésének okai regionális-lokális hatók lehettek, köztük az árkosodás, és az azzal kapcsolatos hidrotermás tevékenység (ősi elhalt rift indikátorok).

7 Representative samples. Arrow shows to top of sample according to profile; no arrow: not oriented. XRD mineralogy

8 Contributions from various sources and processes on black shale mineralogy. Bold black lines represent ore horizons, bold dashed lines represent hiatus in black shale sections.