Minerały rudne

Sfaleryt, ZnS, jest w obrębie nodul fosforanowych najczęściej występującym minerałem siarczkowym. Tworzy zróżnicowanej wielkości euhedralne subhedralne i anhedralne kryształy osiągające na ogół rozmiary od 5 do około 100 µm. W mikroskopie polaryzacyjnym obserwuje się silne zróżnicowanie barw własnych sfalerytu, poczynając od kryształów żółtych, przez kryształy brunatne, aż do kryształów całkowicie nieprzezroczystych (Fig. 72B, C). Minerał ten zawsze występuje w obrębie żyłek i zewnętrznych powłok nodul fosforanowych, w towarzystwie wtórnych minerałów fosforanowych (hydroksyapatytu, minerałów grupy alluaudytu earlshannonitu, wiwiniatu) oraz innych minerałów rudnych, głównie pirytu (Fig. 72).

Pod względem chemicznym sfaleryt z Lutomii zmienia się od kryształów praktycznie czystych chemicznie do kryształów silnie wzbogaconych w Cd (0,00-4,07 % wag. Cd, do 0,03 Cd apfu) oraz Fe (3,64-10,48 % wag. Fe, 0,06-0,18 Fe apfu). Dodatkowo, w analizach chemicznych sfalerytu notuje się niewielkie ilości Mn (0,13-1,23 % wag. Mn, do 0,02 apfu), Cu (0,00-0,13 % wag. Cu, poniżej 0,01 apfu), Sn (0,00-0,07 % wag. Sn, poniżej 0,01 apfu) oraz Pb (0,00-0,07 % wag. Pb, poniżej 0,01 apfu). Zawartości głównych składników wahają się w zakresach 31,91-33,65 % wag. S, oraz 49,70-63,18 % wag. Zn (0,74-0,94 Zn apfu). Współczynniki geochemicznej frakcjonacji sfalerytu wahają się w szerokim zakresie i wynoszą odpowiednio w przypadku układu geochemicznego Zn-Cd: Znat/Cdat=21-2034, oraz 0,01-0,17 w przypadku frakcjonacji Mn-Fe.

Figura 72. Mikrofotografie (A – światło odbite; B, C, D – światło przechodzące) subhedralnych

kryształów sfalerytu występującego w obrębie hydrotermalnej mineralizacji fosforanowej pegmatytu lutomijskiego. Oznaczenia skrótów: Ald – minerały grupy alluaudytu; Esh – earlshannonit; Gft – minerały grupy graftonitu, Hap – hydroksyapatyt; Py – piryt; Sp – sfaleryt; Wiw – wiwianit.

Uśredniony wzór krystalochemiczny sfalerytu z Lutomii można przedstawić w następujący sposób:

(Zn0,85Fe0,11Cd0,02Mn0,01)S

Reprezentatywne analizy chemiczne sfalerytu zostały zestawione wraz z analizami innych siarczków w Tabeli 32, a zmienność chemiczną w układzie Zn-Cd-Fe przedstawiono na Figurze 73.

Figura 73. Projekcja składów chemicznych sfalerytów z Lutomii w układzie klasyfikacyjnym Cd–Fe–

Zn.

Arsenopiryt, FeAsS, w pegmatycie lutomijskim może tworzyć zarówno indywidualne kryształy osiągające maksymalnie do 50 µm (Fig. 74 A, B), jak również może tworzyć większe nagromadzenia polikrystaliczne o wielkościach osiągających od kilkuset mikrometrów nawet do kilku milimetrów (Fig. 74C, D). W takich większych nagromadzeniach arsenopirytowi zawsze towarzyszy wcześniejszy löllingit, FeAs, który występuje w centralnych partiach skupień i na zewnątrz jest zastępowany właśnie arsenopirytem. Kryształy löllingitu mogą przyjmować zróżnicowane rozmiary od kilku do nawet kilkuset mikrometrów (Fig. 74C, D). Löllingit nigdy nie został napotkany w postaci indywidualnych kryształów, zaś zawsze jest spotykany w bezpośrednim otoczeniu arsenopirytu. Obydwa minerały zazwyczaj występują w najbardziej zewnętrznych partiach nodul fosforanowych, pomiędzy minerałami fosforanowymi, a otaczającymi minerałami glinokrzemianowymi, głównie albitem i muskowitem. Mniejsze kryształy arsenopirytu (Fig. 74 A, B) są również spotykane wewnątrz nodul fosforanowych wraz z pirytem, wypełniając niewielkie pęknięcia otoczone wtórnymi minerałami fosforanowymi (hydroksyapatytem, wiwianitem, earlshannonitem).

Figura 74. Mikrofotografie (A, B, C – światło odbite) oraz obraz BSE kryształów arsenopirytu i

löllingitu występujących w obrębie żyłek i zewnętrznych partii nodul fosforanowych. Oznaczenia skrótów: Ald – minerały grupy alluaudytu; Apy – arsenopiryt; Esh – earlshannonit; Hap – hydroksyapatyt; Lol – löllingit; Py – piryt; Trp – tryfylin; Wiw – wiwianit.

Zarówno löllingit jak i arsenopiryt charakteryzują się stosunkowo prymitywnym składem chemicznym, przy czym domieszkami występującymi w nieznacznych ilościach są między innymi Mn (0,00-0,70 % wag. Mn w arsenopirycie), In (0,00-0,09 % wag. In w arsenopirycie oraz 0,08-0,10 % wag. In w lelingicie), a także Pb (0,00-0,09 % wag. Pb w arsenopirycie oraz 0,00-0,06 % wag. Pb w lelingicie). Zawartości głównych pierwiastków dla arsenopirytu wahają się w zakresie 18,10-21,23 % wag. S, 33,94-35,11 % wag. Fe oraz 43,76-47,98 % wag. As, zaś dla löllingitu wynoszą 1,07-1,45 % wag. S, 28,38-28,80 % wag. Fe oraz 71,20-72,07 % wag. As.

Uśrednione składy powyższych minerałów można przedstawić za pomocą następujących wzorów krystalochemicznych:

Arsenopiryt Fe1,02As1,00S1,00

Löllingit Fe1,03(As1,92S0,08)

Reprezentatywne analizy löllingitu oraz arsenopirytu zestawiono w Tabeli 32, zaś ich zmienność chemiczną przedstawiono w układzie As-S-Fe przedstawiono na Figurze 75.

Figura 75. Projekcja zmienności składu chemicznego arsenopirytu i löllingitu z pegmatytu

lutomijskiego w układzie trójskładnikowym Fe-As-S. Plusy oznaczają projekcję składów chemicznych arsenopirytu zaś trójkąty löllingitu.

Piryt, FeS2, jest obok sfalerytu drugim najbardziej rozpowszechnionym siarczkiem w obrębie całej mineralizacji hydrotermalnej. Występuje on w różnych formach, począwszy od dużych, osiągających rozmiary do 200 µm euhedralnych kryształów występujących w obrzeżach nodul fosforanowych lub w obrębie pęknięć powstałych w matrycy fosforanowej. Drugim typem są mniejsze osiągające kilkanaście do kilkudziesięciu mikrometrów średnicy subhedralne kryształy występujące w dużych nagromadzeniach, na ogół w sąsiedztwie sfalerytu (Fig. 72A). Trzecim typem są nagromadzenia w obrębie żyłek powstałe w obrębie skaleni i nodul fosforanowych. Wszystkim typom kryształów pirytu towarzyszą nagromadzenia hydroksyapatytu oraz w mniejszym stopniu euhedralne kryształy albitu i w niewielu przypadkach kryształy minerałów z grupy zigrazytu oraz chloryt.

Figura 76. Mikrofotografie (światło odbite) trzech typów kryształów pirytu występujących w obrębie

żyłek i zewnętrznych partii nodul fosforanowych. Py – piryt tworzący euhedralne duże kryształy; Py-(II) – piryt występujący w postaci nagromadzeń licznych subhedralnych kryształów; Py-(III) – piryt żyłkowy; Oznaczenia skrótów pozostałych minerałów: Ald – minerały grupy alluaudytu; Hap – hydroksyapatyt; Sp - sfaleryt.

Zarejestrowane składy chemiczne pirytu pozwalają go określić jako fazę chemicznie prymitywną, przy czym zawartości tlenków podstawowych pierwiastków wahają się w zakresach 49,48-51,86 % wag. S oraz 46,21-46,57 % wag. Fe. Jako domieszki występujące na znikomym poziomie odnotowano Zn (0,00-0,03 % wag. Zn), Pb (0,00-0,14 % wag. Pb) oraz As (0,00-0,04 % wag. As). Na barwę pirytu w świetle odbitym oraz różnice w kontraście gęstościowym widocznym w obrazach BSE odpowiedzialny jest przede wszystkim stopień zaawansowania procesu utlenienia objawiający się w analizach chemicznych dużymi deficytami wagowymi. Na zaburzenie stosunku Fe:S i zaniżenie atomowej zawartości S wpływają najprawdopodobniej rozproszone kryptokrystaliczne inkluzje pirotynu. Reprezentatywne analizy chemiczne pirytu zostały przedstawione w Tabeli 32, zaś uśredniona analiza chemiczna pirytu z Lutomii może zostać przedstawiona za pomocą wzoru

Tabela 32. Reprezentatywne analizy chemiczne siarczków z pegmatytu lutomijskiego.

piryt sfaleryt arsenopiryt löllingit

P#3 P#61 68#3 68#21 68#18 A#2 12#2 A#31 A#52 S 51,81 50,32 33,22 33,13 32,38 18,10 20,51 1,07 1,45 Mn p.p.d. p.p.d. 0,14 0,74 0,16 0,05 0,66 p.p.d. p.p.d. Fe 46,23 46,33 10,48 3,64 5,18 34,09 35,10 28,38 28,80 Cu p.p.d. p.p.d. 0,05 p.p.d. p.p.d. p.p.d. p.p.d. p.p.d. p.p.d. Zn p.p.d. p.p.d. 50,49 63,18 57,65 p.p.d. p.p.d. p.p.d. p.p.d. As p.p.d. 0,04 p.p.d. p.p.d. p.p.d. 47,55 44,96 72,07 71,38 Cd p.p.d. p.p.d. 4,07 p.p.d. 3,81 p.p.d. p.p.d. p.p.d. p.p.d. In p.p.d. p.p.d. p.p.d. p.p.d. p.p.d. p.p.d. p.p.d. 0,08 0,04 Sb p.p.d. p.p.d. p.p.d. p.p.d. p.p.d. 0,08 0,60 p.p.d. p.p.d. Pb 0,15 0,13 0,07 p.p.d. p.p.d. 0,06 0,03 p.p.d. 0,06 Suma 98,19 96,82 98,53 100,68 99,19 99,92 101,94 101,71 101,83 Ilości atomowe S 2,000 1,999 1,000 1,000 1,000 0,941 1,028 0,067 0,091 Mn - - 0,002 0,013 0,003 0,001 0,019 0,001 0,001 Fe 1,025 1,057 0,181 0,063 0,092 1,017 1,010 1,021 1,033 Cu - - 0,001 - - - - - - Zn - - 0,745 0,935 0,873 - - 0,001 - As - 0,001 - - - 1,058 0,964 1,933 1,909 Cd - - 0,035 - 0,034 - - 0,001 - In - - - - 0,001 0,001 Sb - - - - - 0,001 0,008 - - Pb 0,001 0,001 - - - - - - 0,001