Mineralizacja Cu-Ag w utworach cechsztynu
– zarys historii poszukiwañ i badañ prowadzonych przez PIG
S³awomir Oszczepalski
1, Andrzej Chmielewski
1Cu-Ag Zechstein-hosted mineralization – an outline of the history and research by the Polish Geological Institute. Prz. Geol., 67: 587–593.
A b s t r a c t. Discovered by J. Wy¿ykowski in 1957, the Lubin–Sieroszowice deposit is a classic representative of the giant Kupferschiefer-type Cu-Ag stratabound deposit. Its disclosure and documentation was provided by the research work of many geologists of the Polish Geological Institute and many other institutions. During the period of 60 years, the mining and metallurgi-cal industry has been developed to such extent that Poland is now among the world’s major pro-ducers of copper and silver. This discovery marked the beginning of the recognition of the deposit and gave rise to further exploration for prospective areas elsewhere in SW Poland. Detailed studies of Rote Fäule alteration have shown that redox boundary is the principal guide to exploration. Later studies of numerous boreholes allowed the researchers to distinguish 38 prospective areas on the reductive side of the redox border and Au-Pt-Pd enrichments in oxidized rocks. The Kupferschiefer-type deposits were long considered classic examples of syngenetic mineralization. However, the close relationship between the occurrence of Cu-Ag orebodies and oxidized altered areas, and ore zones progressively transgressive to bedding relative to the Rote Fäule front indi-cates that these deposits were formed as a result of fluid-rock interaction caused by ascending migration of moderately low-temperature basinal chloride brines from the underlying red beds within reasonable periods of diagenesis of the reduced hosts. The hematitization was the result of an influx of oxidizing solutions across the centers of oxidized areas that acted as the innermost parts of the telescoped Rote Fäule/ore systems. The early-to-late diagenetic timing of mineralization is constrained by paleomagnetic age of hematite, K-Ar dating of authigenic illite and Re-Os dating of Cu sulfides. The fluid circulation was due to paleogeothermal activity, compactive expulsion, recirculation and (or) seismic movements, corresponding to intracontinental Permian–Triassic rifting. Due to the depletion of shallow resources, extensive deep exploration drilling is required to verify the resource potential in concession prospects existing around the docu-mented deposits. The long-term challenges related to the substantial copper and silver scarcity problems in the future demand for overcom-ing geological barriers (considerable depths, high overburden pressure, elevated temperature, gas hazard) require the use of innovative technology, creation of favorable investment conditions and preparation of a long-term raw materials strategy.
Keywords: centenary of the Polish Geological Institute, Cu-Ag deposits, the 60thanniversary of the discovery, Kupferschiefer, Rote Fäule, origin, the future
Z³o¿a rud miedziowo-srebrowych w utworach dolnego cechsztynu s¹ zaliczane do grupy z³ó¿ stratyfikowanych (SSC – sediment-hosted stratiform copper deposits), zwi¹zanych z osadami redukcyjnymi, w których zasadni-czym horyzontem kruszconoœnym jest ³upek miedziono-œny, gdy¿ wystêpuj¹ w formie pok³adu obejmuj¹cego seriê osadów (tzw. cechsztyñsk¹ seriê miedzionoœn¹) o w¹skim zasiêgu stratygraficznym, nieznacznej mi¹¿szoœci (zwykle do kilkunastu metrów) i znacznym rozprzestrzenieniu late-ralnym. Ze wzglêdu jednak na wystêpowanie mineralizacji kruszcowej w ró¿nych poziomach cechsztyñskiej serii miedzionoœnej, mineralizacjê tê nale¿y zaliczyæ do typu stratoidalnego.
POSZUKIWANIA
Odkrycie z³o¿a rud miedzi w rejonie Lubin–Sieroszo-wice, dokonane przez zespó³ pracowników Instytutu Geologicznego pod kierownictwem J. Wy¿ykowskiego w 1957 r., po odwierceniu otworu Sieroszowice S-1 (ryc. 1), a nastêpnie sporz¹dzenie pierwszej dokumentacji geo-logicznej tego z³o¿a w 1959 r., stworzy³o podwaliny pod wiedzê na temat budowy geologicznej monokliny przedsu-deckiej. Na podstawie wyników z 24 wierceñ ustalono, ¿e ówczeœnie udokumentowane z³o¿e, wystêpuj¹ce na obszarze
o powierzchni 175 km2, liczy³o 1 364 mln t rudy zawie-raj¹cej 19,34 mln t Cu o œredniej zawartoœci 1,42% Cu (Wy¿ykowski, 1958, 1959). Odkrycie to umo¿liwi³o po raz pierwszy okreœlenie perspektyw dalszych poszukiwañ z³ó¿ rud miedzi zwi¹zanych z utworami cechsztynu (Wy¿y-kowski, 1964). W nastêpnych latach IG kontynuowa³ poszukiwania wiertnicze w pó³nocnym i wschodnim oto-czeniu z³o¿a lubiñskiego – zgodnie z Generalnym projektem poszukiwañ z³ó¿ rud miedzi, autorstwa J. Wy¿ykowskiego – wykonuj¹c otwory: G³ogów IG 1, Gawrony IG 1, D³u¿yce IG 1 i Zaborów IG 1, które umo¿liwi³y wstêpne rozpo-znanie, zupe³nie wówczas nieznanego rejonu otaczaj¹cego odkryte z³o¿e (Wy¿ykowski, 1971). Szczegó³owy przebieg tych i nastêpnych poszukiwañ opisano w wielu póŸniej-szych publikacjach (zob. Oszczepalski i in., 2018).
Kolejny etap poszukiwañ otworzy³ opracowany w IG w 1974 r. Projekt poszukiwañ cechsztyñskich rud miedzi na obszarach zachodniej czêœci monokliny przedsudeckiej, perykliny ¯ar i niecki pó³nocnosudeckiej. W jego ramach rozpoczêto prospekcjê wiertnicz¹ na przedpolu dokumen-towanych z³ó¿ Nowego Zag³êbia Miedziowego oraz na peryklinie ¯ar, wykazuj¹c mo¿liwoœæ kontynuacji z³o¿a Lubin–Sieroszowice w kierunku pó³nocnym na wiêkszych g³êbokoœciach, siêgaj¹cych 2000 m (Gospodarczyk, 1978). IG nie tylko realizowa³ w³asne wiercenia poszukiwawcze, A. Chmielewski
S. Oszczepalski
1
Pañstwowy Instytut Geologiczny – Pañstwowy Instytut Badawczy, ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa; slawomir.oszczepalski@pgi.gov.pl; andrzej.chmielewski@pgi.gov.pl
lecz tak¿e od koñca lat 60. prowadzi³ regularne badania dostêpnych rdzeni wiertniczych przemys³u naftowego, co skutkowa³o systematycznym przyrostem danych na temat rozprzestrzenienia mineralizacji kruszcowej. Poznanie zasadniczej prawid³owoœci wystêpowania najbogatszego okruszcowania miedziowo-srebrowego w najbli¿szym oto-czeniu utworów utlenionych (Rote Fäule), zarówno lateral-nie (ryc. 1), jak i w piolateral-nie (ryc. 2), sprawi³o, ¿e œledzelateral-nie przebiegu lateralnego kontaktu utworów utlenionych z re-dukcyjnymi sta³o siê podstaw¹ stosowanej strategii poszu-kiwawczej cechsztyñskich z³ó¿ Cu-Ag w skali regionalnej (Rydzewski, 1978; Oszczepalski, Rydzewski, 1983).
W latach 1975–1991 kontynuowano realizacjê pro-jektu z 1974 r., wykonuj¹c 9 wierceñ poszukiwawczych na pograniczu niecki pó³nocnosudeckiej i perykliny ¯ar, 9 odwiertów w rejonie Ko¿uchowa oraz 8 nastêpnych otworów na pograniczu monokliny przedsudeckiej i pery-kliny ¯ar. Efektem prowadzonych prac i badañ by³o sporz¹dzenie oceny perspektyw zasobowych SW Polski (Oszczepalski, Rydzewski, 1993).
W zwi¹zku z transformacj¹ ustrojow¹ od 1992 r. PIG przesta³ wykonywaæ wiercenia prowadzone w ramach poszu-kiwañ rud miedzi. Aby jednak podtrzymaæ sta³y dop³yw
nowych danych, zw³aszcza w zwi¹zku z zaprzestaniem eks-ploatacji z³ó¿ w kopalniach Starego Zag³êbia Miedziowego (Lena – 1973, Lubichów – 1976 i Konrad – 1989) oraz w nastêpstwie udokumentowania nastêpnych z³ó¿ Nowego Zag³êbia Miedziowego, zintensyfikowano badania dostêp-nych rdzeni (pochodz¹cych z wierceñ PIG i przemys³u naf-towego), w celu precyzyjniejszego okreœlenia perspektyw z³o¿owych w otoczeniu udokumentowanych z³ó¿ (Rydzewski i in., 1996). Wraz ze stopniowym przyrostem informacji geologicznych mo¿liwe sta³o siê podsumowanie wyników badañ w formie atlasu map metalogenicznych pol-skiej czêœci basenu cechsztyñskiego (Oszczepalski, Rydzewski, 1997), z którego wynika œcis³a zale¿noœæ wystêpowania mineralizacji rudnej od po³o¿enia granicy redoks oraz pionowa i pozioma strefowoœæ metaliczna w sekwencji Cu-Pb-Zn (ryc. 1, 2) i mineralna – kolejno chal-kozyn (digenit, kowelin) – bornit – chalkopiryt – galena – sfaleryt – piryt, w miarê oddalania siê od utworów utlenio-nych (ryc. 3). Za najbardziej perspektywiczne uznano pó³nocno-zachodnie przed³u¿enie z³o¿a Lubin–Sieroszowi-ce, pó³nocn¹ czêœæ perykliny ¯ar i jej pogranicze z nieck¹ pó³nocnosudeck¹ oraz rejony Mirkowa, Sulmierzyc, Jano-wa, Borzêcina i Wielowsi. Prawid³owoœci te wykorzystano Ryc. 1. Strefowoœæ wystêpowania metali wzglêdem obszaru utlenionego (Rote Fäule)
Ryc. 2. Korelacja wybranych profili cechsztyñskiej serii miedzionoœnej z po³udniowo-zachodniej czêœci z³o¿a Lubin–Siero-szowice (lokalizacja otworów wiertniczych na ryc. 1)
Fig. 2. Correlation of the selected profiles of the Zechstein copper-bearing series across the SW part of the Lubin–Sieroszo-wice deposit (for location of boreholes see Fig. 1)
w trakcie sporz¹dzania dokumentacji geologicznej z³o¿a rud miedziowo-srebrowego G³ogów–G³êboki w kat. C1 (Przenios³o i in., 1998) i dodatków do innych dokumentacji, a tak¿e w omówieniu perspektyw zasobowych wokó³ zagos-podarowanych z³ó¿ (Oszczepalski, Rydzewski, 2007; Wirth i in., 2007).
W koñcu lat 90. zrealizowano prace poszukiwawcze w rejonie kopalni Polkowice–Sieroszowice, w wyniku któ-rych w zalegaj¹cych poni¿ej horyzontu miedzionoœnego utlenionych utworach Rote Fäule, uwa¿anych wczeœniej za p³onne, rozpoznano mineralizacjê Au-Pt-Pd (Oszczepalski i in., 1997). Badania archiwalnych rdzeni wiertniczych umo¿liwi³y stwierdzenie regionalnego rozprzestrzenienia tej mineralizacji na ca³ym obszarze z³o¿a Lubin–Sieroszo-wice (Oszczepalski, Rydzewski, 1998; Oszczepalski, 2007). Tak¿e w niecce pó³nocnosudeckiej w utlenionych ska³ach z pogranicza czerwonego sp¹gowca i cechsztynu wykaza-no obecwykaza-noœæ wzbogaceñ w z³oto i platywykaza-nowce (Speczik, Wojciechowski, 1997; Oszczepalski i in., 2011). Stwier-dzono, ¿e niemal wszystkie utlenione utwory cechsztyñskiej formacji miedzionoœnej w SW Polsce zawieraj¹ podwy¿-szon¹ koncentracjê z³ota, platyny i palladu (Oszczepalski, Chmielewski, 2015; Mikulski i in., 2016), a tak¿e pier-wiastków ziem rzadkich (Bechtel i in., 2001; Oszczepalski i in., 2016a). Wyznaczono 15 perspektywicznych obsza-rów wystêpowania z³ota oraz 3 obszary wystêpowania Pt i Pd, w których œrednia mi¹¿szoœæ utworów zmineralizowanych zmienia siê w granicach 0,02–1,55 m, a œrednia zawartoœæ metali szlachetnych siêga w nich 865 ppb Au, 413 ppb Pt i 1020 ppb Pd. Wszystkie te wyst¹pienia nie tworz¹ samo-dzielnych z³ó¿ (z wyj¹tkiem rejonu Nowy Koœció³–Lena), lecz ich obecnoœæ bezpoœrednio pod rudami Cu-Ag stwarza mo¿liwoœæ odzysku Au, Pt i Pd w zwi¹zku z eksploatacj¹ rud miedziowo-srebrowych.
W ostatnim czasie, dziêki zbadaniu rdzeni z nastêpnych kilkudziesiêciu otworów, dokonano prze³omowych ocen zasobowych wyznaczonych obszarów perspektywicznych mineralizacji miedziowo-srebrowej (Oszczepalski, Spe-czik, 2011; Oszczepalski, Chmielewski, 2015; Mikulski i in., 2016). Wskazano przewidywane regionalne trendy (Zientek i in., 2015) oraz podsumowano (na podstawie danych zgromadzonych z ponad 1600 otworów) wszystkie informacje w celu wyznaczenia obszarów perspekty-wicznych z zasobami prognostycznymi, perspektywiczny-mi i hipotetycznyperspektywiczny-mi na ca³ym obszarze SW Polski (Oszczepalski i in., 2016b). Pojawiaj¹ce siê w tych kolej-nych ocenach ró¿ne zasiêgi i szacunki zasobów obszarów perspektywicznych wynikaj¹ nie tylko ze zmian kryteriów wyznaczania tych obszarów, lecz przede wszystkim ze sta³ego wzrostu liczby zbadanych otworów wiertniczych. Najwiêksze zmiany regionalnych trendów rozmieszczenia mineralizacji w stosunku do oceny z 2011 r. nast¹pi³y w pó³nocnej czêœci monokliny przedsudeckiej, gdzie wyró¿-niono po raz pierwszy strefê mineralizacji pirytowej zwi¹zan¹ z wyniesieniem wolsztyñsko-pogorzelskim. Wyznaczono granice 31 obszarów utlenionych, wœród których do najwiêkszych nale¿¹ obszary: zielonogórski, ostrzeszowski, rokietnicki i czeszewski. Obszary utlenione s¹ otoczone stref¹ miedzionoœn¹ o zmiennej szerokoœci, w granicach od 5 do ok. 25 km, w obrêbie której wyznaczo-no 38 obszarów perspektywicznych, w tym 4 najistotniej-sze obszary z zasobami prognostycznymi, przylegaj¹ce bezpoœrednio do z³o¿a Lubin–Sieroszowice (Grochowice, Kulów, Bia³o³êka, Luboszyce), stanowi¹ce rezerwê zaso-bow¹ dla udokumentowanych z³ó¿ Nowego Zag³êbia
Miedziowego. Na tych obszarach, o ³¹cznej powierzchni ok. 114 km2
, mo¿e siê znajdowaæ ok. 9 Mt Cu i 34 tys. t Ag na g³êbokoœci od 1500 do 1700 m, w interwale o mi¹¿szo-œci od 1,1 do 2,1 m o œredniej zawartomi¹¿szo-œci 0,97–3,14% Cu i 44–170 ppm Ag.
Zwracaj¹ tak¿e uwagê zasoby perspektywiczne we wschodniej czêœci monokliny przedsudeckiej (w okolicach Dêbnicy, Henrykowic, Janowa, Sulmierzyc), wynosz¹ce 15,67 mln t Cu i 27,72 tys. t Ag, na g³êbokoœci w granicach 1400–2000 m p.p.t., ³¹cznie zajmuj¹ce obszar 198,65 km2, oraz w kilku rejonach perspektywicznych z ogromnymi zasobami na g³êbokoœci poni¿ej 2000 m p.p.t. (Oszczepal-ski i in., 2016b). Wszystkie wyznaczone obszary perspek-tywiczne by³y w ostatnich latach objête koncesjami poszukiwawczymi, obecnie aktywnymi lub zaniechanymi. Najwiêksza mo¿liwoœæ udokumentowania z³ó¿ rud Cu-Ag istnieje w pasie miedzionoœnym, stanowi¹cym pó³nocno-za-chodnie przed³u¿enie z³o¿a Lubin–Sieroszowice (Oszcze-palski i in., 2017), a tak¿e w rejonie Sulmierzyc oraz na peryklinie ¯ar i w niecce pó³nocnosudeckiej. We wszystkich rejonach aktywnych koncesji trwaj¹ obecnie poszukiwania wiertnicze.
GENEZA
W pocz¹tkowych etapach rozpoznawania mineralizacji w utworach cechsztynu dominowa³ pogl¹d o syngenetycz-nym i syndiagenetyczsyngenetycz-nym jej pochodzeniu. Prze³om w okreœleniu genezy mineralizacji w utworach cechsztynu nast¹pi³ w efekcie udokumentowania œcis³ej zale¿noœci pomiêdzy wystêpowaniem z³ó¿ rud Cu-Ag i obszarów utlenionych. Ju¿ pierwsze publikacje na ten temat wskazy-wa³y na istnienie tego oczywistego zwi¹zku, lecz pocz¹tko-wo preferowano syngenetyczno-diagenetyczny mechanizm formowania mineralizacji siarczkowej, ze wzglêdu na pok³adow¹ formê z³ó¿, dominacjê drobnoziarnistych kruszców rozproszonych i ich przywi¹zanie do redukcyj-nej facji osadów (Rydzewski, 1969, 1976). W nastêpstwie stwierdzenia powszechnych zast¹pieñ sk³adników mate-ria³u osadowego przez kruszce oraz wtórnego utleniania najwczeœniej powsta³ych siarczków miedzi, z czasem zacz¹³ dominowaæ pogl¹d, ¿e g³ówny etap okruszcowania zachodzi³ podczas diagenezy osadów wskutek ascenzyjnej migracji roztworów metalonoœnych (Rydzewski, 1978; Oszczepalski, Rydzewski, 1983; Oszczepalski, 1989). Dowodzi tego tak¿e brak zwi¹zku miêdzy wystêpowaniem utworów utlenionych i cia³ kruszcowych a paleogeografi¹ utworów sp¹gowych cechsztynu (Oszczepalski, Rydzewski, 1987; Oszczepalski, 1989).
W nastêpnych latach kontynuowano intensywne badania strefy kontaktowej pomiêdzy utworami utlenio-nymi i redukcyjutlenio-nymi, wykazuj¹c przywi¹zanie z³ó¿ rud Cu-Ag do granicy redoks oraz wyznaczaj¹c po raz pierw-szy strefê przejœciow¹ pomiêdzy utworami utlenionymi i redukcyjnymi (Oszczepalski, Rydzewski, 1991). Wyniki szczegó³owych badañ tej strefy dowiod³y, ¿e zachodzi³y w niej procesy przeobra¿eniowe manifestuj¹ce siê obecno-œci¹ licznych zast¹pieñ pirytu i siarczków miedzi przez hydrotermalny hematyt (Oszczepalski, 1994). Stwierdze-nie hematytowych pseudomorfoz po framboidalnym piry-cie w utworach utlenionych i pseudomorfoz siarczków miedzi po framboidalnym pirycie w utworach redukcyjnych sta³o siê dowodem podepozycyjnej genezy mineralizacji miedziowej (Oszczepalski, 1999). W wyniku procesów mineralizacyjnych w utlenionych utworach nast¹pi³ wzrost
dojrza³oœci termicznej materia³u organicznego do keroge-nu typu III lub jego niemal ca³kowita degradacja. W rezul-tacie, utwory utlenione cechuj¹ siê w porównaniu z utworami redukcyjnymi m.in. dominacj¹ wtórnego bituminitu, znacz-nie wy¿szymi wspó³czynnikami refleksyjnoœci witrynitu (do 1,4% Ro) i wskaŸnika Tmax, ni¿szymi wartoœciami
wskaŸnika HI czy znaczniejszymi koncentracjami wêglo-wodorów aromatycznych (Oszczepalski i in., 2002; Spe-czik i in., 2007), co podsumowano w pracy Oszczepalskiego i Rydzewskiego (2007). W miarê postêpuj¹cej cyrkulacji roztworów osady redukcyjne ulega³y stopniowej konwersji do utworów utlenionych, szczególnie intensywnej w rejo-nach najaktywniejszej ascenzji, którymi by³y centra obsza-rów utlenionych. Równoczeœnie nastêpowa³o wy³ugowanie siarczków miedzi z utworów poddanych utlenieniu oraz wzbogacenie tych utworów w z³oto i platynowce (Oszcze-palski, 2007). W efekcie, w utworach utlenionych jedyn¹ pozosta³oœci¹ po obecnej pierwotnie mineralizacji krusz-cowej jest mineralizacja reliktowa (np. Oszczepalski, 1994, 1999; Oszczepalski i in., 2002; Chmielewski, 2014; Chmielewski i in., 2015). Zarówno pozioma strefowoœæ metaliczna i siarczkowa, jak i zmiennoœæ wskaŸników petrologicznych i geochemicznych oraz rozk³ad izotopów miedzi, wskazuj¹ na kierunki lateralnej migracji roztworów mineralizuj¹cych z obszarów utlenionych (Oszczepalski, Rydzewski, 1987, 2007; Asael i in., 2009). Nowe korelacje profili ze stref¹ przejœciow¹ potwierdzi³y wczeœniej znan¹ prawid³owoœæ przecinania poziomów cechsztyñskiej serii miedzionoœnej przez granicê redoks i przemieszczania siê mineralizacji kruszcowej wzd³u¿ tej granicy (ryc. 2, 3), od najni¿szych partii bia³ego sp¹gowca, poprzez ³upek mie-dzionoœny i wapieñ cechsztyñski, a¿ do najni¿szej czêœci anhydrytu dolnego w centralnych rejonach obszarów
utle-nionych (np. Rydzewski, 1978; Oszczepalski, 1989; Oszczepalski, Rydzewski, 1991; Oszczepalski, Chmielew-ski, 2018).
Sumuj¹c wszystkie cechy systemu mineralizacyjnego mo¿na przyj¹æ, ¿e z³o¿a miedzi powsta³y w utworach dol-nego cechsztynu wskutek ascenzyjnej migracji utle-niaj¹cych roztworów metalonoœnych wzd³u¿ sk³onów paleowyniesieñ oraz interakcji tych roztworów z redukcyj-nym œrodowiskiem sp¹gowych utworów cechsztynu pod-czas ich diagenezy (Rydzewski, 1978; Jowett i in., 1987b; Oszczepalski, 1989, 1999; Oszczepalski, Rydzewski, 1991). Umiejscowienie mineralizacji w redukcyjnych utworach najni¿szego cechsztynu ponad du¿ej mi¹¿szoœci sekwencj¹ czerwonego sp¹gowca wskazuje na zasadnicze Ÿród³o metali w ska³ach typu red beds. Metale dostarczone wraz z roztworami mineralizuj¹cymi oraz uwolnione w trakcie procesów przeobra¿eniowych z utworów utlenionych uleg³y depozycji poza frontem redoks, formuj¹c z³o¿ow¹ mineralizacjê miedziowo-srebrow¹. Utwory redukcyjne, wzbogacone w materiê organiczn¹ i syndiagenetyczny piryt, stanowi³y barierê geochemiczn¹ wychwytuj¹c¹ metale z roztworów mineralizuj¹cych wskutek destabilizacji kom-pleksów chlorkowych metali. ród³ami zredukowanej siarki by³y przede wszystkim bakteryjna redukcja siarcza-nów i syndiagenetyczny piryt, a tak¿e siarka organiczna i termochemiczna redukcja siarczanów (Jowett i in., 1991; Oszczepalski, 1994, 1999; Oszczepalski i in., 2002). Roz-twory mineralizuj¹ce mia³y sk³ad chemiczny solanek chlorkowych o maksymalnej temperaturze do 135o
C, na co wskazuj¹ paleotemperatury autigenicznego witrynitu i inne, wymienione wczeœniej, wskaŸniki dojrza³oœci ter-micznej. Finalnym efektem mineralizacji by³o
uformowa-Ryc. 3. Schematyczny przekrój przez cechsztyñsk¹ seriê miedzionoœn¹ ukazuj¹cy rozmieszczenie minera³ów kruszcowych w strefach metalicznych wzglêdem frontu strefy utlenionej Rote Fäule. Objaœnienia: A1d – anhydryt dolny, Ca1 – wapieñ cechsztyñski, T1 – ³upek miedzionoœny, Bs – bia³y sp¹gowiec, Cs – czerwony sp¹gowiec; Apy – arsenopiryt, Bn – bornit, Ccp – chalkopiryt, Cc – chal-kozyn, Dg – digenit, El – elektrum, Gn – galena, Hem – hematyt, Cv – kowelin, Py – piryt, Sph – sfaleryt, Au – z³oto rodzime Fig. 3. Schematic cross-section through the Zechstein copper-bearing series showing the distribution of ore minerals in metallic zones relative to the front of oxidation (Rote Fäule). Abbreviations: A1d – Lower Anhydrite, Ca1 – Zechstein Limestone, T1 – Kupferschie-fer, Bs – Weisliegend, Cs – Rotliegend; Apy – arsenopyrite, Bn – bornite, Ccp – chalkopyrite, Cc – chalcocite, Dg – digenite, El – electrum, Gn – galena, Hem – hematite, Cv – covellite, Py – pyrite, Sph – sphalerite, Au – native gold
nie z³ó¿ rud miedziowo-srebrowych wokó³ obszarów utlenionych. Strefowoœæ metaliczna i mineralna, a tak¿e wystêpowanie miedzi i srebra oraz z³ota i platynowców po przeciwnych stronach granicy redoks jest wynikiem kierun-kowej dostawy metali przez roztwory rozprzestrzeniaj¹ce siê na zewn¹trz od centrów ascenzji.
O podepozycyjnym, g³ównie póŸnodiagenetycznym, wieku mineralizacji obecnej w cechsztyñskiej serii mie-dzionoœnej œwiadcz¹ tak¿e przeprowadzone datowania. Badania paleomagnetyczne hematytu (Jowett i in., 1987a) ujawni³y triasowy wiek procesu hematytyzacji (250–220 Ma), skorygowany do zakresu 255–245 Ma, tj. póŸny perm–wczes-ny trias (Nawrocki, 2000), œwiadcz¹cy poœrednio o wieku z³ó¿ Cu-Ag otaczaj¹cych obszary utlenione. Z kolei dato-wania metod¹ K-Ar illitu neogenicznego, obfitego zarów-no w utworach utlenionych, jak i w ³upkowej rudzie miedzi, wskazuj¹ poœrednio na triasowo-wczesnojurajski wiek (216–190 Ma) mineralizacji (Bechtel i in., 1999). Badania metod¹ Re-Os potwierdzi³y póŸnotriasowy wiek 217±2 Ma chalkopirytu z kopalni w Lubinie oraz wiek 212±7 Ma rudy miedzi z Lubina–Polkowic (Mikulski, Stein, 2017). Uwzglêdniaj¹c wzmiankowane wyniki datowañ mo¿na przyj¹æ, i¿ formowanie siê mineralizacji w utwo-rach cechsztyñskiej serii miedzionoœnej mog³o byæ proce-sem d³ugotrwa³ym, zachodz¹cym g³ównie w okresie od kilku do kilkudziesiêciu mln lat po depozycji ³upku mie-dzionoœnego, datowanego na 258 Ma (Peryt i in., 2012). Mo¿liwe by³o wspó³dzia³anie przep³ywów zwi¹zanych z kompakcj¹ basenu i cyrkulacj¹ solanek wywo³an¹ polem geotermicznym (Jowett i in., 1987b), a tak¿e recyrkulacja roztworów mineralizuj¹cych (Cathles i in., 1993) i ich dop³yw uskokami tworz¹cymi siê w czasie ruchów sej-smicznych w zwi¹zku z permsko-triasowym riftingiem intrakontynentalnym (Blundell i in., 2001).
PRZYSZ£OŒÆ
Obecnie polski przemys³ miedziowy wykorzystuje rudy zwi¹zane ze stratoidalnymi z³o¿ami rud Cu-Ag mono-kliny przedsudeckiej, w obrêbie tzw. Nowego Zag³êbia Miedziowego, w którym znajduje siê 9 z³ó¿, w tym 6 zagospodarowanych: G³ogów G³êboki Przemys³owy, Lu-bin–Ma³omice, Polkowice, Radwanice–Gaworzyce, Rudna i Sieroszowice – z czynnymi kopalniami: Lubin, Polkowi-ce–Sieroszowice i Rudna, oraz 3 z³o¿a niezagospodarowa-ne: Bytom Odrzañski, G³ogów i Retków. £¹czne zasoby bilansowe wynosz¹ 1 828,86 mln t rudy (33,17 mln t Cu, 99,124 tys. t Ag), w tym w z³o¿ach zagospodarowanych – 1 689,33 mln t rudy o zawartoœci 30,93 mln t Cu i 88,04 tys. t Ag, a w z³o¿ach niezagospodarowanych do g³êbokoœci 1250 m wynosz¹ 139,53 mln t rudy, zawieraj¹cej 2,24 mln t Cu i 11,08 tys. t Ag (Malon i in., 2018). W roku 2017 wydoby-to 31,185 mln t rudy o zawarwydoby-toœci 1,50% Cu i 47,8 ppm Ag, zawieraj¹cej 467 tys. t Cu i 1490 t Ag oraz wyprodukowa-no z w³asnych koncentratów 358,9 tys. t Cu, 1218 t Ag, 571,7 kg Au, 26 tys. t Pb, 1,79 tys. t siarczanu niklu, 73,9 t Se, 39,2 kg koncentratu Pt-Pd oraz kwas siarkowy i siarczan miedzi. Ponadto, mimo zaniechania eksploatacji, bilans zasobów obejmuje tak¿e z³o¿a niecki pó³nocnosudeckiej (tzw. Starego Zag³êbia Miedziowego): Niecka Grodziecka, Nowy Koœció³ i Wartowice, w których zasoby bilansowe wynosz¹ ³¹cznie 103 mln t rudy zawieraj¹cej 1,42 mln t Cu i 5 344 t Ag. Ze wzglêdu na wystêpowanie w z³o¿ach
mie-dzi licznych pierwiastków towarzysz¹cych, dot¹d nieodzy-skiwanych, wskazano potrzebê wykorzystania znacznych zasobów kobaltu, wanadu i molibdenu (Mikulski i in., 2018).
Udokumentowane zasoby rud Cu-Ag s¹ stopniowo wyczerpywane, a stopieñ zagospodarowania zasobów bilansowych jest bardzo wysoki. Szacuj¹c wystarczalnoœæ statyczn¹ zasobów bilansowych w z³o¿ach zagospodaro-wanych w wysokoœci 1 689,33 mln t rudy mo¿na s¹dziæ, ¿e przy obecnym poziomie wydobycia zasoby te zapewniaj¹ trwa³oœæ produkcji na doœæ d³ugi, lecz okreœlony czas 54 lat, a z uwzglêdnieniem zasobów w z³o¿ach niezagospoda-rowanych na ok. 59 lat. Zwiêkszenie tego horyzontu czaso-wego mo¿e nast¹piæ poprzez optymalne wykorzystanie zasobów, stabilizacjê produkcji górniczej na nieco ni¿szym ni¿ obecnie poziomie lub wykorzystanie g³êbiej zale-gaj¹cych z³ó¿ rezerwowych i perspektywicznych. Wobec realnych obecnie mo¿liwoœci eksploatacji z³ó¿ g³êbokich, PIG-PIB nadal prowadzi wyprzedzaj¹c¹ analizê perspek-tyw wystêpowania mineralizacji Cu-Ag, a tak¿e Au, Pt i Pd oraz innych metali, nie tylko w najbli¿szym otoczeniu udo-kumentowanych z³ó¿ rud Cu-Ag, ale tak¿e na pozosta³ym obszarze Polski, w celu precyzyjnego wyznaczenia granic obszarów perspektywicznych do zagospodarowania w przysz³oœci przez górnictwo miedziowe (Oszczepalski, Chmielewski, 2015; Oszczepalski i in., 2016b, 2017). Oprócz kontynuacji badania rdzeni otworów archiwalnych niezbêdna bêdzie eksploracja wiertnicza, rozpoczêta ju¿ w wielu rejonach w ramach przyznanych koncesji poszuki-wawczych, która umo¿liwi rozpoznanie i udokumentowa-nie zasobów przede wszystkim we wzglêdudokumentowa-nie korzystnym zakresie g³êbokoœci, gdy¿ eksploatacja z³ó¿ g³êbokich bêdzie wymagaæ pokonania barier geologicznych (ciœnie-nie, temperatura, zagro¿enie gazowe), zastosowania inno-wacyjnej technologii, stworzenia sprzyjaj¹cych warunków inwestycyjnych oraz przygotowania d³ugoterminowej stra-tegii surowcowej.
LITERATURA
ASAEL D., MATTHEWS A., OSZCZEPALSKI S., BAR-MATTHEWS M., HALICZ L. 2009 – Fluid speciation controls of low temperature copper isotope fractionation applied to the Kupferschiefer and Timna ore depo-sits. Chem. Geol., 262: 147–158.
BECHTEL A., ELLIOTT W.C., WAMPLER J.M., OSZCZEPALSKI S. 1999 – Clay mineralogy, crystalinity and K-Ar ages of illites within the Polish Zechstein basin: implications for the age of Kupferschiefer mine-ralization. Econ. Geol., 94: 261–272.
BECHTEL A., GHAZI A.M., ELLIOTT W.C., OSZCZEPALSKI S. 2001 – The occurrences of the rare earth elements and the platinum group elements in relation to base metal zoning in the vicinity of Rote Fäule in the Kupferschiefer of Poland. Appl. Geochem., 16: 375–386.
BLUNDELL D.J., KARNKOWSKI P., ALDERTON D.H.M., OSZCZE-PALSKI S., KUCHA H. 2003 – Copper mineralization of the Polish Kupferschiefer: A proposed basement fault-fracture system of fluid flow. Econ. Geol., 98: 1487–1495.
CATHLES L.M.III, OSZCZEPALSKI S., JOWETT E.C. 1993 – Mass balance evaluation of the late diagenetic hypothesis for Kupferschiefer Cu mineralization in the Lubin basin of southwestern Poland. Econ. Geol., 88: 948–956.
CHMIELEWSKI A. 2014 – Charakterystyka reliktowej mineralizacji kruszcowej w zachodniej czêœci obszaru z³o¿owego Radwanice (po³udniowo-zachodnia czêœæ z³o¿a Lubin–Sieroszowice). Biul. Pañstw. Inst. Geol., 458: 1–24.
CHMIELEWSKI A., OSZCZEPALSKI S., SPECZIK S. 2015 – Relict mineralization in the transition zone, Kupferschiefer series of SW Poland. [W:] Andre-Mayer A.S., Cathelineau M., Muchez P., Pirard E., Sindern S. (red.), Mineral resources in a sustainable world. GeoRessour-ces, Universite de Lorraine, Proc.Vol., 5: 1897–1900.
GOSPODARCZYK E. 1978 – Miedzionoœnoœæ utworów sp¹gowych cechsztynu na monoklinie przedsudeckiej i peryklinie ¯ar oraz mo¿liwo-œci dalszych poszukiwañ. Prz. Geol., 26 (2): 97–102.
JOWETT E.C., PEARCE G.W., RYDZEWSKI A. 1987a – A Mid-Trias-sic paleomagnetic age of the Kupferschiefer mineralization in Poland based on a revised apparent polar wander path for Europe and Russia. J. Geoph. Res., 92: 581–598.
JOWETT E.C., RYDZEWSKI A., JOWETT R.J. 1987b – The Kupfer-schiefer Cu-Ag ore deposits in Poland: a re-appraisal of the evidence of their origin and presentation of a new genetic model. Can. J. Earth Sci., 24: 2016–2037.
JOWETT E.C., RYE R.O., OSZCZEPALSKI S., RYDZEWSKI A. 1991 – Isotopic evidence for the addition of sulfur during formation of the Kupfer-schiefer ore deposits in Poland. Zbl. Geol. Paläont., I (4): 1001–1015. MALON A., TYMIÑSKI M., MIKULSKI S.Z., OSZCZEPALSKI S. 2018 – Surowce metaliczne. [W:] Szuflicki M., Malon A., Tymiñski M. (red.), Bilans zasobów z³ó¿ kopalin w Polsce wg stanu na 31 XII 2017 r. Pañstw. Inst. Geol. -PIB, Warszawa: 49–66.
MIKULSKI S.Z., STEIN H.J. 2017 – Wiek izotopowy Re-Os siarczko-wej mineralizacji Cu-Ag oraz jej charakterystyka mineralogiczna i geo-chemiczna z obszaru z³o¿owego Lubin–Polkowice (SW Polska). Biul. Pañstw. Inst. Geol., 468: 79–96.
MIKULSKI S.Z., OSZCZEPALSKI S., CZAPOWSKI G., G¥SIEWICZ A., SAD£OWSKA K., MARKOWIAK M., SZTROMWASSER E., BU-KOWSKI K., GIE£¯ECKA-M¥DRY D., M¥DRY S., STRZELSKA-SMA-KOWSKA B., PAULO A., MICHNIEWICZ M., RADWANEK-B¥K B., CHMIELEWSKI A., M¥DRY S., KUÆ P., SIKORSKA-MAYKOW-SKA M., KOMA J., BLINIUK A., PIOTROWSIKORSKA-MAYKOW-SKA M., KOSTRZ-SI-KORA P. 2016 – Obszary i zasoby perspektywiczne wyst¹pieñ rud metali i surowców chemicznych w Polsce na mapach w skali 1:200 000 wraz z ich ocen¹ surowcow¹ oraz ograniczeniami œrodowiskowymi i zagospo-darowania przestrzennego. Prz. Geol., 64 (9): 657–670.
MIKULSKI S.Z., OSZCZEPALSKI S., SAD£OWSKA K., CHMIE-LEWSKI A., MA£EK R. 2018 – Wystêpowanie pierwiastków towa-rzysz¹cych i krytycznych w wybranych udokumentowanych z³o¿ach rud Zn-Pb, Cu-Ag, Fe-Ti-V, Mo-Cu-W, Sn, Au-As i Ni w Polsce. Biul. Pañstw. Inst. Geol., 472: 21–52.
NAWROCKI J. 2000 – Clay mineralogy, crystallinity, and K-Ar ages of illites within the Polish Zechstein Basin: implications for the age of Kupferschiefer mineralisation – A discussion. Econ. Geol., 95: 241–242. OSZCZEPALSKI S. 1989 – Kupferschiefer in southwestern Poland: sedimentary environments, metal zoning, and ore controls. [W:] Boyle R.W., Brown A.C., Jowett E.C., Kirkham R.V. (red.), Sediment-hosted stratiform copper deposits. GAC Sp. Paper, 36: 571–600.
OSZCZEPALSKI S. 1994 – Oxidative alteration of the Kupferschiefer in Poland: oxide-sulphide parageneses and implications for ore-forming models. Geol. Quart., 38 (4): 651–672.
OSZCZEPALSKI S. 1999 – Origin of the Kupferschiefer polymetallic mineralization in Poland. Miner. Depos., 34: 599–613.
OSZCZEPALSKI S. 2007 – Mineralizacja Au-Pt-Pd w cechsztyñskiej serii miedzionoœnej na obszarach rezerwowych górnictwa miedziowego. Biul. Pañstw. Inst. Geol., 423: 109–124.
OSZCZEPALSKI S., CHMIELEWSKI A. 2015 – Zasoby przewidywane surowców metalicznych Polski na mapie w skali 1:200 000 – miedŸ, sre-bro, z³oto, platyna i pallad w utworach cechsztyñskiej serii miedziono-œnej. Prz. Geol., 63 (9): 534–545.
OSZCZEPALSKI S., CHMIELEWSKI A. 2018 – Mineralizacja kruszco-wa w cechsztyñskim anhydrycie dolnym na monoklinie przedsudeckiej. Biul. Pañstw. Inst. Geol., 472: 135–154.
OSZCZEPALSKI S., RYDZEWSKI A. 1983 – Miedzionoœnoœæ utworów permu na obszarze przylegaj¹cym do z³o¿a Lubin–Sieroszowice. Prz. Geol., 31 (7): 437–444.
OSZCZEPALSKI S., RYDZEWSKI A. 1987 – Paleogeography and sedi-mentary model of the Kupferschiefer in Poland. Lecture Notes in Earth Sciences, 10: 189–205.
OSZCZEPALSKI S., RYDZEWSKI A. 1991 – The Kupferschiefer mine-ralization in Poland. Zbl. Geol. Paläont., I (4): 975–999.
OSZCZEPALSKI S., RYDZEWSKI A. 1993 – Rudy miedzi. [W:] B¹k B., Przenios³o S. (red.), Zasoby perspektywiczne kopalin Polski wg stanu na 31.XII.1990 r. Pañstw. Inst. Geol.: 98–116.
OSZCZEPALSKI S., RYDZEWSKI A. 1997 – Atlas metalogeniczny cechsztyñskiej serii miedzionoœnej w Polsce. Pañstw. Inst. Geol., PAE SA.
OSZCZEPALSKI S., RYDZEWSKI A. 1998 – Z³oto, platyna i pallad w z³o¿u Lubin–Sieroszowice na podstawie danych z otworów wiertni-czych. Pr. Spec. Pol. Tow. Miner., 10: 51–70.
OSZCZEPALSKI S., RYDZEWSKI A. 2007 – Rozmieszczenie metali w basenie cechsztyñskim. [W:] Piestrzyñski A., Banaszak A.,
Zale-ska-Kuczmierczyk M. (red.), Monografia KGHM Polska MiedŸ SA, wyd. II. Allexim sp.z o.o., Wroc³aw: 95–101.
OSZCZEPALSKI S., SPECZIK S. 2011 – Rudy miedzi i srebra. [W:] Wo³kowicz S., Smakowski T., Speczik S. (red.), Bilans perspektywicz-nych zasobów kopalin Polski wg stanu na 31.XII.2009 r. Pañstw. Inst. Geol.: 76–93.
OSZCZEPALSKI S., PIESTRZYÑSKI A., RYDZEWSKI A., SPECZIK S., NICZYPORUK K. 1997 – Poszukiwania cechsztyñskiej mineralizacji Au-Pt-Pd w SW Polsce. [W:] A.Muszer (red.), Metale szlachetne w NE czêœci Masywu Czeskiego i w obszarach przyleg³ych – geneza, wystêpo-wanie, perspektywy. Konferencja Naukowa, Jarno³tówek 19–21.06.1997 r., Wroc³aw: 48–55.
OSZCZEPALSKI S., NOWAK G.J., BECHTEL A., ÁK K. 2002 – Evi-dence of oxidation of the Kupferschiefer in the Lubin–Sieroszowice deposit: implications for Cu-Ag and Au-Pt-Pd mineralisation. Geol. Quart., 46 (1): 1–23.
OSZCZEPALSKI S., SPECZIK S., WOJCIECHOWSKI A. 2011 – Gold mineralization in the Kupferschiefer oxidized series of the North Sudetic trough, SW Poland. [W:] Koz³owski A., Mikulski S.Z. (red.), Gold in Poland. Arch. Min. Monogr., 2: 153–168.
OSZCZEPALSKI S., CHMIELEWSKI A., MIKULSKI S.Z. 2016a – Controls on the distribution of rare earth elements in the Kupferschiefer series of SW Poland. Geol. Quart., 60 (4): 811–826.
OSZCZEPALSKI S., SPECZIK S., MA£ECKA K., CHMIELEWSKI A. 2016b – Prospective copper resources in Poland. Gosp. Sur. Miner – Mineral Res. Manag., 32 (2): 5–30.
OSZCZEPALSKI S., CHMIELEWSKI A., SPECZIK S. 2017 –
Zmien-noœæ mineralizacji kruszcowej w rejonie pó³nocno-zachodniego
przed³u¿enia z³o¿a Lubin–Sieroszowice. Biul. Pañstw. Inst. Geol., 468: 109–141.
OSZCZEPALSKI S., WISZNIEWSKA J., MIKULSKI S. 2018 – Bada-nia z³ó¿ surowców metalicznych przez Pañstwowy Instytut Geologiczny. Prz. Geol., 66 (9): 529–541.
PERYT T.M., DURAKIEWICZ T., KOTARBA M.J., OSZCZEPALSKI S., PERYT D. 2012 – Carbon isotope stratigraphy of the basal Zechstein (Lopingian) strata in Northern Poland and its global correlation. Geol. Quart., 56: 285–298.
PRZENIOS£O S. (red.), MALON A., OSZCZEPALSKI S., RY-DZEWSKI A., SIEKIERA D., BOÑDA R., CHOJÊTA H., MURAS J., W¥SIK I., KIJEWSKI P., SIEROÑ H., KALISZ M., CZMIEL J., MARKIEWICZ A., SUPEL J. 1998 – Dokumentacja geologiczna z³o¿a rud miedziowo-srebrowego G³ogów–G³êboki w kat. C1. Nar. Arch. Geol., PIG-PIB, Warszawa.
RYDZEWSKI A. 1969 – Petrografia ³upków miedzionoœnych cechszty-nu na monoklinie przedsudeckiej. Biul. Inst. Geol., 217: 113–167. RYDZEWSKI A. 1976 – Geneza dolnocechsztyñskiej mineralizacji poli-metalicznej. Prz. Geol., 24 (4): 176–181.
RYDZEWSKI A. 1978 – Facja utleniona cechsztyñskiego ³upku mie-dzionoœnego na obszarze monokliny przedsudeckiej. Prz. Geol., 26 (2): 102–108.
RYDZEWSKI A., BANASZAK A., OSZCZEPALSKI S. 1996 – Obsza-ry perspektywiczne dla z³ó¿ miedzi. [W:] Piestrzyñski A. (red.), Mono-grafia KGHM Polska MiedŸ S.A.: 332–339.
SPECZIK S., WOJCIECHOWSKI A. 1997 – Z³otonoœne utwory z pogra-nicza czerwonego sp¹gowca i cechsztynu niecki pó³nocnosudeckiej w okolicach Nowego Koœcio³a. Prz. Geol., 45 (9): 872–874.
SPECZIK S., OSZCZEPALSKI S., NOWAK G., KARWASIECKA M. 2007 – Cechsztyñski ³upek miedzionoœny – poszukiwania nowych rezerw. Biul. Pañstw. Inst. Geol., 423: 173–188.
WIRTH H., BANASZAK A., RYDZEWSKI A., OSZCZEPALSKI S. 2007 – Obszary rezerwowe i perspektywiczne dla z³ó¿ miedzi. [W:] Pies-trzyñski A., Banaszak A., Zaleska-Kuczmierczyk M. (red.), Monografia KGHM Polska MiedŸ SA, wyd. II. Allexim sp.z o.o., Wroc³aw: 263–269. WY¯YKOWSKI J. 1958 – Poszukiwania rud miedzi na obszarze strefy przedsudeckiej. Prz. Geol., 6 (1): 17–22.
WY¯YKOWSKI J. 1959 – Dokumentacja geologiczna z³o¿a rud miedzi Sieroszowice–Lubin w rejonie G³ogowa i Legnicy. Nar. Arch. Geol., PIG-PIB, Warszawa.
WY¯YKOWSKI J. 1964 – Zagadnienie miedzionoœnoœci cechsztynu na tle budowy geologicznej strefy przedsudeckiej. [W:] Miedzionoœnoœæ cechsztynu strefy przedsudeckiej. Pr. Inst. Geol., 76 : 5–57.
WY¯YKOWSKI J. 1971 – Dotychczasowe wyniki geologicznych prac badawczych a dalsze perspektywy stwierdzenia nowych z³ó¿ rud miedzi w Polsce. Cuprum, 12: 20–29.
ZIENTEK M.L., OSZCZEPALSKI S., PARKS H.L., BLISS J.D., BORG G., BOX S.E., DENNING P.D., HAYES T.S., SPIETH V., TAYLOR C.D. 2015 – Assessment of undiscovered copper resources associated with the Permian Kupferschiefer, Southern Permian Basin, Europe. U.S. Geol. Surv. Scient. Invest. Rep. 2010-5090-U: 1-94.
