UV Sfalerit z ložiska Zlaté Hory - Východ

Trocha úvodní historie

Již na přelomu let 1994 - 1995 jsem při kontrole minerálů z tzv. bornitového fleku na ložisku Zlaté Hory – Východ zjistil, že vykazují pod UV - lampou velmi výraznou oranžovou luminiscenci. S kterou si většina odborníků nevěděla rady. V případě vzorků ze zlatohorského rudního revíru jde o jev zcela mimořádný a byly pokusy ho vysvětlit přítomností minerálů z různých tříd mineralogického systému, včetně minerálů, které dosud nebyly na zlatohorských ložiskách zjištěny. Podrobný výzkum těchto vzorků vedl ke zjištění neočekávané luminiscence u minerálu sfaleritu.

Lokalizace vzorků a jejich charakteristika

Mineralogické vzorky se sfaleritem vykazujícím zřetelnou oranžově žlutou luminiscenci byly odebrány v těžební chodbě bloku 3202, vyražené z mezipatrového překopu 1201 na 2. mezipatře ložiska Zlaté Hory - Východ (Česká republika). Rudní mineralizace je zde vyvinuta v kvarcitech s proměnlivým podílem fylosilikátů, z nichž převažuje muskovit, místy je přítomen také chlorit. Barva horniny je světle šedá až šedá, hornina je jemně až drobně zrnitá. Zrudnění má převážně páskovanou texturu. V rudních páscích výrazně převažuje pyrit, jejich mocnost je od několika milimetrů do 5 cm. Na sestavení rudních pásků se kromě pyritu a minerálů žiloviny (dominuje křemen) podílí sfalerit, chalkopyrit a místy relativně hojný bornit. Sfalerit, chalkopyrit a bornit na rudních vzorcích tvoří i žilky, které jsou často při kontaktu mezi pyritovými pásky a kvarcitem s chudým vtroušeninovým zrudněním. Jde o neprůběžné žilky o mocnosti do 4 mm, výjimečně až 15 mm. Jen v menším množství je na těchto žilách přítomen pyrit. Sfalerit je bělavý až šedý, drobně až středně zrnitý, v rudních páscích se často výrazně koncentruje v proužcích o mocnosti výjimečně do 3 cm nebo je rozptýlen mezi zrny pyritu. V uvedených žilkách s bornitem a chalkopyritem vytváří šedá štěpná individua o velikosti až 12 mm. V uvedené minerální asociaci bylo velmi vzácně nalezeno zlato, tvořící zde plíšky o velikosti až 2 - 3 mm, které pro nedostupnost studijního materiálu nebylo blíže studováno. (Novotný P. 2011)

Sulfidické rudní minerály jsou v rudnině s páskovanou texturou zastoupeny hlavně pyritem a sfaleritem. Méně hojný je chalkopyrit, bornit a galenit; zcela ojediněle je přítomen tennantit. V rudních páscích je pyrit převažujícím sulfidem a často i celkové dominantní složkou. Tvoří zde izometrická zrna i individua hexaedrického typu o velikosti obvykle do 1 - 1.5 mm, průřezy mají rozdílný stupeň automorfie,  hypautomorfní  převládají.  Jeho  chemické složení je uvedeno v tabulce 4. V žilkách při kontaktu rudních pásků s okolním kvarcitem je pyrit méně častý, výjimečně zde tvoří i krystalky oktaedrického typu o velikosti do 2 mm. (Novotný P. 2011)          

Všechny ostatní sulfidy se v rudnině vyskytují v podobě xenomorfních zrn, časté jsou i jejich granoblastické srůsty. Bělavá až šedá, průsvitná až průhledná zrna sfaleritu o velikosti obvykle do 1 - 2 mm (ojediněle 12 mm) mají zřetelnou štěpnost a intenzívní mastný lesk. Nenápadná bělavá zrna sfaleritu jsou v rudnině na první pohled velmi snadno zaměnitelná se zrny barnatého živce a albitu. Místy sfalerit srůstá se zrny pyritu s nevelkými inkluzemi galenitu. V krátkovlnném UV záření (254 nm) vykazuje sfalerit zřetelnou oranžově žlutou luminiscenci bez dosvitových efektů; v dlouhovlnném UV záření (366 nm) je barva luminiscence a její intenzita obdobná a studovaný sfalerit vykazuje dosvit v délce cca 3 - 8 s. Při studiu jeho chemického složení (tab. 3) bylo zjištěno, že se jedná o atypicky velmi „čistý“ sfalerit; zjištěné nepravidelné obsahy Fe (do 0.0008 apfu) a Cu (do 0.0005 apfu) jsou velmi nízké; pravidelně byly zjištěny jen minoritní obsahy Mn (0.001 - 0.002 apfu) a Cd (0.002 apfu). Rentgenová prášková data sfaleritu velmi dobře odpovídají údajům uváděným pro tuto minerální fázi, přítomnost difrakcí hexagonálních polytypů (wurtzit) nebyla pozorována; zpřesněný mřížkový parametr a = 5.4095(3) Å, V = 158.30(2) Å3 je v souladu s daty uváděnými pro synteticky připravený čistý kubický ZnS v databázi PDF2.(Novotný P. 2011)

Chalkopyrit, bornit a galenit mají nevelké obsahy stříbra - nejvyšší obsahy Ag byly zjištěny v galenitu (až 0.09 hm. % Ag) a v bornitu (až 0.13 hm. % Ag). Analyzovaný tennantit je vysoce Zn-dominantní a obsahu-je jen minimální množství tetraedritové (Sb) komponenty (Novotný P. 2011)

Diskuse a závěr

Sfalerit se zřetelnou oranžově žlutou luminiscencí je v sulfidické rudě z ložiska Zlaté Hory - Východ doprovázen pyritem, chalkopyritem, bornitem, galenitem a tennantitem. Chemickou analýzou zjištěné obsahy Fe do 0.04 hm. % jsou nejnižšími dosud zjištěnými obsahy Fe ve sfaleritech zlatohorského revíru. Podle Fojta (1966) obsahují sfalerity zlatohorského revíru 2.2 až 16.9 hm. % Fe, podle Nováka (1975) 1.6 až 9.3 hm. % Fe, podle Krögera et al. (1977) 1.5 až 10.5 hm. % Fe, pro puklinové sfalerity uvádějí Čech a Kvaček (1990) 1.9 až 12.0 hm. % Fe. Sfalerity přítomné v kvarcitech a mramorech (např. na ložisku Zlaté Hory - Východ) jsou obvykle světlé s obsahy Fe do 2.5 hm. % Fe, sfalerity v metatufech s chloritem bývají tmavé s obsahy do 8.5 hm. % Fe, výjimečně až 12 hm. % Fe (Fojt 1998). Fojt a Večeřa (2000) stručně hodnotí názory na vztah mezi obsahem Fe ve sfaleritech a metamorfním přepracováním zlatohorských rud. V případě námi studovaných rud může nízký obsah Fe ve sfaleritu souviset s vysokou aktivitou síry, na niž ukazuje asociace sfalerit + pyrit + bornit + chalkopyrit (viz Scott 1983). Obsahem Cd (0.19 až 0.28 hm. %) a Mn (0.06 až 0.11 hm. %) nově studovaný sfalerit podobá ostatním sfaleritům zlatohorského revíru, obsahujícím obvykle 0.2 až 0.5 hm. % Cd (výjimečně kolem 1 hm. % Cd) a do 0.3 hm. % Mn (Fojt 1966, 1998; Hoffman et al. 1977; Čech, Kvaček 1990; Fojt et al. 2001). Luminiscence přírodního sfaleritu je neobyklý, leč dobře známý jev; charakteristicky je popisován např. pro sfalerity z lokalit Franklin v New Jersey (USA) nebo Tsumeb v Namibii (Palache et al. 1944). Příčinou luminiscence sfaleritu jsou pravděpodobně minoritní obsahy Mn, Cu nebo Cd a absence Fe komponenty (Kröger et al. 1949; Tran Minh Thi 2009).

Zdroj:

Čech V., Kvaček M. (1990): Chemické složení puklinových sfaleritů zlatohorských ložisek. - Čas. Mor. Muz., Vědy přír. 75, 21-27.

Fojt B. (1966): Stručná charakteristika chemismu hlavních sulfidických minerálů zlatohorské rudní oblasti v Hrubém Jeseníku. - Čas. Slez. Muz., Vědy přír. 15, 1-23.

Fojt B. (1998): K minerálům a mineralogii zlatohorských ložisek. - Minerál 6, 176-184.

Fojt B., Hladíková J., Kalenda F. (2001): Zlaté Hory ve Slezsku - největší rudní revír v Jeseníkách. Část 2.: C. Geologie D. Mineralogie E. Geochemie stabilních izotopů. - Acta Mus. Morav., Sci.geol. 86, 3-58.

Fojt B., Večeřa J. (2000): Zlaté Hory ve Slezsku - největší rudní revír v Jeseníkách. Část 1.: A. Historie těžby B. Přehled literárních poznatků. - Acta Mus. Morav., Sci. geol. 85, 3-45.

Hoffman V., Pertold Z., Trdlička Z. (1977): Geochemie sulfidů ze Zlatých Hor. - Sbor. geol. Věd, Řada TG 14, 7-66.

Kröger F. A., Hellingman J. E., Smit N. W. (1949): The fluorescence of zinc sulphide activated with copper. - Physica 15, 990-1018.

Novák J. (1975): Studium sfaleritů zlatohorského rudního revíru. - In: Sbor. Korelace proterozoických a paleozoických stratiformních ložisek 3, 107-112. Vyd. Ústř. úst. geol. a Úst. geol. věd Př FUK Praha.

Novotný P., Zimák J., Sejkora J. (2011): Sfalerit z ložiska Zlaté Hory - Východ (Česká republika) se zřetelnou UV luminiscencí a jeho minerální asociace. - Bull. mineral.-petrolog. Odd. Nár. Muz. (Praha) 19/1, 47-51. ISSN: 1211-0329

Palache C., Berman H., Frondel C. (1944): Dana´s system of mineralogy (7th edition), Vol. 1, 210-215.

Scott S. D. (1983): Chemical behaviour of sphalerite and arsenopyrite in hydrothermal and metamorphic environments. - Mineral. Mag. 47, 427-435.

Tran Minh Thi (2009): Influence of Mn²⁺ concentration and UV irradiation time on the lumiscence properties of Mn dopped ZnS nanocrystals. - Comm. Phys. 19, 33-38..