Bulletin Mineralogie Petrologie

Jirásek Jakub, Osovský Michal, Matýsek Dalibor, Kurková Tereza, Sivek Martin

Volume 25, issue 2 (2017), pages 191-200

Upper Silesian Basin, Late Carboniferous, tonstein, petrology, mineralogy

The paper presents results of a research on the coal tonstein (tuff) from the Lower Suchá Member of the Karviná Formation (Late Namurian, Mississippian). Coal tonstein in the Coal No. 674 was first reported in 1992 from seven mine boreholes. New occurences are described from the boreholes and mine galleries in the A. Zápotocký (Lazy) and ČSA mines. Investigated tonstein forms a layer 0.X to 3.5 cm thick. Essential constitutents of the rock are kaolinite (cca 70%) and illite-muscovite (cca 10%), while quartz, biotite, mineral of the chlorite group, and plagioclase are present is subordinate amounts (each < 5%). Kaolinite shows crystallinity index 0.85, meaning relatively high degree of crystallization. Presence of another kaolinite phase with higher structural disorder (halloysite-7Å) is quite possible. Platy kaolinite aggregates showing perfect cleavage planes in the backscattered electron images frequently contain lamellas enriched in Mg, Fe, Ti and sometimes in K, should be considered kaolinite pseudomorphs after biotite. Alteration of biotite to kaolinite was not straightforward but led also sometimes to illite-muscovite or rarely to the mineral of the chlorite group. Unaltered to partially altered biotite is present mostly in distinct laminas close to the base of the tonstein. Accessory minerals include magmatic zircon and minerals with the TiO₂ composition (anatase?), low-temperature hydrothermal chalcopyrite, galena and pyrite. Presence of weakly zoned Mg-rich siderite is connected with diagenetic processes. Uncertain is a position of REE±Al phosphates, possibly monazite-(Ce), rhabdophane-(Ce), florencite-(Ce), and florencite-(La). Their source material is possibly of volcanic origin, but it was affected by diagenesis. Very small size of their grains (< 4 μm) did not allowed wavelength-dispersive analysis. According to a classification investigated tonstein belongs to a group of pseudomorphous or transitional tonsteins. On the other hand, it lacks well-preserved coalified plant remains and fine-grained matrix is subordinate. Both pseudomorphous and transitional coal tonsteins were not previously described from the Karviná Formation. The tonstein of the Coal 674 could be used as a correlation marker and has a potential for radioisotopic U-Pb dating.

Abstract (PDF) - 195.37KB
Fulltext (PDF) - 2.09MB

Beliš Š, Osovský M, Matýsek D, Sivek M, Jirásek J (2015) Tonstein sloje 560 sedlových vrstev karvinského souvrství (česká část hornoslezské pánve). Bull mineral-petrolog Odd Nár Muz (Praha) 23: 171-181

Bish D L, Dreele RB (1989) Rietveld refinement of non-hydrogen atomic positions in kaolinite. Clay Miner 37: 289-296

Dopita M (1959) Jednotný způsob označení uhelných slojí v ostravsko-karvinském revíru. MS, OKD

Dopita M. (1988) Sedlové vrstvy ostravsko-karvinského revíru. Doktorská disertační práce, VŠB Ostrava

Dopita M. (ed.) (1997) Geologie české části hornoslezské pánve. 1-280, Ministerstvo životního prostředí České republiky, Praha

Dopita M, Králík J (1977) Uhelné tonsteiny ostravsko-karvinského revíru. 1-215, Ostravsko-karvinské doly, Ostrava

Dopita M, Martinec P, Tomis L, Hoch I, Merenda M (1997) Karvinské souvrství. In Dopita M (ed.): Geologie české části hornoslezské pánve. 87-113. Ministerstvo životního prostředí České republiky, Praha

Dopita M, Tomis L (1972) Identifikace slojí karvinského souvrství. In Havlena V, Pešek J, Spudil J (eds.): Sborník I. uhelně geologické konference katedry ložiskové geologie přírodovědecké fakulty Karlovy university v Praze, 33-40. Přírodovědecká fakulta UK, Praha

Gabzdyl W (1990) Charakterystyka petrograficzna tonsteinów GZW. Zesz nauk Politechn śląsk, Ser Gór 187: 7-24

Gastaldo RA, Purkyňová E, Šimůnek Z, Schmitz MD (2009) Ecological persistence in the Late Mississippian (Serpukhovian, Namurian A) megafloral record of the Upper Silesian Basin, Czech Republic. Palaios 24: 336-350

Havlena V (1982) The namurian deposits of the upper Silesian coal basin. Rozpr Čs Akad Věd, Ř mat přír Věd 92: 1-79

Hinckley DN (1963) Variability in „crystallinity“ values among the kaolin deposits of the coastal plain of Georgia and South Carolina. Clay Clay Miner 11: 229-235

Holub V, Skoček V, Tomšík J (1968) Příspěvek do diskuse o pojmech jílovec - tonstein. Čas Slez Muz, Ser A, 17: 41-44

Horák J, Sýkora L, Hoch I, Hemza P, Filák P, Martinec P, Weiss Z, Chmielová M (1992) Tufogenní horizonty v OKR (katalog). 1-245, Důlní průzkum a bezpečnost, Paskov

Hudeček M, Sivek M (1997) Nové poznatky o vývoji skupiny slojí Kazimíra (spodní sušské vrstvy) v dobývacím prostoru Dolu A. Zápotocký. Čas Slez Muz, Vědy přír 26: 139-147

Joussein E, Petit S, Churchman J, Theng B, Righi D, Delvaux B (2005) Halloysite clay mineral - a review. Clay Miner 40: 383-426

Jureczka J (1988) Nowe dane o charakterystyce litostratygraficznej kontaktu serii paralicznej i górnośląskiej serii piaskowcowej karbonu zachodniej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. In Lipiarski I (ed.) XI Sympozjum Geologia formacji węglonośnych Polski, 41-46. Wydawnictwo AGH, Kraków

Kalvoda J, Bábek O, Fatka O, Leichmann J, Melichar R, Nehyba S, Špaček P (2008) Brunovistulian terrane (Bohemian Massif, Central Europe) from late Proterozoic to late Paleozoic: a review. Int J Earth Sci 97: 497-518

Kotas A (1995) Lithostratigraphy and sedimentologic-paleogeographic development - Upper Silesian Coal Basin. Prace Pan Inst geol 148: 124-134

Králík J (1960) Příspěvek k výskytu a genezi tonsteinů v uhelných pánvích. Sbor věd Prací Vys Šk báň v Ostravě, Ř horn-geol 6: 775-828

Králík J (1971) Biotit ze zjílovělých tufů (tonsteinů) v jakloveckých slojích ostravsko-karvinského revíru a produkty jeho diagenetické přeměny. Sbor věd Prací Vys šk báň v Ostravě, Ř horn-geol 17: 31-47

Kumpera O, Martinec P (1995) The development of the Carboniferous accretionary wedge in the Moravian-Silesian Paleozoic Basin. J Czech Geol Soc 40: 47-64

Łapot W (1992) Zróżnicowanie petrograficzne tonsteinów Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. 1-110, Uniwersytet Śląski, Katowice

Łapot W (1994) Textures and chemistry of tonsteins from the Upper Silesian Coal Basin (GZW), Poland. N Jb Geol Paläont Mh 1: 41-53

Le Maitre RW (ed.) (2002) Igneous rocks. A classification and glossary of terms. Recommendations of the International Union of Geological Sciences Subcommission on the Systematics of Igneous Rocks, 2^nd edition. 1-236, Cambridge Univerity Press, Cambridge

Lipiarski I (2011a) Tonsteiny z pokładu węgla 111 (warstwy libiąskie; westfal D = astur) w okolicy Chrzanowa w GZW - informacja wstępna. In Kožušníková A, Konečný P (eds.) 8. česko-polská konference „Geologie uhelných pánví“, Documenta Geonica, 139-140. Ústav Geoniky AV ČR, Ostrava

Lipiarski I (2011b) Kolekcja tonstejnów z pokładów węgla krakowskiej serii piaskowcowej z rejonu między Jaworznem, Libiążem i Chrzanowem w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym. In Kožušníková A, Konečný P (eds.): 8. česko-polská konference „Geologie uhelných pánví“, Documenta Geonica, 141-145. Ústav Geoniky AV ČR, Ostrava

Martinec P (1997) Vulkanismus v pánvi. In Dopita M (ed.): Geologie české části hornoslezské pánve 153-159. Ministerstvo životního prostředí České republiky, Praha

Martinec P, Horák J (2013) Uhlené tonsteiny a K-bentonity (tufity) v porubských vrstvách ostravského souvrství v české části hornoslezské pánve (namur A, arnsberg). In Kožušníková A, Ruppenthalová L (eds.): 9. česko-polská konference „Geologie uhelných pánví“, Documenta Geonica, 57-68. Ústav Geoniky AV ČR, Ostrava.

Menning M, Alekseev AS, Chuvashov BI, Davydov VI, Devuyst F-X, Forke HC, Grunt TA, Hance L, HeckEL PH, Izokh NG, Jin Y-G, Jones PJ, Kotlyar GV, Kozur HW, Nemyrovska TI, Schneider JW, Wang X-D, Weddige K, Weyer D, Work DM (2006) Global time scale and regional stratigraphic reference scales of Central and Western Europe, East Europe, Tethys, South China, and North America as used in the Devonian-Carboniferous-Permian Correlation Chart 2003 (DCP 2003). Palaeogeogr Palaeocl 240: 318-372

Plançon A, Giese RF, Snyder R (1988) The Hinckley index for kaolinites. Clay Miner 23: 249-260

Rojáková T, Martinec P (2011) Nový tufogenní horizont sloje 124 - B8 ve spodních hrušovských vrstvách ostravského souvrství (namur A, stupeň pendle). In Kožušníková A, Konečný P (eds.) 8. česko-polská konference „Geologie uhelných pánví“, Documenta Geonica, 203-207. Ústav Geoniky AV ČR, Ostrava

Řehoř F, Řehořová M (1972) Makrofauna uhlonosného karbonu československé části hornoslezské pánve. 1-136, Profil, Ostrava

Schüller A (1951) Zur Nomenklatur und Genese der Tonsteine. Neu Jb Mineral, Mh 5: 97-109

Spears DA (2012) The origin of tonsteins, an overview, and links with seatearths, fireclays and fragmental clay rocks. Int J Coal Geol 94: 22-31

Starý J, Sitenský I, Mašek D, Hodková T, Vaněček M, Novák J, Kavina P (eds.) (2016) Surovinové zdroje České republiky: Nerostné suroviny 2016. 1-412, Česká geologická služba, Praha

Unrug R, Dembowski Z (1971) Diastrophic and sedimentary evolution of the Moravia-Silesia Basin. Rocz Pol Tow geol 41: 118-168

Weiss Z, Baronett A, Chmielová M (1992) Volcanoclastic minerals of some Czechoslovakian tonsteins and their alteration. Clay Miner 27: 269-282