Bulletin Mineralogie Petrologie

Dolníček Zdeněk, Ulmanová Jana, Kaucký Vojtěch

Volume 31, issue 2 (2023), pages 167-176

DOI: https://doi.org/10.46861/bmp.31.167

Upper Carboniferous, Krkonoše Piedmont Basin, heavy minerals, crandallite, goyazite, florencite-(Ce), woodhouseite, REE fractionation

Sporadic grains of the Sr-Ca-REE-rich members of the plumbogummite and beudantite groups were identified in a heavy mineral concentrate separated from Upper Carboniferous freshwater sandstone/arkose of the Semily Fm. at the Semily site (Krkonoše Piedmont Basin, Bohemian Massif, Czech Republic). These minerals display very fine-grained nature, increased porosity and contain abundant inclusions of both detrital (quartz, illite-muscovite) and authigenic   (Fe-oxides, anatase) phases. The electron microprobe study revealed four phases including predominant crandallite, less frequent goyazite, and rare woodhouseite and florencite-(Ce), which, however, display great similarities on both cationic (Sr, REE, Ca, Fe contents) and anionic (As and S contents) sites of the formula. Cerium is always the dominating cation among REEs. The studied phases show low degree of fractionation of REEs (La/Sm_CN = 2.0 - 8.1), absence of Ce_CN anomaly and mostly slightly positive Eu_CN anomaly. They likely originated during diagenetic processes operating in the host sediments. When compared with other occurrences of these minerals in the area of Czech Republic, a very low level of REE fractionation is obvious, which can be explained either due to significant contribution of basic volcanites in the host rock environment and/or due to low activity of strong REE-complexing ligands in the parent fluids. However, the character of Ce and Eu anomalies is similar to other occurrences suggesting for similarities of temperature and redox conditions during crystallization.

Online 26.12.2023

Abstract (PDF) - 191.53KB
Fulltext (PDF) - 1.40MB

Anders E, Grevesse N (1989) Abundances of the elements: Meteoritic and solar. Geochim Cosmochim Acta 53: 197-214. https://doi.org/10.1016/0016-7037(89)90286-x

Austin SR (1960) Ilmenite, magnetite, and feldspar alteration under reducing conditions. Econ Geol 55: 1758-1759. https://doi.org/10.2113/gsecongeo.55.8.1758

Bau M (1991) Rare-earth element mobility during hydro­thermal and metamorphic fluid-rock interaction and the significance on the oxidation state of europium. Chem Geol 93: 219-230. https://doi.org/10.1016/0009-2541(91)90115-8

Bayliss P, Kolitsch U, Nickel EH, Pring A (2010) Alunite supergroup: recommended nomenclature. Mineral Mag 74: 919-927. https://doi.org/10.1180/minmag.2010.074.5.919

Carrol D (1960) Ilmenite alteration under reducing conditions in unconsolidated sediments. Econ Geol 55: 618-619. https://doi.org/10.2113/gsecongeo.55.3.618

Čopjaková R (2010) Autigenní monazit-(Ce) až monazit-(Nd) v drobách kulmu Drahanské vrchoviny - vznik ve vztahu k chemickému složení drob a diagenetické teplotě. Acta Mus Moraviae, Sci geol 95(2): 63-79

Deer WA, Howie RA, Zussman J (2001) Rock-forming mi­nerals, Vol. 4A, Framework Silicates: Feldspars. 2^nd ed. The Geological Society,  London. 
https://doi.org/10.1180/002646101753238606

Dill HG (2010) Authigenic heavy minerals a clue to unravel supergene and hypogene alteration of marine and continental sediments of Triassic to Cretaceous age (SE Germany). Sedim Geol 228: 61-76. https://doi.org/10.1016/j.sedgeo.2010.04.006

Dolníček Z, Krejčí Kotlánová M (2022) Hluboká diagenetická alterace těžkých minerálů v pískovcích z lokality Lukoveček (račanská jednotka, flyšové pásmo Vnějších Západních Karpat, Česká republika). Acta Mus Moraviae, Sci geol 107: 53-71

Dolníček Z, Krejčí Kotlánová M, Koutňák R (2021) Vliv diagenetických procesů na asociaci těžkých minerálů v pískovcích z lokality Slivotín (ždánická jednotka, flyšové pásmo Vnějších Západních Karpat, Česká republika). Bull Mineral Petrolog 29(1): 27-40. https://doi.org/10.46861/bmp.29.027

Dolníček Z, Ulmanová J (2021) Minerály těžké frakce arkózových pískovců z Tismic u Českého Brodu (perm blanické brázdy, Česká republika). Bull Mineral Petrolog 29(2): 337-350. https://doi.org/10.46861/bmp.29.337

Dolníček Z, Ulmanová J, Sejkora J, Knížek F, Škácha P (2023) Mineralogy and genesis of the Pb-Zn-Sb-Ag vein H32A in the Příbram uranium and base-metal district, Bohemian Massif, Czech Republic. Ore Geol Rev 162, 105695. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2023.105695

Horáková M, Novák F (1989) Výskyt nerostů alunit-crandallitové skupiny v liteňském souvrství Barrandienu. Čas Mineral Geol 34(2): 151-163

Jambor JL (1999) Nomenclature of the alunite supergroup. Can Mineral 37: 1323-1341

Johan Z, Johan V, Scharm B, Pouba Z (1995) Mineralogy and geochemistry of REE and Cr in Proterozoic cherts at Koksin, Czech Republic. Compt Rend Acad Sci, Ser II Sci Terre Planet 321: 1127-1138

Kolitsch U, Pring A (2001) Crystal chemistry of the crandallite, beudantite, and alunite groups: A review and evaluation of the suitability as storage materials for toxic metals. J Miner Petrol Sci 96: 67-78. https://doi.org/10.2465/jmps.96.67

Kotlánová M, Dolníček Z, Kapusta J (2016) Minerály vzácných zemin na hydrotermálních polymetalických žilách z historického ložiska Zlatý důl u Hluboček - Mariánského Údolí (kulm Nízkého Jeseníku). Bull Mineral-petrolog Odd Nár muz 24(1): 70-79

Lee SG, Lee DH, Kim Y, Chae BG, Kim WY, Woo NC (2003) Rare earth elements as indicators of groundwater environment changes in a fractured rock system: evidence from fracture-filling calcite. Appl Geoch 18: 135-143. https://doi.org/10.1016/s0883-2927(02)00071-9

Lepka S (1990) Fosforečnany vzácných zemí v břidlicích spodního paleozoika Barrandienu. MEGA 14(3): 88-105

McLennan SM (1989) Rare earth elements in sedimentary rocks: influence of provenance and sedimentary processes. Rev Mineral 21: 169-200. https://doi.org/10.1515/9781501509032-010  

Morad S, Adin Aldahan A (1982) Authigenesis of titanium minerals in two Proterozoic sedimentary rocks from southern and central Sweden. J Sediment Res 52: 1295-1305. https://doi.org/10.1306/212f8120-2b24-11d7-8648000102c1865d

Morad S, Adin Aldahan A (1986) Alteration of detrital Fe-Ti oxides in sedimentary rocks. Geol Soc Am Bull 96: 567-578

Mücke A, Chaudhuri JNB (1991) The continuous alteration of ilmenite through pseudorutile to leucoxene. Ore Geol Rev 6: 25-44. https://doi.org/10.1016/0169-1368(91)90030-b

Nallusamy B, Babu S. Suresh Babu DS (2013) Heavy mineral distribution and characterisation of ilmenite of Kayamkulam - Thothapally Barrier Island, southwest coast of India. J Geol Soc Ind 81: 129-140. https://doi.org/10.1007/s12594-013-0012-z

Novák F, Jansa J (1997) Minerály skupiny crandallitu a kemmlitzitu ze svrchně karbonských sedimentů od Bělé a Libštátu v Podkrkonoší. Věst Čes Geol Úst 72(4): 367-371

Novák F, Jansa J, Prachař I (1989) Florencit-(Ce) ze Suché Rudné v Jeseníkách. Věst Ústř Úst geol 64: 163-171

Novák F, Pauliš P, Moravec B (1997) Minerály série goyazit-svanbergit a kemmlitzit na pyropovém ložisku Vestřev u Hostinného. Věst Čes Geol Úst 72(4): 373-380

Novák F, Pauliš P, Jansa J (1998) Crandallite, gorceixite, goyazite and kemmlitzite from pyrope-gravels of the České středohoří Mts. Bull Czech Geol Surv 73(2): 107-111

Novák F, Prachař I, Pauliš P (2005) Florencit-(Ce), florencit-(La) a lanthanitý goyazit ze sklářských písků z ložisek Srní a Střeleč v severních Čechách. Bull Mineral-petrolog Odd Nár Muz (Praha) 13: 167-171

Pauliš P (2021) Nový přehled minerálů České republiky a jejich lokalit, část 2. Karbonáty, boráty, sulfáty, fosfáty, arsenáty, silikáty. 3. vyd. Kuttna Kutná Hora

Pe-Piper G, Piper DJW, Dolansky L (2005) Alteration of ilmenite in the Cretaceous sandstones of Nova Scotia, southeastern Canada. Clays Clay Miner 53: 490-510. https://doi.org/10.1346/ccmn.2005.0530506

Pešek J, Holub V, Jaroš J, Malý L, Martínek K, Prouza V, Spudil J, Tásler R (2001) Geologie a ložiska svrchnopaleozoických limnických pánví České republiky. Český geologický ústav, Praha, 243 p

Pouchou JL, Pichoir F (1985) “PAP” (φρZ) procedure for improved quantitative microanalysis. In: Armstrong JT (ed.) Microbeam Analysis: 104-106. San Francisco Press, San Francisco

Pownceby MI (2010) Alteration and associated impurity element enrichment in detrital ilmenites from the Murray Basin, southeast Australia: a product of multistage alteration. Austr J Earth Sci 57: 243-258. https://doi.org/10.1080/08120090903521705

Sejkora J, Čejka J, Šrein V (2001) Pb dominant members of crandallite group from Cínovec and Moldava deposits, Krušné hory Mts. (Czech Republic). J Czech Geol Soc 46(1-2): 53-68

Scharm B (1995) Přehled minerálů nalezených v oblasti uranových koncentrací v severočeské křídě. Bull Mineral-petrogr Odd Nár Muz (Praha) 3: 169-172

Scharm B, Scharmová M (1997) Akcesorické minerály v proterozoických silicitických horninách z Kokšína u Mítova. Bull Mineral-petrolog Odd Nár Muz (Praha) 4-5: 113-120

Scharm B, Scharmová M (2000) Accessory minerals of siliceous rocks from the Kokšín hill near Mítov (Barrandian Neoproterozoic). Bull Geosci 75(3): 307-318

Scharm B, Scharmová M, Kundrát M (1994) Crandallite group minerals in the uranium ore district of Northern Bohemia (Czech Republic). Věst Čes Geol Úst 69(1): 79-85

Sverjensky DA (1984) Europium redox equilibria in aque­ous solution. Earth Planet Sci Lett 67: 70-78. https://doi.org/10.1016/0012-821x(84)90039-6

Tenčík I et al. (1982) Šlichová prospekce jihozápadní části Českého masivu. MS, Závěr. zpráva Geoindustria Praha, závod Jihlava

Weibel R (2003) Alteration of detrital Fe-Ti oxides in Miocene fluvial deposits, central Jutland, Denmark. Bull Geol Soc Denmark 50: 141-208. https://doi.org/10.37570/bgsd-2003-50-14