Mineralogická charakteristika sekundárních změn miocenních vulkanoklastických hornin z jižní a střední Moravy (Česká republika)
Vol.28,No.1-2(2021)
Bentonite is a significant industrial raw material which deposits deserve protection. The initiative for elaborating this study was the decision from November 2019 of the current owner (the town of Ivančice) to remediate the entire area of the deposit Ivančice-Réna. Lower Miocene volcaniclastic rocks from the Ivančice-Réna (Ivančice) and Middle Miocene sediments in surrounding area of Lipník nad Bečvou are relatively rich in clay minerals (smectites). The mineralogical characteristics of the volcaniclastic rocks were examined using several methods: polarized-light microscopy, X-ray powder diffractometry (XRD), electron microprobe (SEM–WDX), and whole-rocks chemical analysis (ICP-MS). Acid ash-fall tuff and/or very fine-grained tuffite form layers with variable thickness (several cm to m). Grains larger than clay fraction are formed by K-feldspars, plagioclase, biotite, muscovite and quartz crystals accompanied by fragments of pumice and glass shards. The whole-rocks chemical composition of the investigated volcaniclastic rocks indicates similar magmatic sources for both examined samples (Y = 28 and 29 ppm, Yb = 2.8 and 3.2 ppm, Nb = 12 and 14 ppm, Ta = 1.1 and 1.2 ppm, Zr/Ti = 0.16 and 0.17 and Nb/Y = 0.4 and 0.5). The formation of smectite from alteration of rhyolite volcanic glass is accompanied by an increased loss on ignition (LOI: 9.4 and 20.2 wt. %) together with a decrease in K2O (0.7 and 2.1 wt. %) and Na2O (0.6 and 2.1 wt. %). The absence of a negative Ce anomaly suggests that secondary alterations took place under suboxic or anoxic conditions. Smectite and minor opal partially replace volcanic glass and pumice shards. Plagioclase (Ab59–60) and K-feldspar (Or62–78 Ab21–33 An0–1) crystals are relatively fresh (weak sericitic alteration). Biotite is partly to wholly oxidized and chloritized (4.9–6.2 wt. % K2O). Iron oxyhydroxides are present only as minor components. Variation of intensity of secondary alteration (bentonitization) within the studied volcanoclastic layer from the Ivančice-Réna suggests sedimentation in lacustrine environment. In contrast to the case of the sample from Lipník nad Bečvou, the smectite was formed authigenetically from volcanic glass in interaction with seawater or during an early diagenetic process.
Carpathian Foredeep; Lower and Middle Miocene; volcaniclastic rocks; bentonite deposit; secondary alteration; smectite
Borchardt, G. (1989). Smectites. – In: Dixon, J. B., Weed, S. B. (eds): Minerals in Soil Environments, 675–727. https://doi.org/10.2136/sssabookser1.2ed.c14
Boynton, W. V. (1984). Cosmochemistry of the rare earth elements: meteoritic studies. – In: Henderson, P. (ed.): Rare Earth Elements Geochemistry. – 63–114, Amsterdam (Elsevier).
Bubík, M., Břízová, E., Buriánek, D., Gilíková, H., Havíř, J., Janderková, J., Kašperáková, D., Knésl, I., Kolejka, V., Konečný, F., Krejčí, O., Kryštofová, E., Otava, J., Pecina, V., Pořádek, P., Sedláček, J., Sedláčková, I., Švábenická, L., Skácelová, Z., Tomanová Petrová, P., Večeřa, J., Vít, J. (2018a). Vysvětlivky k základní geologické mapě ČR list Lipník nad Bečvou 25-132. – MS [archivní zpráva], Česká geologická služba. Praha.
Bubík, M., Gilíková, H., Otava, J., Tomanová Petrová, P., Vít, J. (2018b). Základní geologická mapa České republiky 1 : 25 000, list 25-132 Lipník nad Bečvou. – Česká geologická služba. Praha.
Bubík, M., Gilíková, H., Otava, J., Tomanová Petrová, P., Švábenická, L., Vít, J. (2019). Nové poznatky o terciéru a kvartéru získané geologickým mapováním okolí Lipníka nad Bečvou. – Geologické výzkumy na Moravě a ve Slezsku, 26, 1–2, 7–15.
Čížek, P. (1980). Výskyt bentonitu jihovýchodně od Ivančic. – Geologický průzkum 22, 298–300. Praha.
Čížek, P. (1982). Zpráva o nálezu a stavu výzkumu ložiska bentonitu jv. od Ivančic. – ČGS Praha. P03897
Čížek, P., Koeppl, O., Krejčíř, M., Krmíček, P., Pekárková, R. (1990). Lower Miocene bentonites of the Carpathian Foredeep in southern Moravia. – Acta Musei Moraviae, Scientiae geologicae, 75, 105–114. Brno.
Čtyroký, P. (1982). Spodní miocén (eggenburg a ottnang) jz. části čelní hlubiny na Moravě (The Lower Miocene (Eggenburg-Ottnang) in the SW-part of the Carpathian Foredeep in Moravia). – Zemní plyn a nafta, 27, 379–394. Hodonín.
Čtyroký, P. (1991). Členění a korelace eggenburgu a ottnangu v jižní části karpatské předhlubně na jižní Moravě (Classification and correlation of the Eggenburgian and Ottnangian in the southern part of the Carpathian Foredeep in Southern Moravia). – Západné Karpaty, Séria Geológia, 15, 67–109, Bratislava.
Daux, V., Guy, C., Advocat, T., Crovisier, J. L., Stille, P. (1997). Kinetic aspects of basaltic glass dissolution at 90°C: role of aqueous silicon and aluminium. – Chemical Geology, 142, 109–126.
Ddani, M., Meunier, A., Zahraoui, M., Beaufort, D., El Wartiti, M., Fontaine, D., Boukili, B., El Mahi, B. (2005). Clay mineralogy and chemical composition of bentonites from the Gourougou volcanic massif (northeast Morocco). – Clays and Clay Minerals, 53, 250–267.
Fiore, S., Huertas, F. J., Tazaki, K., Huertas, F., Linares, J. (1999). A low temperature experimental alteration of a rhyolitic obsidian. – European Journal of Mineralogy, 11, 455–469.
Fisher, R. V., Schmincke, H-U. (1984). Alteration of Volcanic Glass. – In: Fisher, R. V., Schmincke, H-U. (eds): Pyroclastic Rocks. – Springer, Berlin, Heidelberg, pp. 312–345.
García-Romero, E., María Manchado, E., Suárez, M., García-Rivas, J. (2019). Spanish Bentonites: A Review and New Data on Their Geology, Mineralogy, and Crystal Chemistry. – Minerals, 9, 11, 696.
Güven, N. (1988). Smectites. – In: Bailey, S. W. (ed.). – Hydrous Phyllosilicates. Reviews in Mineralogy, Mineralogical Society of America, 19, 497–559.
Christidis, G. E., Huff, W. D. (2009). Geological Aspects and Genesis of Bentonites. – Elements, 5, 2, 93–98. doi:10.2113/gselements.5.2.93
Iijima, A. (1978). Geological occurrences of zeolite in marine environments. – In: Sand, L. B., Mumpton, F. A. (eds.): Natural Zeolites: Occurrence, Properties, Use. – Pergamon Press, Elmsford, New York, 175–198.
Izett, G. A., Wilcox, R. E., Powers, H. A., Desborough, G. A. (1970). The Bishop ash bed, a Pleistocene marker bed in the Western United States. – Quaternary Research, 1, 1, 121–132. doi:https://doi.org/10.1016/0033-5894(70)90014-1
Jeans, C.V., Wray, D.S., Merriman, R.J., and Fisher, M.J. (2000). Volcanogenic clays in Jurassic and Cretaceous strata of England and the North Sea Basin. Clay Minerals, 35, 25–55.
Jurková, A., Tomšík, J. (1959). Tufitické horniny v tortonu ostravsko-karvinského revíru. – Časopis pro mineralogii a geologii, 4, 4, 394–407.
Kadİr, S., Külah, T., Erkoyun, H., Christidis, G. E., Arslanyan, R. (2019). Geology, Mineralogy, Geochemistry, and Genesis of Bentonite Deposits in Miocene Volcano–Sedimentary Units of the Balikesir Region, Western Anatolia, Turkey. – Clays and Clay Minerals, 67, 371–398. https://doi.org/10.1007/s42860-019-00029-w
Kohut, M., Anczkiewicz, R., Biron, A., Mikus, T., Milovska, S., Milovsk, R., Surka, J., Danisik, M., Kirkland, Ch., Erban, V., Kochergina, Yu., Magna, T., Gerdes, A., Halton, A., Sherlock, S., Jesenak, K., Pearce, N., Recio, C., Westgate, J., Baco, P. (2019). Genesis of the Carpathian obsidians. In Broska, I.Kohut, M., Kohut, M., Tomasovych, A. (Eds.). Geologica Carpathica 70 Proceedings of the Geologica Carpathica 70 Conference, 75–78.
Kolek, P., Krmíček, P., Palan, M. (1990). Vysoce čisté bentonity. Účel: bentonit pro speciální účely. Etapa: aplikovaný výzkum. – ČGS Praha. P69900.
Krmíček, P., Čížek, P. (1992). Výpočet a klasifikace zásob ložiska Ivančice-Réna, bentonit, č. ú. 23584692. – Bentonit Moravia, s.r.o. Ivančice. ČGS Praha. P075976.
Kronberg, B. I., Nesbitt, H. W. (1981). Quantification of weathering, soil geochemistry and soil fertility. – Journal of Soil Science, 32, 453–459.
Krystek, I. (1959). Petrografie tufitických hornin z oblasti vídeňské vnitrokarpatské a vněkarpatské pánve. – Geologické práce, 54, 127–144.
Krystek, I. (1981). Použití výzkumu společenstev těžkých minerálů v sedimentárních komplexech. – Folia Facultatis Scientiarum Naturalium Universitatis Purkynianae Brunensis, Geologia, 22, 3, 101–107.
Le Bas, M. J., Le Maitre, R. W., Streckeisen, A., Zanettin, B. (1986). A chemical classification of volcanic rocks based on the total alkali-silica diagram. – Journal of Petrology, 27, 745–750.
Macoun, J., Cicha, I., Čekan, V., Jurková, A., Otava, J., Strakošová, O., Vítek, J. (1985). Vysvětlivky k základní geologické mapě ČSSR 1 : 25 000 15-432 Ostrava. – ČGS Praha. P052062.
Márton, E., Tokarski, A., Krejčí, O., Rauch, M., Olszewska, B., Tomanová Petrová, P., Wójcik, A. (2011). 'Non European' paleomagnetic directions from the Carpathian Foredeep at the southern margin of the European plate. – Terra Nova, 23, 2, 134–144. DOI 10.1111/j.1365-3121.00993.x.
McDonough, W.F., Sun, S.-S. (1995). Composition of the Earth. – Chemical Geology, 120: 223-253. doi: 10.1016/0009-2541(94)00140-4.
Melka, K., Šťastný, M. (2014). Encyklopedický přehled jílových a příbuzných minerálů. Academia Praha. 914 s. ISBN 978-80-200-2369-8.
Merlet, C. (1994). An accurate Computer Correction Program for Quantitative Electron Probe Micro-analyses. – Microchimica Acta, 114, 115, 363–376.
Nehyba, S. (1997). Miocene volcaniclastics of the Carpathian Foredeep in the Czech Republic. – Věstník Českého geologického ústavu, 72, 4, 311–327.
Nehyba, S., Roetzel, R. (1999). Lower Miocene Volcaniclastics in South Moravia and Lower Austria. – Jahrbuch der Geologischen Bundesanstalt, 141, 473–490.
Nehyba, S., Stráník, Z. (2016). Vulkanoklastika v pavlovickém souvrství ždánické jednotky. – Geologické výzkumy na Moravě a ve Slezsku, 12, 37–41.
Nesbitt, H. W., Young, G. M. (1982). Early Proterozoic climates and plate motion inferred from major element chemistry of lutites. – Nature, 299, 715–717.
Nesbitt, H. W., Young, G. M., McLennan S. M., Keays R. R. (1996). Effects of Chemical Weathering and Sorting on the Petrogenesis of Siliciclastic Sediments, with Implications for Provenance Studies. – The Journal of Geology, 104, 5, 525–542. doi:10.1086/629850
Pálenský, P., Nekovařík, Č, Růžička, M. (1997). Geologická mapa 1 : 50 000, list 24-34 Ivančice. – Český geologický ústav Praha.
Pavlík, J. (1987). Technologické hodnocení bentonitů a doprovodných surovin lokality Ivančice-Réna. – Sborník Geologického průzkumu Ostrava, 32, 145–151.
Pearce, J. A., Harris, N. W., Tindle, A. G. (1984). Trace element discrimination diagrams for the tectonic interpretation of granitic rocks. – Journal of Petrology, 25, 956–983.
Pécskay, Z., Lexa, J., Szakács, A., Seghedi, I., Balogh, K., Konečný, V., Zelenka, T., Kovacs, M., Póka, T., Fülöp, A., Márton, E., Panaiotu, C., Cvetković, V. (2006). Geochronology of Neogene magmatism in the Carpathian arc and intra-Carpathian area. – Geologica Carpathica, 57, 6, 511–530.
Peloušek, J., Sirný, J. (1997). Přerov - Hranice, cihlářské suroviny, vyhledávací průzkum (I. etapa). – ČGS Praha. P97493.
Peloušek, J., Sirný, J. (1998). Přerov - Hranice, cihlářské suroviny, vyhledávací průzkum (II. etapa). – ČGS Praha. P97494.
Preece, S., Westgate, J. A., Gorton, M. P. (1992). Compositional variation and provenance of Late Cenozoic distal tephra beds, Fairbanks area, Alaska. – Quaternary International, 192, 97–101.
Roetzel, R., de Leeuw, A., Mandic, O., Márton, E., Nehyba, S., Kuiper, K. F., Scholger, R., Wimmer-Frey, I. (2014). Lower Miocene (upper Burdigalian, Karpatian) volcanic ash-fall at the south-eastern margin of the Bohemian Massif in Austria – New evidence from 40Ar/39Ar-dating, palaeomagnetic, geochemical and mineralogical investigations. – Austrian Journal of Earth Sciences, 107, 2–22.
Roetzel, R., Scharbert, S., Wimmer-Frey, I. Decker, K., (1999). B3 Straning – Bahneinschnitt. – In: Roetzel, R. (ed.): Arbeitstagung der Geologischen Bundesanstalt 1999 - Retz-Hollabrunn. 290–293, Wien (Geologische Bundesanstalt).
Shiraki, R., Sakai, H., Endoh, M., Kishima, N. (1987). Experimental studies on rhyolite- and andesite-seawater interactions at 300°C and 1000 bars. – Geochemical Journal, 21, 139–148.
Schandl, S. J., Gorton, M. P. (2002). Application of high field strength elements to discriminate tectonic settings in VMS environments. – Economic Geology, 97, 629–642.
Schulze, D. G. (2005). Clay minerals. – Encyclopedia of Soils in the Environment, 246–254. doi:10.1016/b0-12-348530-4/00189-2
Slavík, J. (1956). Zpráva o dacitových tufitech v mořském tortonu vněkarpatské pánve na Moravě. – Věstník Ústředního ústavu geologického, 31, 1, 29–36.
Taylor, S. R., McLennan, S. M. (1995). The geochemical evolution of the continental crust. – Review Geophysics, 33, 241–265. doi:10.1029/95RG00262
www.geology.cz/stratigraphy/
www.geology.cz/mapove aplikace/
SurIS (https://mapy.geology.cz/suris/)
Vrtná prozkoumanost (https://mapy.geology.cz/vrtna_prozkoumanost/)
