The Horní Benešov ore deposit in the Devonian Šternberk-Horní Benešov Belt, Jeseníky Mts, Czech Republic. Part II: Fe-ore occurrences

Open access

Abstract

The iron ore mineralizations at the Horní Benešov sulphidic deposit are located in the Devonian Šternberk-Horní Benešov Belt which is enveloped by the Lower Carboniferous flysch of the Culm Foreland Basin. The belt consists of metasedimentary and metavolcanic rocks. Horní Benešov is the only site in the Jeseníky Mountains, where the oxidic iron ores occur in close association with the sulphide orebodies of the VMS/SHMS type.

The ores are composed of magnetite, Fe-silicates [stilpnomelane, often Ba-dominated, chamosite, berthierine and odinite (in the former literature described as greenalite)], carbonates (calcite, siderite, rhodochrosite and rarely dolomite and ankerite), sulphides (pyrite, sphalerite, galena, arsenopyrite, chalcopyrite, cobaltite and a mineral of the linneite-group with unusual composition), apatite, krauskopfite, barite and scheelite. Fluid inclusion and stable isotope data are in agreement with a low-temperature metamorphic/diagenetic reworking of the ores, which does not exceed 200- 250 °C. These low temperatures are also confirmed by the abundance of clastic material and fossils which both survived metamorphism, occurrence of stilpnomelane, diffusively zoned Fe-Mn carbonate crystals and remnants of undigested material in replacement textures. The associated fluids were lowsalinity (1-5 wt. % NaCl eq.), high-δ18O (+8 to +19 ‰ SMOW) aqueous solutions belonging to the Na-Mg-Cl salt system. The post-metamorphic fluid evolution involved the zero-salinity meteoric waters (with negative δ18O values) and high-salinity Ca-Na-Cl brines. The isotope data suggest participation of sulphur derived from the reduction of marine sulphate and carbon from organic matter during the formation of pyrite and carbonate, respectively. However, the latter originated predominantly from CO2-rich volcanogenic exhalations.

The studied iron mineralizations are characterized by the absence of ooids, low abundance of hematite, presence of Mn/Fe carbonates and the absence of basic volcanites in the immediate contact with iron ores. The iron ores differ from the typical Lahn-Dill type and therefore, they may represent the iron-rich distal facies of hydrothermal vents which gave rise to the polymetallic sulphide + barite deposit at Horní Benešov. However, magnetite was formed by the replacement of primary siderite or is inferred to originate, at least partially, from precipitation of Fe-rich fluids.

References
  • Anders E. & Grevesse N. (1989): Abundance of the elements: meteoric and solar. - Geochim. Cosmochim. Acta 53: 197-214.

  • Babčan J . ( 1958): Chemicko-mineralogické studium jesenických železných rud. MS, ÚNS Kutná Hora.

  • Bajwah Z.U. , Secombe P.K. & Offler R. (1987): Trace element distribution, Co:Ni ratios and genesis of the Big Cadia iron copper deposit, New South Wales - Australia - Mineral. - Deposita 22: 292-300.

  • Barth V. (1960): Devonský vulkanismus Šternbersko-hornobenešovského pásma v Nízkém Jeseníku. - Acta Univ. Palack. Olomuc., Fac. rer. Nat. 1, Geol. geogr. biol. 1: 5-131.

  • Bodnar R.J. (1993): Revised equation and table for determining the freezing point depression of H2O-NaCl solutions. - Geochim. Cosmochim. Acta 57: 683-684.

  • Cathelineau M. (1988): Cation site occupancy in chlorites and illites as a function of temperature. - Clay Miner. 23: 471-485.

  • Chlupáč I. (1965): Fortschritte in der Stratigraphie des Mährischen (Ostsudetischen) Devons. - Geol. Rdsch. 54: 1003-1025.

  • Clayton R.N. & Mayeda T.K. (1963): The use of bromine pentafluoride in the extraction of oxygen from oxides and silicates for isotopic analysis. - Geochim. Cosmochim. Acta 27: 43-52.

  • Dobeš P. & Mixa P. (1993): A preliminary fluid inclusion study of the Pb-Zn deposit Horní Benešov, Czech Republic. - Final Meeting of IGCP Project No. 291, Metamorphic fluids and mineral deposits. Abstracts, pp. 17-18. Prague.

  • Dvořák J., Friáková O., Kukal Z., Otava J. & Přichystal A. (1984): Závěrečná zpráva o komplexním výzkumu vrtu HB SV-3 (Horní Benešov). - ms., Ústř. úst. geol. Praha.

  • Flick H. & Behnisch R. (1990): Iron ore of the Lahn-Dill type formed by diagenetic seeping of pyroclastic sequences - a case study of the Schalstein section at Gänsberg (Weilburg). - Geol. Rdsch. 79: 401-415.

  • Fojt B., Dolníče k Z., Kopa D., Sulovský P. & Škoda R. (2005): Paragenetická charakteristika hypogenních minerálních asociací uranového ložiska Zálesí u Javorníku ve Slezsku. - Čas. Slez. Muz. Opava (A) 54: 223-280.

  • Fojt B., Dolníče k Z., Hoffman V., Škoda R., T rdlička Z. & Zeman J. (2007): Paragenetická charakteristika ložisek Zn-Pb rud v širším okolí Horního Města u Rýmařova (Nízký Jeseník). - Acta Mus. Moraviae, Sci. geol. 92: 3-57.

  • Fojt B., Dolníče k Z., Hladíko vá J., Škoda R. & Zeman J. (2010): Paragenetická charakteristika ložisek Zn-Pb a Fe rud u Horního Benešova v Nízkémm Jeseníku. - Část I.: Ložisko Zn-Pb rud. - Čas. Slez. Muz. Opava (A) 59: 1-59.

  • Franke W. & Że laź nie wicz A. (2000): The eastern termination of the Variscides: terrane correlation and kinematic evolution. In: Franke W., Haak V, Oncken O., Tanner D. (eds). Orogenic Processes: Quantification and Modelling in Variscan Belt. Geological Society London Speciál Publications 179: 63-86.

  • Grygar R. & Vavro M. (1995): Evolution of Lugosilesian Orocline (north-eastern perifery of the Bohemian Massif): Kinetice of Variscan deformation. - J. Czech. Geol. Soc. 40: 65-90.

  • Havelka J. (1992): General genetic model and roots of flow metal contents of the Jeseníky Mts. Deposits of stratiform sulphide formation. - Sbor. věd. prací VŠB v Ostravě, ř. horn.-geol. 38: 89-101.

  • Hentschel H. (1960): Zur Frage der Bildung der Eisenerze vom Lahn-Dill Typ. - Freib. Forschungsh. 79: 82-105.

  • Hladil J., Kalvoda J. & Vavrdová M. (1987): Některá nová mikropaleontologická data z Nízkého Jeseníku. - Zem. plyn nafta, 6: 97-118.

  • Hladíková J., Šmejkal V., Fojt B., Pertold Z. & Aichler J. (1990): Izotopické složení síry, uhlíku a kyslíku vybraných lokalit Jeseníků. - Sbor. geol. věd, ř. lož. geol. mineral. 29: 141-165.

  • Hoefs J. (1997): Stable isotope geochemistry, 4th ed., Springer Verlag, Berlin, New York.

  • Hornibrook R. C. & Longstaffe (1996): Berthierine from the Lower Cretaceous Cölearwater Formation, Alberta, Canada. - Clay and Clay minerals 44: 1-21.

  • Houzar S., Cempírek J., Fojt B., Gadas P., Hrazdil V., Novák M., Sejkora J. & Škoda R. (2010): Přehled nových minerálů nalezených na Moravě a ve Slezsku v letech 1985-2009. - Acta Mus. Moraviae, Sci. geol. 95: 5-60.

  • Jakeš P. & Patoč ka F. (1982): Compositional variations of the Devonian volcanic rock sof the Jeseníky Mts. - Věst. Ústř. Úst. Geol. 57: 139-202.

  • Janečka J. & Skácel J. (1950): Zpráva o geologickém mapování v oblasti Horního Benešova. - Přír. Sbor. Ostrav. kraje 11: 162-173.

  • Jiang W. -T., Peacor D.R. & Buseck P.R. (1994): Chlorite geothermometry? - Contamination and apparent octahedral vacancies. - Clays Clay Miner. 42: 593-605.

  • Jowett E.C. (1991): Fitting iron and magnesium into the hydrothermal chlorite geothermometer. GAC/MAC/SEG Joint Annual Meeting, Toronto. Program with abstracts 16: A62.

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

  • Karrenberg-Metz H. & Quitzow H.W. (1942): Die Erze des schlesisch-mährischen Devons. - Arch. Lagerst. Forschung 75: 155-166.

  • Kettner R. (1952): Zpráva o mapování v okolí Horního Benešova a Leskovce. - Věst. Ústř. Úst. Geol. 27: 149-155.

  • Kopecká L. (2012): Mineralogie rud typu Lahn-Dill ve šternbersko-hornobenešovském pruhu. - ms., Diploma thesis, PřF UP Olomouc.

  • Koutek J. (1951): K petrografii železnorudných ložisek v nemetamorfovaném devonu moravsko-slezských Jeseníků. - Věst. Ústř. Úst. Geol. 22: 55-58.

  • Kretschmer F. (1917): Die erzführende Diabas- und Schalsteinzone Sternberg-Benisch. - Arch. Lagerst. Forschh. 23: 1-198.

  • - (1918): Űber die Eisensilikaterze des Diabas- und Schalsteinzuges Sternberg-Benisch. - N. Jb. Min., Geol., Pal. (1918): 19-42.

  • Kruťa T. (1958): Mineralogické poměry na ložisku barevných kovů, železných rud a barytu v Horním Benešově ve Slezsku. - Acta Mus. Moraviae, Sci. nat. 46: 5-38.

  • Kříbek B. (1977): Uhlíkaté formace Českého masivu a jejich mineralizace. - Knih. Čes. Geol. Úst. 66: 1-126.

  • Kuba B. & Urbánek J. (1978): Nové poznatky z ložiska Pb - Zn rud v Horním Benešově. - ms., GP Rýmařov.

  • Kučera J. (1957): Závěrečná zpráva a výpočet zásob na Fe-ložisku Horní Benešov. - ms., Geofond Praha.

  • McLennan S.M. (1989): Rare earth elements in sedimentary rocks: Influence of provenance and sedimentary processes. - Rev. Mineral. 21: 169-200.

  • Melka K. & Vybíral J. (1977): Geologická stavba ložisek železných rud v Hornomoravském úvalu a jejich Fe-fylosilikátů. - Sbor. geol. věd, lož. geol. mineral. 18: 32-88.

  • Mosser-Ruck R., Cathelineau M., Guillaume D., Charpentier D., Rousset D., Barres O. & Michau N. (2010): Effects of temperature, pH, and iron clay and liquid/clay ratios on experimental conversion on dioctahedral smectite to berthierine, chlorite, vermiculite, or saponite. - Clay Clay Mineral. 58: 280-291.

  • Mücke A. (2006): Chamosite, siderite and the environmental conditions of their formation in chamosite-type Phanerozoic ooidal ironstones. - Ore Geol. Rev. 28: 235-249.

  • - (2008): Ooide und Sphärolithe: Genese und Unterscheidungsmerkmale zweier rundlicher Gebilde, die in der Natur weit verbreitet sind. - Aufschluss 59: 181-191.

  • Mücke A., Fojt B. & Dolníček Z. (2010): Petrography, mineralogy, geochemistry and genetic aspects of the Lahn-Dill type deposit of Malý Děd (= Leiterberg) in Devonian Vrbno Group (Silesicum), Czech Republic. - Acta Mus. Moravice, Sci. geol. 95: 95-129.

  • Müller P. (1981): Reflektivita organických dispersinitů ve vzorcích vrtu HB-SV-1. - In: Dvořák J. (ed.): Vrt Horní Benešov HB-SV-1. MS, ČGÚ Praha.

  • Nesbor H.D., Buggisch W., Flick H., Horn M. & Lippert H.J. (1993): Vulkanismus im Devon des Rhenohercynikums. Fazielle und paläogeographische Entwicklung vulkanisch geprägter mariner Becken am Beispiel des Lahn-Dill Gebietes. - Geol. Abh. Hessen 98: 3-87.

  • Newberry N.G., Peacor D.R., Essene E.J. & Geissman J.W.(1982): Silicon in magnetite: High resolution microanalysis of magnetite-ilmenite intergrowths. - Contrib. Mineral. Petrol. 80: 334-340.

  • Ohkawa M., Niyagara M., Ohta E. & Hoshiro K. (2007): Silicon substituted magnetite and accompanying iron oxides and hydroxides from the Kumano mine, Yamaguchi Prefecture, Japan: Reexamination of the so-called maghemite (γ-Fe2O3). - J. Mineral. Petrolog. Sci. 102: 182-193.

  • O’Neil J.R., Clayton R.N. & Mayeda T.K. (1969): Oxygen isotope fractionation in divalent metal carbonates. - J. Chem. Phys. 51: 5547-5558.

  • Orel P. (1975): Variský tektonický styl paleozoika západní části jesenického bloku Českého masivu. - Výzk. pr. Ústř. Úst. Geol. (1975): 5-23.

  • Plimer I.R. (1979): Sulphide rock zonation and hydrothermal alteration at Broken Hill, Australia. - Trans. Inst. Min. Metall. (Sect. B: Appl Earth Sci) 88: 161-176.

  • Pouba Z. (1971): Vztahy mezi petrogenezí a mineragenezí ultrabazických a bazických magmatitů Hrubého Jeseníku. - In: Mísař Z. (ed.): Ultrabasity a ultramafity, ÚGV UK, Praha, pp. 196-203.

  • Pouchou J. & Pichoir F. (1985): „PAP“ procedure for improved quantitative microanalysis. - Microbeam Anal. 20: 104-105.

  • Přichysta l A. (1983): Vulkanické horniny ze strukturního vrtu HB SV 1. - Sbor. ref. semináře Geofyz. Brno: (1983). 69-73.

  • - (1984): Geologie a petrologie šternbersko-chabičovské vulkanické struktury nízkém Jeseníku. - Sbor. „Nové poznatky o geologii Jeseníků“: (1984): 45-46

  • - (1990): Hlavní výsledky studia paleozoického vulkanismu ve šternbersko-hornobenešovském pruhu (Nízký Jeseník). - Sbor. geol. věd, Lož. geol. mineral. 24: 41-66.

  • Reif J. (1985): Mineralogie železorudných výskytů na ložisku Pb-Zn rud v Horním B enešově. - MS, Diploma thesis PřF MU Brno.

  • - (1999): Výskyt karbonátových Mn rud na stratiformním sulfidickém ložisku Horní Benešov. - Seminář „Současné výzkumy v sileziku“, PřF MU, Brno, pp. 33-38.

  • - (2000a): Mineralogie železných rud na ložisku Pb-Zn-Ag a barytu v Horním Benešově. - ms., doktorská disertace PřF MU Brno.

  • - (2000b): Occurrence of manganese carbonate ores on strata-bound Horní Benešov deposite (Silesia, Czech Republic). - Věst. Čes. geol. úst. 75: 449-453.

  • Reif J. & Fojt B. (2001): Mineralogy and geochemistry of iron ores from Horní Benešov deposit. - Mitt. Österr. Miner. Ges. 146: 254-255.

  • Reif J. & Vávra V. (2000): Scheelit z železných rud na ložisku Zn, Pb, Ag a barytu v Horním Benešově (preliminary information). - Geol. výzk. Mor. Slez. v r. 1999. Brno.

  • Reynolds J. & Goldstein R. (1990): Systematics of fluid inclusions in authigenic minerals and applications in a sedimentary basin analysis. Short course at the University of Manchester, 83 pp.

  • Roemer F. (1870): Geologie von Oberschlesien. Breslau.

  • Quade H. (1976): Genetic problems and environmental features of volcano-sedimentary iron ore deposits of the Lahn-Dill type. - In: Wolfe K.H. (ed): Handbook of strata- bound and stratiform ore deposits. Elsevier Amsterdam, pp. 255-294.

  • Sawkins F.J. (1990): Metal deposits in relation to plate tectonics, second edition. Springer Verlag. Berlin Heidelberg, New York.

  • Sawkins F.J. & Burke K. (1980): Extensional tectonics and Mid-Paleozoic massive sulphide occurrences in Europe. - Geol. Rdsch. 69: 349-360.

  • Schulmann K. & Gayer R. (2000): A model for a continental accretionary wedge by oblique collision. - J. Geol. Soc. 157: 401-416.

  • Sheppard S.M.F. (1986): Characterization and isotopic variations in natural waters. - Rev. Mineral. 16: 165-183.

  • Skácel J.(1959): Železnorudná ložiska Jeseníků. - Geol. průzk. 11: 334-337. - (1960): Geologie devonu a rudních ložisek u Horního Benešova. - Přír. čas. slezský 21: 465-488.

  • - (1962): Metallogenetische Verhältnisse der Mittel- und Ostsudeten (ČSSR) - Zeitschr. Angew. Geol. 9: 469-475. - (1963a): Úlomkovité železné rudy na ložiskách ve východosudetském devonu. - Zprávy Slez. úst. ČSAV v Opavě, přír. vědy 126: 1-4.

  • - (1963b): Železorudná ložiska typu „Lahn-Dill“ v durynském devonu a jejich přirovnání k našim. - Geol. průzk. 5: 3-4.

  • - (1964): Die Eisenerzlagerstätten des mährisch-schlesischen Devons. - Ber. Geol. Ges. DDR 9: 487-506. - (1965): Oolitické železné rudy v moravskoslezském devonu a problém geneze ložisek typu Lahn-Dill. - Čas. Slez. Muz. Opava (A) 14: 111-114.

  • - (1966): Železorudná ložiska moravskoslezského devonu. - Rozpr. ČSAV, ř. mat. přír. věd 76: 3-60.

  • - (1970): Poznámky ke vztahu devonských Fe-ložisek ke kyzovým ložiskům s polymetaly na sv. okraji Českého masívu. - Acta Univ. Palack. Olomuc., Fac. rer. nat. 29: 149-157.

  • Slack J.F., Jiang W. -T., Peacor D.R. & Okita, P.M. (1992): Hydrothermal and metamorphic berthierine from the Kidd Creek volcanogenic massive sulphide deposit, Timmins, Ontario. - Can. Min. 30: 1127-1142.

  • Strunz H. & Nickel E.H. (2001): Mineralogical Tables. Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung. Stuttgart.

  • Synek J., Rajlich P. & Urban M. (1990): Transpression and transtension in the Devonian and Culm of the Nízký Jeseník Mts. - Acta Univ. Carol., Geol. 2: 209-234.

  • Urbánek J. (1988): Poznatky z revizního průzkumu ložiska Horní Benešov. - Geol. průzk. 30: 193-197.

  • Wedepohl K.H. (1975): Handbook of Geochemistry. Springer-Verl. Stuttgart.

  • Zachař Z. (1983): Mineralogie chloritů železorudných výskytů ve šternbersko-hornobenešovskémk pruhu. ms., diploma thesis, PřF UJEP Brno.

  • Zelinger O. (ed.) (1998): RD Jeseník. Jeseník.

  • Zheng Y. -F. & Simon K. (1991): Oxygen isotope fractionation in hematite and magnetite: A theoretical calculation and application to geothermometry of metamorphic iron-formation. - Eur. J. Mineral. 3: 877-886.

  • Zimák J. (1999): Stilpnomelan z akumulací Fe-rud lahn-dillského typu ve šternbersko-hornobenešovském pruhu a vrbenské skupině. Seminář „Současné výzkumy v Sileziku“, Brno, pp. 29-32.

  • - (2004): Fylosilikáty ložisek typu Lahn-Dill na území Moravy a Slezska. - Sbor. Mineralógia Západných Karpát a Českého masivu (2004): 72-75.

  • Zimák J. & Vávra V. (1998): Monazit v silikátových Fe-rudách typu Lahn-Dill u Chabičova. - Geol. výzk. Mor. Slez. v r. 1997 5: 72-73.

  • Zimák J., Vávra V. & Krausová D. (1998): Výskyt barytu ve stilpnomelanové Fe-rudě z důlní míry Prokop u Šternberka. - Geol. výzk. Mor. Slez. v r. 1997 5: 75-76.

Acta Musei Silesiae, Scientiae Naturales

The Journal of Silesian Museum in Opava

Journal Information

Metrics

All Time Past Year Past 30 Days
Abstract Views 0 0 0
Full Text Views 11 11 11
PDF Downloads 1 1 1