Lucrare de licenţă
- 2009 -
Babeş-Bolyai Tudományegyetem, Kolozsvár Biológia-Geológia Kar
Szakdolgozat Arany-kicsapódási folyamatok tanulmányozása a felsőcsertési érctelep (Erdélyi-szigethegység) kapcsán BSc jelölt: Kulcsár Zsolt Tibor, Biológia-Geológia Szak
Témavezetők:
Dr. Forray Ferenc (Babeş-Bolyai Tudományegyetem), Dr. Márton István (Genfi Tudományegyetem)
- 2009 -
Universitatea Babeş-Bolyai, Cluj Napoca Facultatea de Biologie şi Geologie
Lucrare de licenţă Studiul proceselor de precipitare a aurului din zăcământul de la Certeju de Sus, M-ţii Apuseni Candidat BSc: Kulcsár Zsolt Tibor, Secţia Biologie-Geologie
Conducători ştiinţifici:
Dr. Forray Ferenc (Universitatea Babeş-Bolyai), Dr. István Márton (Universitatea din Geneva)
- 2009 -
Tartalomjegyzék REZUMAT (în limba română/román nyelven)
4
1. Bevezetés
5
2. A kutatási terület földrajzi és geológiai behatárolása
6
2.1. Földrajzi viszonyok
6
2.2. A felsőcsertési aranyércesedés tudományos megismerése
6
2.3. Földtani háttér
9 9
2.3.1. Az Erdélyi-szigethegység aljzatát képező litológiák
2.3.2. Üledékes formációk
10
2.3.3. Neogén vulkanizmus
12
3. Érckutatás története és gazdaságföldtani szempontok
14
4. Az alkalmazott kutatási módszerek
17
5. Az ércesedés morfológiájára vonatkozó, petrográfiai és szerkezetföldtani megfigyelések
18
5.1 Az ércesedés kiterjedése
18
5.2 Petrográfiai megfigyelések, a minták begyűjtése
20
5.3. Szerkezet-földtani megfigyelések
23
6. Diszkusszió
24
6.1. Az érctelep metallurgiai jellemzése
24
6.2. Aranykicsapódási folyamatokra utaló szöveti bélyegek
25
6.2.1. A Fe-gazdag ásványfázisok róvására létrejövő
25
piritesedés és érckivállás 6.2.2. Az oldatok felforrására és a hirtelen nyomás-vál-
27
tozásra utaló lemezes szövet és breccsás szerkezet 6.2.3. Az üledékes kőzetekben található szerves anyag
27
kontaktusán megjelenő piritesedés és érckivállás 6.3. Az arzén tartalmú pirit jelentősége
28
7. Következtetések
30
8. Köszönetnyilvánítás
31
9. Könyvészet
31
10. Függelék
34
Rezumat Subiectul cercetării noastre se situează la N-NE de comuna Certeju de Sus (M-ţii Apuseni), un zăcământ aurifer care s-a format printr-o intensă activitate hidrotermală şi prin suprapunerea a mai multor procese geologice. Acest fapt oferă şansa unui student geolog să cunoască şi să înteleagă în profunzime procesele magmatice, sedimentologice, hidrotermale şi tectonice, şi să înterpreteze cele văzute pe teren. Se cunosc bine rapoartele geologice ale zăcământului şi legăturile acestuia cu intruziunile Băiaga, Dealul Grozii şi Hondol (Pricopie et al., 2004). Compoziţia geochimică a fluidelor care au produs mineralizaţia şi legăturile lor cu surse magmatice sunt bine cunoscute (Gál et al., 2009). Depozitul aurifer din Certeju de Sus este foarte important şi pe plan economic (46,9 Mt cu un conţinut mediu de 1,6 g/t Au şi 11,5 g/t Ag). În lucrarea de faţă discutăm despre cercetările geologice, miniere, metalurgice şi geochimice ale regiunii. În baza compoziţiei mineralogice, geochimice şi a răspunsurilor la testele metalurgice zăcămăntul Certej a fost împărţit în patru mari domenii: Vest-Hondol; Central-Coranda; Intermediar - aria cuprinsă între cariera Certej şi Dl. Grozii şi Est-Dl. Grozii. În cele patru domenii mineralizaţia aurului diferă şi poate să apară ca aur nativ, telururi şi în structura piritei cu arsen (European Goldfields, 2009), apariţie cărora se datorează complexităţii sistemului hidrotermal şi a proceselor de depozitare. Observaţiile noastre au cuprins texturi şi structuri tipice, care rezultă din următoarele procese hidrotermale: (1) formarea piritei pe seama fazelor bogate în Fe, (2) mineralizaţia aurului în urma fierberii şi a depresurizării fluidelor, care dă naştere texturilor laminare şi structurilor breciate, (3) apariţia piritei în contactul cu materiile organice din formaţiunile sedimentare. Identificarea şi cunoaşterea exactă a genezei piritei cu conţinut de aur şi arsen ar fi benefic din punctele de vedere al protecţiei mediului, a metalurgiei şi a metalogenezei. (1) Metalogeneza: mineralizaţia aurului în condiţiile termodinamice se poate modela în sistemului Fe-Au-As-SbHg-Ag-S-O-H-Cl. În acest sistem stabilitatea unor elemente oferă fluidelor nesaturate în aur şansa să precipiteze într-un interval bine conturat dat de fugacitatea oxigenului şi al sulfului. (2) Din punctul de vedere al metalurgiei este important de ştiut parageneza mineralelor în care apare aurul. Extragerea aurului din structura piritei necesită condiţii şi prelucrări speciale (ex. oxidarea piritei), iar acestea diferă în funcţie de cantitatea arsenului. (3) Unele elemente care se ascund pe lânga aur în structura piritei (arsen, mercur, zinc), necesită o atenţie sporită în prelucrarea zăcămintelor.
--
1. Bevezetés A kutatási témát képező, Felsőcsertéstől É-ÉK irányba található, hidrotermás eredetű aranyérctelep összetett földtani folyamatok eredményeképpen jött létre. Mindez, egy geológus hallgató számára egy tökéletes alkalmat nyújt a magmás, üledékes, hidrotermás és tektonikai folyamatoknak, s ezek alrendszereinek a megértéséhez és tanulmányozásához. Az érctelep geológiai viszonyai, annak kapcsolata a Bojága, Grozii-dombi és a Hondol andezit intrúziókkal jól ismert (Pricopie et al., 2004). Az ércesedést létrehozó oldatok jellegét, kapcsolatát a magmás rendszerekkel, illetve mikrotermometriai tulajdonságát jól ismerjük (Gál et al., 2009). Az arany megjelenési formája változó, az ércesedés egyes részein, különböző módon jelenhet meg: termésarany, tellúridok vagy az arzéntartalmú pirit kristályos szerkezetében (European Goldfields, 2009), amely a hidrotermás átalakulásoknak változatos, komplex rendszereihez kötődik. Az epitermás telepekre jellemző aranykivállási folyamatok eloszlása a felsőcsertési érctelep esetén kevésbé ismert. Ezen folyamatok (oldatok felforrása, szerves vagy vasgazdag ásványok általi redukálása, az oldatok keveredése) különböző érctípusokat hozhatnak létre, melyek ismerete fontos az ércteleptani, kohászati és környezetvédelmi kérdéseket is megválaszolhat (Márton, 2009): (1) Ércgenetikai szempontok: az arany ércesedés termodinamikai körülményei a Fe-Au-As-Sb-Hg-Ag-S-O-H-Cl rendszerben modellezhetőek és a különböző elemek és azok vegyületeinek stabilitása egy jól meghatározott oxigén és kénfugacítási tartományt szab meg az arany – telítetlen oldatokból való – kicsapódásának. (2) Az aranyérc kohászata szempontjából nagyon fontos az ásványparagenézis pontos ismerete és az arany megjelenési formája. A pirit kristályos szerkezetében rejtett arany kinyerése speciális (nagy hőmérsékleten való oxidálás) feldolgozást igényel, amelynek tényezői más elemtartalom (pl. arzén) függvényében változhatnak. (3) Az aranyércesedéssel járó, a pirit kristályos szerkezetében rejtett, kísérő elemek (pl. arzén, higany, cink) fokozott környezetvédelmi figyelmet igényelnek a feldolgozás és kinyerés során. A dolgozatunk célja a fent részletezett folyamatokat pontos megismerését, azok kapcsolatának leírását a felsőcsertési ércesedés viszonylatában, és az arany (Au) és más fémek kiválásának tanulmányozását képezi. Ennek megválaszolására tanulmányunk részletes gazdaságföldtani, metallurgiai, érckutatási, mikroszkópos és a rendelkezésünkre álló elektronmikroszondás elemtérkép eredményeket használtuk fel.
--
2. A kutatási terület földrajzi és geológiai behatárolása 2.1. Földrajzi viszonyok A kutatásunk tárgyát képező felsőcsertési aranyércesedés az Erdélyi-szigethegység (Erdélyi-középhegyég) és az Aranynégyszög (Offenbánya, Zalatna, Nagyág, Brád által határolt terület) déli részén, a Brád-Nagyág-medence délnyugati részén helyezkedik el, Dévától 20 kmre É-ÉK irányban, Felsőcsertés községtől kb. 3 km-re (1. ábra). A kutatási terület határát északon a Căpitanului-patak, délen a Hondol-falu keleti oldala, a Bojága-völgy, keleten a Grozii-domb, Kis-Boksa, nyugaton pedig a Nagy-patak és Hondol-falu képezi (2. ábra).
Az Erdélyi-szigethegység déli részének panorámaképe, előtérben a felsőcsertési külfejtő.
2.2. A felsőcsertési aranyércesedés tudományos megismerése Az Erdélyi-szigethegység területén az aranyérc bányászata már a rómaiak idejében megkezdődött, de részletes és tudományos leírások csak a 18. század második felétől kezdődően ismertek. Ebben az időben, a monarchiabeli bányászat során felgyülemlett adatokat, megfigyeléseket és ismereteket rendszerezni kezdték, és pontos képet próbáltak alkotni a geológiai rendszerekről. A térségre vonatkozó tudományos dolgozatok kerültek ki számos neves kutató keze alól, így Herbich (1853), Hingeanu (1856), Grimm (1857), Cotta (1861), Inkey (1879), Primics (1886), Semper (1900), Pálfy (1906, 1909, 1911), Papp (1904) és Lóczy (1918) munkái említhetőek. 1930-1941 közötti munkájukat összefoglalva T.P. Ghiţulescu és M. Socolescu kiadják tanulmányukat amelyhez egy részletes geológiai és ércteleptani, 1:75000 léptékű térképet csatoltak (Ghiţulescu és Socolescu, 1941). A neogén és negyedidőszak vulkanizmusáról és tektonikájáról fontos adatokkal szolgál Seghedi et al. (2004) és Roşu et al. (2004) összesítő tanulmányok. A 2005-ben megjelent F. Neubauer összefoglaló dolgozata nagy hangsúlyt fektet a Szigethegység ércesedések kutatására is. --
Brád
Zalatna
Bojca
Boksa
Fajerág Csertés
Nagyág
Bánpatak
Déva
Ma
ros
Negyedkori üledékek
0 5 10 km Piski Mezozoós és Paleogén üledékek
Miocén üledékek
Mezozoós Ofiolitok
Miocén magmás kőzetek
Metamorf ajzat
Kergesd
Rákosd
Hidrotermás érctelepek: Cu-Au Porfírok
Au-Ag-Zn-Pb-Te Epitermák
1. ábra: Erdélyi-szigethegység vázlatos geológiai térképe, a fontosabb érctelepek és az Aranynégyszög feltüntetésével, Ageneau et al., (2006) alapján.
Felsőcsertés környékén 1945-1955 között D. Rădulescu a harmadkori vulkáni tevékenységét tanulmányozta és több kitörési központot határozott meg. 1960-ben újból áttanulmányozzák az addig kiadott dolgozatokat és bánya íratokat. Felfedezik a Bojága intrúziót, újból kinyítják az addig felhagyott bányajáratokat és fúrásokbol kutatják fel az érctelep kiterjedését. A fúrások alapján elért eredmények “Raportul geologic preliminar asupra lucrărilor de prospecţiune din sectoarele Bucureşei, Băiţa şi Săcărâmb” belső kutatási jelentésben lettek összefoglalva az I.E.P. állami geológiai kutató vállalat által. További kutatásokat I. Tănăsescu, M. Vălăreanu végeztek 1976-1981 között, melyek az érctelep alaposabb kivizsgálásához és kitermeléséhez járultak hozzá. Az 1980-as évektöl egyetemi tanulmányi dolgozatok jelentek meg, melyekben a korandai bányavidék petrográfiai, ásványtani, geokémiai, és tektonikai elemzését adták (Petru, 1971; Bui Van Hung, 1984; Varga, 1985; Gál, 1996; Gál et al., 2009). A modern DevaGold kutatóvállalat munkájának összegzéseként Pricopie et al. (2004) jelentés részletezi a felsőcsertési aranyércesedés genetikáját és kiterjedését.
--
--
500 m
Erdőhát
Hondol
y
0
k
Szarmata-pannón
Fajerág
Vetők
Mezozoikumi-korú ofiolitok
Baden-szarmata korú üledékes formáció Nagy-Almás kora-miocén kavicsos összlet Barrém-apti flis tipusú üledék (fekete márgák, homokkövek)
Alkáli mikrodiorit (Csetrás-tipusú)
Andezit intrúziók(Hbl,Hondol-tipusú) Kvarc tartalmú andezit intruziók (Hbl+Bi, Nagyági-tipusú) Kvarc tartalmú andezit intruziók (Bi+Hbl, Csetrás-tipusú)
Kvarc tartalmú andezit
ata
Coasta Bisericii
Aseld
783.4
Cheului
Bojága
ak
at
i-p
lu
nu
pi ta
Ca
B
k
Goruniste
Coranzii-patak
Nagy-Boksa
636.4 Koranda domb
k
ata
a-p
g ojá
Coasta Mare
857.0
ris ac M
ata i-p ul u
i-pa
tak ane
894.9
Szarkő
Kis-Boksa
Curatuni 812.4
Ico
Negyedidőszak
alle
ol-p
re v
Ho nd
Ma
Grozii-domb
W
1045.7
E
Nagyág
Hatjtó
S
N
2. ábra: Felsőcsertési érctelep földrajzi és geológiai viszonya, Udubaşa et al. (1981) alapján.
2.3. Földtani háttér Az Erdélyi-szigethegység dél-keleti részén, az Érchegységben található az Aranynégyszög, melynek neve is a Cu-Au- és Au-Ag-érctelepek jelenlétére utal. Ezek az érctelepek a neogén-korú mész-alkáli magmás tevékenységek során keletkeztek, 14-7.4 millió évvel ezelőtt (Roşu et al., 2004). A telepek típusa szerint megkülönböztetünk alacsony-szulfidizációs fokú, magas szulfidizációs fokú és Cu-porfír ércesedéseket. Ércásványokon, stabil izotópokon és fluidzárványokon végzett kutatások eredményei alapján határozták meg az epitermás és porfíros ércesedések genetikáját és a magmás oldatokhoz való szoros viszonyát. A legnagyobb érctelepek K-DK irányban képződtek, amit a neogén időszakban a Tisza-Dácia lemez keletirányú mozgása által létrejött másodlagos vetőnek tulajdonítanak (Linzer et al., 1997). Az arany feldúsulása a neogén időszakban lezajlott mész-alkáli magmás tevékenységeknek köszönhető, mely a pannon-térség tektonizmusához (lemezek transztenziója, rotációja) köthető. A Brád-Nagyág-medence az Érchegység K-i részén, a Marostól É-ra helyezkedik el. A szerkezetét meghatározó jelleg a K-Ny irányú vetők dominanciája, amelyeket keresztezett az ÉK-DNy irányítottságú vulkanizmus, melyet a mezozoikum és neogén időszakokhoz kötődő aktívitás jellemzett. A térségben előforduló üledékes összleteket jura, kréta és neogén korú kőzetek képezik (2. ábra, Lupu et al., 1982).
2.3.1. Az Erdélyi-szigethegység aljzatát képező litológiák Kristályos aljzat: Az Érchegység legdélibb részének aljzatát a rápolti kristályos kőzetek képezik, melyek a felszínen Varmága és Feredőgyógy között jelennek meg. Ezt a formációt a Déli-Kárpátok egy letöredezett részének tekintik, amelyet a Kárpátoktól csak a Maros választ el. Ghiţulescu et al. (1941) ezeket a metamorf formációkat a “marosi kristályos paláknak“ nevezte el, melyeknek magját karbonátos kőzetek képezik. A rápolti aljzat szigetszerűen nyúlik fel a Marostól É-ra, a Ruszka-havasok aljzatának meghosszabbításaként, egy KÉK-NyDNy irányítottságú antiklinális részeként. Kräutner et al. (1973) bebizonyította, hogy a Ruszka-havasok aljzatának É-i részének keletkezési kora a paleozoikumra tehető. Kräutner et al. (1969) szerint a rápolti karbonátos aljzat megegyezik a Pádis-sorozat korával, amely kora-karbon korúnak felel meg. Kőzettanilag a nagyági aljzat formációit filitek, kloritos palák, szericites palák, szericites-kloritos palák, szericites-kvarcos palák képezik. Ofiolitos aljzat: Az Érchegység ofiolitos aljzatának felépítésében 2 fő csoportnak van fontos alkotó szerepe. --
Az egyik csoportot a mezozoikum korú ofiolitok képezik, amíg a masikat a harmadidőszaki magmatitok. A mezozoós korú ofiolitok egy aktív vulkáni területen képződtek. Ez a bázikus magmatizmus a Paratethys legnagyobb kiterjedésű ofiolitos területének a képződését eredményezte, amelynek felépítésében a bazaltok változatos csoportja vesz részt. A vulkáni tevékenység több fázisban zajlott le. Az első időszak a kora-jurában kezdődött, és a végét az új kimmeridgei hegységképződés kezdete jelzi. Az ofiolitok a Drócsa hegységben, az Érchegység keleti részén és Lippától délre jelennek meg. A magmatizmust erős effuzívitás jellemezte, amely során hólyagüreges bazaltok, mikrogabbrók keletkeztek, amelyekbe esetenként keskeny piroklasztit vagy ortofír rétegek ékelődnek be. A vulkanizmus második szakaszát időszakos kitörések jellemeztek, ezek az időnként megszakított folyamatok a késő-jurától a kora-krétáig tartottak. Ez a másodlagos fejlődés az aktív vulkanikus terület északi és déli oldalában zajlott, amelynek eredményeképp bazaltok, andezitek, dacitok és riolitok képződtek (Ianovici et al., 1976). A Brád-Nagyág régióban a második időszak aktivításának képződményei dominálnak, a mész-alkáli kőzetek mellett kis mennyiségű első időszakbeli tholeites kőzetek is előfordulnak. A harmadidőszaki magmatizmus jeleire a Brád-Nagyág környékén is megjelenő savas kőzetek alakjában találunk rá. Ezek a lávafolyások a fecabányai konglomerátumok felső rétegei és a nagy-almási kavicsos összlet alsó rétegei között fordulnak elő, a koruk a kora-badenre tevődik. A bojcai riolitok és riodacitok erős hidrotermás átalakulást szenvedtek. Ezek a kőzetek nagy földpát tartalommal rendelkeznek, amelyek fenokristályokként a kvarc társaságában jelennek meg. Az amfibol csekély mennyiségben van jelen ezekben a kőzetekben. A fecabányai andezitek a kvarc és amfibol arány szerint vannak osztályozva. A brádnagyági medencében található fecabányai típusú andezitekben a mikrokristályos szövet uralkodik, amelyekben fenokristályokként a földpát és az amfibol található,és a kvarc meg a biotit szórványosan figyelhető meg. Magas vastartalommal rendelkeznek. Ezeknek a tercier vulkanitoknak a közös jellemzője, hogy fejlődésükhöz nem köthető jelentős fokú ércesedés.
2.3.2. Üledékes formációk A régió aljzatát bazaltos formációk képezik, amelyre különböző korú üledékes és vulkániüledékes összletek tevődnek rá. Az üledékek kora-jura és a kréta időszak alatt rakódtak le. Mindezek a formációk képlékenyen válaszoltak a tektonikai erőkre amelyek rájuk hatottak, ettől
- 10 -
fogva törések és gyűrődések során kialakult a Brád-Nagyág-medence. Jura korú összletek: - Liász: homokkő és mészkő rétegek a lávafolyásokkal és piroklasztit képződményekkel összefogazodva. - Malm: a legidősebb jura-korú formációk, amelyeket paleontológiailag is meghatároztak. Ezek a mészkő szigetek Szelistye környékén és egy pár foltban Vaján lettek leírva. - Oxfordi: megtaláljuk Bojca és Karácsonyfalva mellett lévő mészkő masszívum alsó határának környékén. - Tithon: Strambergi mészkővek jellemzik, amelyek a térség É-i részén masszívumokat alakít ki Hercegfalván, a bojcai magurán, és a szelistyei magurán. Kréta korú összletek: A kréta-korú formációk a barrémi-apti és albai-szenoni üledékesedési ciklusokra tagolódnak. Ezeket az összleteket a térség É-i részén Káposztásfalva környékén, DNy-on a Caianuluivölgyben, D-en Füzesd és DK-en Koranda-vidékén találjuk meg a felszínen. - Barrémi-apti ciklus: Hondol környékén megjelenik a felszínen ÉK-re a falutól, Koranda dombján. Kvarcos homokkő rétegek jellemzik, karbonátos cementesedést és feketés agyagos palák jellemzik, helyenként wildflisch típusú. - Albai: a régió K-i részén, Farkaspatak-hegy alatt, muszkovitos agyagpalák formájában találunk rá. - Senoni: a terület peremén (Bábolna-völgy, Chilia-völgye, Murgului-völgy) találunk rá, feketés- és szürkés-homokkővek fáciesei alkotják. Neogén üledékek A harmadkori transzgresszió fokozatosan beborítja az egész hegységet, egy pár szigetszerű folt kivételével. A neogén üledéket a Brád-Nagyág-medencében a facebányai konglomerátum, nagy-almási kavicsos összlet és badeni meg szarmata lerakódások képezik. A facebányai konglomerátumok legelőször a Zalatna-Sztanizsa-medencéből lettek leírva és elkülönitve Ghiţulescu és Socolescu (1941) tanulmányban. Ezekre a rétegekre a BrádNagyág-medencében a Nagyág-Hondol környéki érctestek kitermelése során is rábukkantak. Az összlet felépítésében túlnyomó részt fehéres márgák és vulkáni üledékek képezik, ezekbe gipsz, homokkő, piroklasztit és lithothamniumos mészkő beékelődéseket figyelhetünk meg. A Zalatna-Nagy-Almás medencében leírt összleteket kora-paleogén időszakhoz sorolták (Popescu - 11 -
et al., 1984). A nagy-almási kavicsos összlet transzgresszíven rakódott a régió kristályos aljzatára, az ofiolitos formációkra, és a mezozoikum korú üledékekre. Az összlet az aquitani-baden korú üledékeknek sorolódik be (Cioflica et al., 1966) és Nagyágon, Hajtón, Szarkőn, Fajerágon jelenik meg a térségben. A rétegeket döntően kavicsos fácies jellemzi. Ignimbriten kivül más típusú beékelődéseket ebben a formációban nem találunk. A baden korú üledékek szigetszerűen jelennek meg a kavicsos összletre rakódva és Erdőháton, Szarkőn, Hajtőn, Nagyágon fordulnak elő. Az összlet felépítésében a szűrkés, globigerinás márgák, homokkövek, lithothamniumos mészkövek, spiralisos márgák uralkodnak. Ezen rétegek beékelődésekként megjelennek az andezites lávák és tufák is (Istrate et al., 1981). A szarmata korú üledékek a nagyági vulkáni kúptól dél-keletre és a Cepturar-csúcstól nyugatra és keletre jelennek meg. A kőzeteket homokkövek, fehéres márgák, sárgás mészkövek (Nubecularia tartalommal) építik fel. A tufákban, márgákban és fehér mészkövekben Cerithium rubiginosum lenyomatok figyelhetőek meg.
2.3.3. Neogén vulkanizmus A neogén időszakban, a miocénben ,a kárpát-pannon térségben egy nyugatra vergáló szubdukció jött létre a Tisza-Dácia és Alcapa egységeknek a kelet-európai táblával való kollíziója következtében. E tektonikai jelenségekhez (szubdukciós hátragördülés és szívás) köthető a neogén mész-alkáli magmatizmus kialakulása. Az egységek 4 alegységekre oszlanak (Seghedi et al., 2004): Nyugati-alegység (Alcapa), Központi-alegység (Tisza, Alcapa), Dél-keletialegység és a Belső-alegység (az utóbbi kettő a Tisza lemezen helyezkedik el). Az Erdélyiszigethegység a Belső-alegységen fekszik. A magmák mész-alkáli tulajdonsága az asztenoszféra heterogén összetételéből, a szubdukció során bekerült üledékekből és fluidumokból (üledékek dehidratációja során keletkezik) ered. A Belső-alegységen belül két típusú magmát különböztetünk meg, a mész-alkáli és a belőle kialakuló adakitos jellegűt, amely a tektonikai egységekre ható extenziós, forgó és transztenziós erők hatására alakult ki. A mész-alkáli magmák a kéregnek a nyomáscsökkenésre való válasza során keletkeznek, az adakitos jellegű magmák pedig fluidumok hatására alakulnak ki. Ezek a kőzettípusok képezik az Erdélyi-szigethegység neogén magmatitjait. Az Érchegységben az vulkanizmus első jeleit az andezites összetételű piroklasztitok képezik, amelyek felváltva agyagos-márnákkal egy badeni korú vulkáni-üledékes formációt - 12 -
képeznek. Ezeket az összleteket északra a Stogului-pataktól és keletre, a Măcris-Voia-patak forrása környékén találjuk. Az agyagos rétegekben esetenként Spiratella leleteket figyelhetünk meg (Cioflica et al., 1966). A régióra jellemző a nagy kiterjedésű úgy effúzív, mint intrúzív andezites magmatizmus, amelyhez magasfokú ércesedés kötődik. A Zarándi régióban a piroxén-andezites és a bazaltandezites összetételek, a brád-nagyági régióban az amfibol és piroxén tartalmú andezitek, míg a verespataki régióban dacitok, riodacitok és amfibol tartalmú andezitek dominálnak. A neogén vulkanizmus befejezéseként a Detunáták és az Arany-hegy kőzetösszetételében a shoshonitos és alkáli jellegű bazaltos-andezitek jelennek meg. A Erdélyi-Szigethegység vulkanizmusára vonatkozó koradatokat Roşu et al. (2004) összegzi, így elmondható (3. ábra): (1) az első fázisban 13-15 millió éve a zarándi és a verespataki régiókat jellemzi vulkáni aktivitás, (2) a 11-13 millió éves időközben a Brád-Nagyág-Zalatna-Déva régiót érinti intenzív vulkanizmus, (3) 7-11 millió éves időközt egy visszafogott vulkáni működés brádi és verespataki központokkal je-
3. ábra: Az Erdélyi-Szigethegység neogén magmatizmusának koradatai (Roşu et al, 2004).
lentkezik, (4) egy hosszú, vulkánilag inaktív periódus után a szigethegységi vulkanizmus utolsó működését az Aranyi-hegy 1.6 millió éves kora jelzi. Felsőcsertésen a magmatizmus több andezit intrúzió által nyílvánul meg (Priocopie et al., 2004). Az első fázist a hondoli és a Grozii-dombi andezit testeknek a benyomulása képezi. - 13 -
A Hondol környékére benyomuló intrúzió áttörte az ofiolitos aljzatot, és utána tovább haladt felfele a kréta, majd a neogén üledékben. Ezeket az üledékeket felemelte, részben breccsásította. Ezekbe a breccsákban a hidrotermás folyamatok során Au-Ag gazdag ásványtársulás csapódik ki két fő repedésrendszer mentén. Ezeknek a teléreknek ÉNy-DK, illetve ÉK-DNy csapásiránya van. A Grozii-domb esetében ugyanezek a folyamatok játszódtak le, azzal a különbséggel, hogy a magmás testnek a lehűlése hamarabb ment végbe, ezt bizonyítja az intrúziónak a zsugorodása az üledékes kőzet kontaktusánál. Felsőcsertés területén a második fázist a Bojága-szubvulkán benyomulása képezi, amely az anyakőzet magas fokú átalakulását vonta maga után. A kréta üledékes öszlet, melynek a homokkövek és márgák egy merevebb szerkezetet nyújtottak, breccsásodott. Ezzel ellentétben a neogén üledékes formáció sokkal rugalmasabb volt, képlékenységének jelei szépen megfigyelhetőek (Pricopie et al., 2004). A szubvulkán benyomulása az andezit testekben is breccsásodást idézett elő. A Bojága andezitből kihűlés során fluidumok szabadultak fel amelyek hidrotermásan breccsásították a kőzeteket vagy a benyomulás során keletkezett repedésrendszereket tovább fejlesztették. Ezek a telérek létrejöttek úgy az andezit testekben, mint az üledékes kőzetekben és ehhez a fluidum transzporthoz kapcsolódik Felsőcsertés vidékének aranydúsulása. A kiáramló oldatok átjárták a környező andezit testeket, üledékes összleteket és az aranynak a litológiai fáciestől függően különböző megjelenési formái jelentek meg. Mindezek mellett az elsődleges litológiákban magas fokú hidrotermás mállást figyelhetünk meg.
3. Érckutatás története és gazdaságföldtani szempontok Az Erdélyi-szigethegység déli részén található Európának úgy középkori, mint jelenlegi leggazdagabb nemesfém-bányavidéke, az Aranynégyszög. A térségben főképpen aranyat bányásztak, de jelentős mennyiségben termeltek ki ezüstöt és rezet is. A fontosabb bányák egy szabálytalan négyszögben helyezkednek el (Offenbánya, Zalatna, Nagyág, Brád csúcsokkal), innen kapta nevét e lelőhelyek együttese. A kitermelése már a rómaiak előtt megkezdődött, a dákok idejében. Később amikor a rómaiak elfoglalták Dáciát, kűlszíni bányákban és felszínközeli tárnákban folytatták a kitermelést. Rabszolgák ezreit dolgoztatták. A bányászat folytonos volt amikor az Érchegység Magyarországhoz tartozott és a mohácsi vész után is az erdélyi fejedelemség ideje alatt. A Felsőcsertés közeli, nagyági teléreket 1742-től kezdték el bányászni. Itt az arany különböző tellúridokkal alkotott vegyületei addig nem ismert ércet alkotott. Leggya- 14 -
koribb megjelenésű ércásványok közé a nagyágit és a szilvanit tartozott, amelyeknek Nagyág a típuslelőhelyük (másik 7 ásványfajjal együtt; Papp, 2004). Később a Monarchia ideje alatt is folyt az Aranynégyszög kiaknázása. A legnagyobb termésarany leletre a brádi Ruda-FelsőLunkoj községek részében bukkantak rá 1891 novemberében, 57,726 kg-os volt. A monarchiabeli bányászat 1918-ig tartott. 1950-től a napjainkig, a román szocialista állami vállalatok által újra fellendült a kitermelés, új telepeket fedeztek fel. A napjainkban az arany árának emelkedése az eddig felhagyott telepeknek gazdaságos bányászatát erdeményezheti, az új technologiák alkalmazásával nyereségesen fémeket vonhatnak ki és az Érchegység Európa leggazdagabb aranylelőhelyét képezheti. Jelenleg három nagyobb, világszinten kiemelkedő aranyérctelep van részletes feltárás alatt (4. ábra), műrevalósági tanulmányuk és engedélyeztetésük folyamatban van. A verespataki epitermás ércesedés (Gabriel Resources, 2009) 350 millió tonna érckőzetet tartalmaz, amelynek átlagos aranytartalma 1,3 g/t (14,6 millió uncia arany). Az Érchegység egy másik pontjában, Rovinán egy porfíros arany/réz ércesedés (Carpathian Gold Inc., 2009) 193,1 millió tonna ércet tartalmaz, melyből átlagosan 0,82 g/t arany ekvivalens nyerhető ki (5 millió uncia arany ekvivalens fém). A harmadik, a kutatásunk tárgyát képező epitermás érctelep, Felsőcsertésen körvonalazódott (European Goldfields Ltd, 2009), melynek ércmennyisége 46,9 millió tonna, 1,6 g/t átlagos aranytartalommal (2,4 millió uncia arany) és 11,5 g/t átlagos ezüstartalommal (17,3 millió uncia ezüst).
4.ábra: A világ fontosabb epitermás aranyérctelepeinek gazdaságosságát ábrázoló diagram (Hedenquist, 2000 alapján). Az érctelepek gazdaságossága (összfémtartalma) az aranytartalom és a telep mérete (tonnában) együttes változásától függ. Az Érchegység három feltárás alatt levő érctelepe világszinten is gazdaságosan viszonyulnak. Rövidítések: Cs-Felsőcsertés, Rov-Rovina, Vp-Verespatak, Ya-Yanacocha, Peru, Ch-Chelopech, Bulgaria, etc.
- 15 -
Felsőcsertés vidékén a kitermelés legelőször a Hondol-Károly részen a XVII-ik században kezdődött. A Koranda kűlszíni fejtést az ólom-cink-érc kitermelésére nyitotta a Minvest román állami bányavállalat. Emiatt a meddőhányók még jelenleg is nagy aranytartalommal rendelkeznek. Jelen pillanatban a Felsőcsertési-térség a DevaGold SA (80% European Goldfields, 20% Minvest) koncessziós területét képezi. A műrevalósági tanulmány (fezabilitás) elkészült (1. táblázat, 5. ábra), amelyben a cég 16 év bánya-élettartammal számol, így az első 11.5 évben a primér érc bányászatával (32.8 Mt), és az utolsó 4.5 évben pedig a másodlagos (korábbi meddőhányók, ülepitők, össz. 14.1 Mt) ércek kitermelésével számol. A műrevalósági tanulmány kohászatilag fontos tényezője az arany átlagos kinyerési együtthatója, amely az érctelepre, az arany esetében, átlagosan 81%. Ez az együttható az aranynak a megjelenési formájától (termésarany, szulfidokba beépülve, tellúridokban) függ. Ez az ércásványtani szempont kutatásunk egyik fontos célja. A cég átlagosan évi 155000 uncia arany termeléssel számol (első években a dúsabb részeket célozza meg). Egy uncia arany kitermelésére 370 USA dollárt fordítanának, jelenlegi 950 dollár/uncia körüli árnál ez gazdaságosnak mondható.
Érctartalék 2 g/t Au, 11.4 g/t Ag Bányaművelésre javasolt ércmennyiség és 1-11.5 év 32.8 Mt 11.5-16 év 14,1 Mt 0.64 g/t Au, 11.7 g/t Ag a javasolt bánya-élettartam 1-16 év 46.9 Mt 1.6 g/t Au, 11,5 g/t Ag Fejtés gazdaságossági aránya (érc/meddő) 3.1 Évi érckitermelés átlaga 3 Mt Az arany átlagos kinyerési együtthatója (kohászati tényező) 81% Az ezüst átlagos kinyerési együtthatója (kohászati tényező) 74% Fémtermelés 1-3 év 1-11.5 év Átlagos arany termelés, uncia/év 172000 155000 Átlagos ezüst termelés, uncia/év 720000 816000 Költségek millió Euro millió Euro Tervezett összbefektetés Indulási Fenntartási 133.4 47.4 Kitermelt fémre arányositott költségek 370 $/uncia Au ekv.
1. táblázat: Felsőcsertés műrevalósági tanulmányának adatait tartalmazó táblázat (European Goldfields, 2009 alapján).
- 16 -
5. ábra: A felsőcsertési bányaterv domborzatmodellen való ábrázolása (European Goldfields, 2009). A kép északra néz, megnevezések: CIL TMF - cianidos zagytározó, Flotation TMF – flotációs zagytározó, Dam embankments – völgygátak, Plant site – kohászati üzem, Opet pit – kűlszíni bánya, Dumps – meddőhányók.
4. Az alkalmazott kutatási módszerek Dolgozatunk célja az arany-kicsapódási folyamatok tanulmányozása a felsőcsertési ércesedés területén. Mindez több lépés eredményeként vált teljessé: A munkánk a szakirodalom áttekintésével kezdődött, mely a környékhez kapcsolódó geológiai leírások, az érctelepröl írt dolgozatok, térképek, szelvények és a geológiai folyamatokat leíró irodalom áttanulmányozását foglalja magába. Terepbejárásunk két szakaszban törtent. Először a környék regionális viszonyait jártuk be, GPS-es helymeghatározással mintákat, szerkezeti méréseket és földtani megfigyeléseket gyűjtöttünk. Másodszor a European Goldfields kutatóvállalat segítségével két, az érctelepet egészében jellemző fúrómagot vizsgáltuk meg. Megfigyeléseink a kőzet litológiai, szöveti, - 17 -
mállási és ércásványtani tulajdonságaira irányultak. Ugyanakkor a korandai felszíni kűlfejtőt is átvizsgáltuk, a különböző litológiák kontaktusait, szerkezet-földtani elemeit és mállás típusait figyeltük meg. A terepbejárás után a minták feldolgozására, vékonycsiszolatok és ércminták elemzésére került sor. Munkánk a térképek elkészítését és a szerkezet-földtani mérések összegzését is magába foglalta. Végezetűl, a kapott eredmények értelmezésére, a következtetések levonására és azok írásba foglalására kerűlt sor.
5. Az ércesedés morfológiájára vonatkozó, petrográfiai és szerkezet-földtani megfigyelések 5.1 Az ércesedés kiterjedése A felsőcsertési érctelep ásványtani, geokémiai és érckutatási eredmények alapján négy részre osztható fel (DevaGold.SA, 2009): (1) Keleti-rész, amely magába foglalja a Groziidombot, (2) Átmeneti-rész, mely Koranda külfejtő és a Grozii-domb között helyezkedik el, (3) Központi-rész Koranda vidékén és a (4) Nyugati-rész amely Hondol területén található.
6. ábra: A bányaterv keleti- és átmeneti-részének a keresztszelvénye, feltüntetve a kutatóforrások eredményeivel és a modellezett geológia (DevaGold SA tanulmány alapján készült, a nyomvonala a 9. ábrán van feltüntetve).
- 18 -
A Keleti- és Átmeneti-részek litológiájinak a főbb összetevői a Grozii-domb típusú andezit és a tőle nyugatra elhelyezkedő neogén és kréta üledékek (6. ábra, lásd Függelék). Az andezit benyomulás az üledékes kőzetekben kontakt-breccsák képződését eredményezte. Megfigyelhető az üledékes kőzetek felboltozódása és az andezit apofízák, lencsék vagy lenyírt kőzet andezittömbök megjelenése a kréta és neogén összletekben. Az uralkodó mállás-típus a Keleti-részben az agyagosodás (58%) és kovásodás, az Átmeneti-részben pedig kovásodás (69%) és az agyagosodás dominál. A Központi-rész litológiájának főbb alkotó részeit a kréta-üledékes kőzetek és az alá benyomuló Bojága-szubvulkán képezi (7. ábra, lásd Függelék). A központi-zóna keleti oldalát Grozii-domb típusú andezites lencséket tartalmazó neogén üledék képezi, nyugati oldalát pedig hondoli andezit apofíziseket tartalmazó neogén-üledékes kőzetek uralják. A főbb mállási típusok amelyek megjelennek, a kovásodás (73%) és az agyagosodás.
7. ábra: A bányaterv központi-részének a keresztszelvénye, feltüntetve a kutatóforrások eredményeivel és a modellezett geológia (DevaGold SA tanulmány alapján készült, a nyomvonala a 9. ábrán van feltüntetve).
A Nyugati-részt a Hondol típusú andezit uralja, amelyhez kapcsolódóan nyírásos zónákat láthatunk (8. ábra, lásd Függelék). Ezekben a nyírásos területekben neogén-, kréta-korú összleteket és Hondol típusú andezit apofíziseket figyelhetünk meg. A zóna keleti oldalát a Bojága-intrúzió képezi, amelyet egy erodált kréta-korú üledékes kőzet takar.
- 19 -
8. ábra: A bányaterv nyugati-részének a keresztszelvénye, feltüntetve a kutatóforrások eredményeivel és a modellezett geológia (DevaGold SA tanulmány alapján készült, a nyomvonala a 9. ábrán van feltüntetve).
5.2 Petrográfiai megfigyelések, a minták begyűjtése Terepi megfigyeléseink során a különböző litológiákra jellemző mállási és érckivállási folyamatok megfigyelésére törekedtünk, úgy felszíni feltárásokban mint a DevaGold SA által rendelkezésünkre bocsájtott furómagraktárban. A minták begyűjtése kizárólagosan a furómagokból történt, a felszíni oxidálási folyamatok elkerülése végett. Megfigyeléseinket a 2. táblázat, a minták leírását a 3. táblázat, a megfigyelési pontok térképi ábrázolását a 9. ábra és terepi megfigyeléseinket reprezentáló fotók a Függelékben találhatóak.
- 20 -
- 21 -
Bojcai-szoros Koranda Koranda Koranda
Koranda Koranda Koranda
Koranda Koranda Koranda
Koranda
Koranda Koranda Hondol
KZS006 KZS014 KZS015 KZS015
KZS016 KZS017 KZS018
KZS019 KZS020 KZS021
KZS022
KZS023 KZS024 KZS025
5098958 5094722 5095045 5095045
5087913 5091301 5096951 5096588 mészkő mállott andezit homokkő homokkő
vastag pados homokkő bazaltos piroklasztit riolit bazaltos párnaláva
Litológia
655606 5094834 agyagpala, homokkő 655645 5094897 andezit intrúzió, agyagpala 655012 5095157 andezit
655532 5094765 agyagpala, homokkő
655367 5094786 andezit intrúzió 655365 5094775 üledék, agyagpala 655403 5094623 kavicsos összlet
655336 5094969 polimiktikus breccsa 655406 5094838 andezit intrúzió 655388 5094804 monomiktikus breccsa
645066 656192 655601 655601
643705 645019 646749 646803
Kelet Észak 655849 5094245
Koordináták
vetők repedés vetőrendszer vetőrendszer
rétegzettség
agyagosodás, kloritosodás
agyagosodás
vetők kontaktus
rétegzettség
kontaktus rétegzettség rétegzettség
60 50
69
55 40 30
45
20 60 60 68
20
187 338
210
270 315 170
324
228 240 190 192
175
Szerkezeti elem Dőlés Dőlés Tipusa szög irány
kovásodás, karbonátosodás telérek agyagosodás repedés kovásodás
agyagosodás kovásodás, kloritosodás kovásodás, kloritosodás
Mállás
2. táblázat: A terepi megfigyeléseket és szerkezeti méréseket tartalmazó táblázat.
Solymos Kiskadága Krecsunyest Krecsunyest
KZS002 KZS003 KZS004 KZS005
Megfigyelési pont Helység KZS001 Kis-Boksa
Grafitos agyagpala, kréta-korú üledék Kontaktzóna Hondoli andezit
Grafitos agyagpala, kréta-korú üledék
Stramberg típusú mészkő, vetők, vetőbreccsák Felszíni repedés limonit kivállással Neogén homokkő Neogén homokkő Andezit klasztokat és kréta üledéket tartalmazó breccsák Hülési repdések Hidrotermás breccsa Kréta üledékbe nyomult andezit intrúzió, kontaktus Kréta-korú üledék Neogén-korú kavicsos összlet
Megjegyzések Kilátó a korandai kűlfejtőre Solymos utáni vasuti átjárónál találtuk meg a dévai rétegeket Erőssen mállottak hidroterm. Késő-jurai kőzetek
- 22 -
Minta szám
Fúrás
KZS7
CJD001
Érc zóna Átmeneti326-327 Bojága andezit rész
KZS8
CJD001
Átmeneti342-343 Bojága andezit rész
KZS9
CJD001
KZS10 CJD001
Méter
Litológia
Grozii-domb 164-165 andezit Grozii-domb 168-169 andezit
Keleti-rész Keleti-rész
KZS12 CJD001
Grozii-domb Keleti-rész 169-170 andezit Kréta üledékes kőzet, fekete Keleti-rész 230-231 agyagos pala
KZS13 CJD001
245-246 Kréta homokkő Keleti-rész
KZS11 CJD001
KZS14 CJSD284 40-41 KZS26 CJSD284 48-49
Mikroszkópos megfigyelések Az ércmikroszkópos csiszolatok rossz minősége miatt, nem állt módunkba azok megfigyelése. Porfíros szövet. Amfibol fenokristályok, melyek mállástermékei a kloritok, opak ásványok (~5%).Földpát fenokristályok, melyek mállástermékei: karbonátok, csillámok. Főbb mállások: agyagos, propilites. Fenokristályként megjelenik a kvarc. Porfíros szövet. A bojágai andezitnél nagyobb tomegü opak ásványt tartalmaz (~20%). A földpát fenokristályok agyagosodása domináns, propilitesedést ritkábban észleltünk. Az amfibolok mállástermékei nagy tömegben és jól megfigyelhetőek, sok opak ásvány alakul ki a Fe-gazdag primér fázisok rovására. Az ércmikroszkópos csiszolatok rossz minősége miatt, nem állt módunkba azok megfigyelése. Porfíros szövet. Főbb mállás a kovásodás és agyagosodás. Sok kvarcot tartalmaz, melyben fluid- és kristály zárványokat figyeltünk meg. Az amfibolok mállásaként sok az opak ásvány. Szemcsés, granuláris szövet. Kovásodást figyeltünk meg, kvarcos érkitöltések és szerves anyagok tömege látható. Szemcsés, granuláris szövet. Kovásodást itt is megfigyeltünk, a szerves anyagok tömegesen jelen vannak, és opak ásványok észlelhetőek szöveti kapcsolatban velük. A kvarcos érkitöltések itt is megjelennek.
Porfíros szövet. A főbb mállások itt is az agyagosodás és a kloritosodás. Nagy tomegű opak ásványt figyeltünk meg. Az amfibol és földpát ásványoknak csak a kontürje figyelhető Hondol andezit Nyugati-rész meg. Az ércmikroszkópos csiszolatok rossz minősége miatt, nem Hondol andezit Nyugati-rész állt módunkba azok megfigyelése.
3. táblázat: Vizsgálatokban felhasznált, a furómagokból származó minták leírását tartalmazó összesítés.
5.3. Szerkezet-földtani megfigyelések A szerkezet-földtani mérések sztereografikus projekcióját a 10. ábra tartalmazza. Méréseink, egyrészt az üledékes kőzetek rétegdőléseinek eloszlására, másrészt a Koranda kűlszíni fejtő által feltárt ércesedésben található vetők, telérek és törések dőlésirányainak a meghatározására irányultak. Megfigyeléseink alapján a ércesedés és magmás intrúziók által nem érintett kréta-üledékes kőzetek 175/20 dőlésiránnyal rendelkeznek (10A. ábra). Ezek a dőlésirányok felsőcsertési érctelepen belül a különböző intrúziók és breccsásodás hatására felboltozódást (210/69) és kifordulást mutatnak (315/40). A ércesedést érintő törések és vetők meredek dőlésszögüek és többségében K-Ny és ÉNy-DK csapásirányt mutatnak (10B. ábra), melyek a korábbi irodalmi leirásokkal megegyeznek (Pricopie et al., 2004).
- 23 -
A)
N
B)
Key
Key Lower Hemisphere Wulff (Equal Angle) Data Plotted as Planes Total Number of Points = 5
N
Lower Hemisphere Wulff (Equal Angle) Data Plotted as Planes Total Number of Points = 4
10. ábra: A korandai kűlszíni fejtésben végzett szerkezet-földtani mérések sztereografikus összesítése (Stereonet software, Wulff projekció alsó félteke ábrázolásával) : A) vetők és telérek. B) kréta rétegek rétegdőlése.
6. Diszkusszió 6.1. Az érctelep metallurgiai jellemzése A műrevalósági tanulmány alapján ismert, hogy a felsőcsertési érctelep felosztása egyrészt az Au, Ag, Pb, Zn, Cd, Te mennyiségi eloszlásán, másrészt a Au-Ag, Au-As, Ag-Te, Te-As korelációs viszonyán és az arany ércásványok paragenézisén alapult (European Goldfields, 2009). A 4. táblázat a főbb elemeloszlások összesítését tartalmazza. Az arany és ezüst tartalom meghatározása a furási erdemények összesítéséből származik és standard-ipari tömegspektroszkópos módszerrel lett meghatározva (European Goldfields, 2009). A tellúr és arzén tartalmat a metallurgiai tesztekből ICP-MS (plazma indukciós és tömegspektroszkópos módszer) eljárással mérték.
- 24 -
Zónák/ Főbb Anyakőzet arany ércásványok 85% Nyugati-rész Andezit Kréta üledék 3% Neogén Termésarany, 7% üledék arzén tartalmú Polimiktikus pirit 5% breccsák Központi-rész
Andezit
Kréta üledék Tellúridok és arzén tartalmú Neogén üledék pirit Polimiktikus breccsák Átmeneti-rész
Andezit
Kréta üledék Arzén tartalmú Neogén pirit és üledék tellúridok Polimiktikus breccsák Keleti-rész Andezit Kréta üledék Neogén Arzén tartalmú üledék pirit Polimiktikus breccsák
Au
Ag
Te
As
S
(ppm)
(ppm)
(ppm)
(ppm)
(%)
1,70
11,60
3,23
434
3,7
1,71
21
25,40
232
4,4
2,14
13,30
14,50
576
4,8
2,26
5,50
3,35
1052
3,87
22% 39% 17% 22% 14% 48% 10% 28% 50% 13% 22% 15%
4.táblázat: Az érctelepben megjelenő kémiai elemek gyakoriságát összesítő táblázat (European Goldfields, 2009).
6.2. Aranykicsapódási folyamatokra utaló szöveti bélyegek Megfigyeléseink olyan jellegzetes szövetek tanulmányozását ölelte fel, amelyek a hidrotermás folyamatok során megvalósuló aranykicsapódási momentumokra utalhatnak. A következőkben ezek leírását és magyarázatát közöljük. 6.2.1. A Fe-gazdag ásványfázisok róvására létrejövő piritesedés és érckivállás Mikroszkópi megfigyeléseink során úgy a Bojága-, mint a Grozii- és a Hondol-andezitből származó minták nagyon gyakran a kőzetben jelenlévő primér vasgazdag fenokristályok róvására (hasadások mentén, annak szegélyén vagy felületén) jelenik meg a pirit (11. ábra, A-E). Ez a folyamat a kőzet és a hidrotermás oldat közti kölcsönhatás miatt jött létre. Epitermás oldatokban az Au leggyakoribb liganduma a H2S, a felsőcsertési érctelep esetén erre a viszonylag magas - 25 -
A.
1 mm
B.
1 mm
C.
1 mm
D.
1 mm
E.
1 mm
F.
1 mm
11. ábra: A begyűjtött mintákról készített mikroszkópos felvételek (+N). A.) KZS008-as minta, karbonátosodott földpát és teljes egészében szulfidok által helyettesített vasgazdag ásványfázis (amfibol). B.) KZS011 minta, vasgazdag ásványfázis (amfibol) , kialakuló opak ásványok, C.) KZS008 minta, vasgazdag ásványfázis (amfibol) , kialakuló opak ásványok, D.) KZS014 minta , az amfibol hasadása róvására kialakuló szulfidok, E.) KZS014 minta, az biotit hasadása róvására kialakuló szulfidok, F.) KZS012 minta, szerves anyagok kontaktusán kialakuló szulfidásványok.
- 26 -
Au/Ag arány (1/2 - 1/10, European Goldfields, 2009) és az oldatok viszonylagos alacsony sótartalma (Gál et al., 2009) is utal. Az oldat és a kőzet közötti kölcsönhatás eredményeként a vasgazdag ásványfázisok megkötik a ként és pirit alakul ki. A kéntartalom csökkenése az oldatban az arany kicsapódásához vezet az alábbi reakciók által:
Ugyanakkor, az oldat oxidálása következtében a hidrotermás fluidumban szállított arzén is megkötődhet a kialakuló piritben, arzén tartalmú pirit szerkezetet hozva létre:
6.2.2. Az oldatok felforrására és a hirtelen nyomás-változásra utaló lemezes szövetek és breccsás szerkezetek Az epitermás telepek esetén az oldat felforrására utaló tipikus jelek a lemezes és leveles kifejlődésű karbonátok és szulfátok megjelenése. Erre utal számos makroszkóposan megfigyelt szövettipus is (12. ábra). Másrészt, az oldat felforrásával is járó, hirtelen nyomásváltozást jelző folyamatok a breccsás szerkezetek megjelenése. A felsőcsertési érctelep esetén ezek a breccsás szerkezetek mindig magas aranytartalommal (gyakran nagyobb mint 100 ppm Au) korrelálhatóak. Az oldatok felforrása és/vagy hirtelen nyomáscsökkenése szintén az arany kiválásának kedvez, ez gyakran termésarany vagy elektrum formájában történik. Az oldat felforrásakor a könnyenillók (H2S, CO2) gyorsan eltávoznak a rendszerből, így az oldat telítetté vállik aranyban és az oldat pH tartalma is csökken, mindkettő az arany oldhatóságát csökkentve (13. ábra). 6.2.3. Az üledékes kőzetekben található szerves anyag kontaktusán megjelenő piritesedés és érckivállás A felsőcsertési érctelep esetén a kréta üledékes kőzetek magas szerves anyag tartalommal rendelkeznek. Ez a szerves anyag tartalom, az oldatokkal való reakciójaképpen, a hidrotermás oldatok hirtelen redukálásához vezet. Ez a folyamat a kohászatban is nagyon jól ismert és szintén az arany kicsapódásának kedvez (12. és 13. ábra).
- 27 -
A.
B.
2 cm
1 cm
C.
D. Au
0.5 cm
F.
E. Au
1 cm
Bx
1 cm
12. ábra: Makroszkópos felvételek tipusos szöveti/szerkezeti bélyegekre. A.) KZS019 megfigyelési pont, levéllemezes kifejlődésű barit, B.) KZS013 megálló, kováson átalakult lemezes kalcit, C.) termésarany kivállás enyhén breccsásodott repedés mentén, D.) monomiktikus breccsa, karbonátos mátrixkitöltéssel, E.) F-CJD001, 282-283 méter, polimiktikus breccsa, F.) F-CJSD284, KZS026 minta, finomszemcsés, piritgazdag breccsa termésarannyal.
6.3. Az arzén tartalmú pirit jelentősége K. Kouzmanov közlése alapján (14. ábra) a felsőcsertési kréta üledékekből származó piritek elektron-mikroszkópos visszaszórt képelemzése és analízise (SIMS, EMPA) a minták zónásságára utalnak. Az arzén tartalmú piritben a S- izovalens helyetesitőjeként a As-, Se-, Te- és Sb- jelenhet meg (néhány tömegszázalékos mennyiségben), míg a Fe2+ izovalens helyetesitőjeként a Co2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+, Hg2+ és Pb2+ valamint heterovalens helyetesitőjeként a Cu+, Au+,3+, Ag+, Bi+, Tl+, As3+ és Ru4+ figyelhető meg (egy tömegszázalék alatti mennyiségekben) (Deditius et - 28 -
-30
100 ppb
1 ppb
Semlegesítés
-36
AuC
l 2-
Redukálás
-33
Hematit
Oxidálás
Log fO2
-39 Savasodás -42 1 ppb -45
10 ppb 100 ppb
Pirit
-48
Magnetit HS) 2 Au(
-51
2
-
Pirrhotin
4
6 pH
8
10
12
13. ábra: Log fO2 vs. pH diagram, arany oldhatósági kontűrök Au(HS)2 és AuCl2 ligandumok esetén, különböző Fe-szulfidok és –oxidok stabilistási mezejében (Robb, 2005).
al., 2008, Márton, 2009). Az arzéntartalmú piritnek, illetve az érctelep pontos ércásványtani feltérképezésének az érckutatásban hármas jelentősége van (Márton, 2009): 1.) Ércgenetikai szempontok: az arany ércesedés termodinamikai körülményei a FeAu-As-Sb-Hg-Ag-S-O-H-Cl rendszerben modellezhetőek és a különböző elemek és azok vegyületeinek stabilitása egy jól meghatározott oxigén és kénfugacítási tartományt szab meg az arany – telítetlen oldatokból való – kicsapódásának. 2.) Az aranyérc kohászata szempontjából nagyon fontos az ásványparagenézis pontos ismerete és az arany megjelenési formája. A pirit kristályos szerkezetében rejtett arany kinyerése speciális (nagy hőmérsékleten való oxidálás) feldolgozást igényel, amelynek tényezői más elemtartalom (pl. arzén) függvényében változhatnak. 3.) Az aranyércesedéssel járó, a pirit kristályos szerkezetében rejtett, kísérő elemek (pl. arzén, higany, cink) fokozott környezetvédelmi figyelmet igényelnek a feldolgozás és kinyerés során.
- 29 -
14. ábra: A felsőcsertési ércesedésből származó zónás szemcse elektronmikroszkópos térképe, a WDS detektorok által térképezett As, S és Se eloszlása (K. Kouzmanov szóbeli közlése alapján).
7. Következtetések Dolgozatunk, az Erdélyi-szigethegység déli részén található, gazdaságilag is nagyon jelentős (46,9 millió tonna, 1,6 g/t átlagos aranytartalommal és 11,5 g/t átlagos ezüstartalommal) felsőcsertési aranyérctelep geológiai, érckutatási, metallurgiai és geokémiai vonatkozásait tárgyalja. A felsőcsertési érctelep ásványtani, geokémiai és érckutatási eredmények alapján négy részre osztható fel, jól meghatározott aranyércásványtani jellegekkel. Az Au termésarany, tellúridok vagy az arzén tartalmú pirit kristályos szerkezetében jelenthet meg. Megfigyeléseink olyan jellegzetes szövetek tanulmányozását ölelte fel, amelyek a hidrotermás rendszer során - 30 -
megvalósuló effektív aranykicsapódásra utalnak. A következő folyamatok által jelenhetnek meg: (1) a Fe-gazdag ásványfázisok róvására létrejövő piritesedés és érckivállás, (2) az oldatok felforrása és a hirtelen nyomásváltozásra történő lemezes szövet, breccsás szerkezet és aranykicsapódás, (3) üledékes kőzetekben található szerves anyag kontaktusán megjelenő piritesedés és érckivállás. Az arany és arzéntartalmú pirit felismerése és genetikájának pontos ismerete kohászati, ércgenetikai és környezetvédelmi tanulságokkal szolgálhat.
8. Köszönetnyilvánítás Köszönetet mondok Dr. Márton Istvánnak, “Mackónak”, témavezetőmnek, aki lehetővé tette dolgozatom terepi és labor részének a sikeres teljesítését, hogy mérhetetlen türelmével és önzetlen támogatásával járult hozzá szakmai fejlődésemhez . Köszönetet mondok Dr. Forray Ferencnek, témavezetőmnek, hogy lehetőséget biztosított és vállalta dolgozatom vezetését. Köszönettel tartozom a DevaGold SA. felsőcsertési kutatóvállalat szakembereinek akik lehetőséget adtak a bánya és a fúrómagraktárak áttekintésére, főleg Gabriela Benanak, aki a terep során fáradhatatlanul “öntötte” belém az információkat. Köszönetet mondok Gál Ágnes tanársegédnek, hogy a vékonycsiszolatokat rövid időn belül elkészítette és, hogy szakmai irodalommal látott el. Hálás vagyok szüleimnek, hogy anyagi támogatásukkal mellettem álltak, barátnőmnek a mindennapi bátorító szavakért, és nem utolsó sorban, köszönöm barátaimnak akik úgy anyagilag, mint lelkileg mellettem voltak és segítettek e dolgozat sikeres elkészülésében.
9. Könyvészet Ageneau, M., Mastrodicasa, L., Márton, I. (2006): Magmatism and metallogeny of the CertejSăcărâmb District, Apuseni Mts. in: Kuzmanov, K. és Márton, I., Ore geology field trip Romania (kirandulásvezető), VI-1 – VI-5. Cioflică, G. (1966): Contribuţii la cunoaşterea produselor vulcanice neogenedon regiunea BăiţaSăcărîmb, Munţii Metaliferi, Studii şi cercetări geologice, 13/1, 77-92. Cotta, B. v. (1861): Über die Erzlagerstätten von Nagyág in Siebenbürgen, Freiberger berg- u. hüttenmänn. Ztg., 189-190. Deditius, A.P., Utsunomiza, S, Renock, D., Ewing, R.C., Ramana, C.V., Becker, U., Kesler, S.E. (2008): A proposed new type of arsenian pyrite: Composition nanostructure and geological - 31 -
significance, Geochimica et Cosmochimica Acta, 72, 2919-2933. Gál, Á. (1996): Mineralogia şi petrologia zăcământului Coranda, Szakdolgozat, Babeş-Bolyai Tudományegyetem, Kolozsvár, 62. Gál, Á., Molnár, F., Szakács, A., Weiszburg, G.T (2009) A korandai érctelep (Erdélyi Szigethegység) fluidzárványainak és hidrotermás átalakulásainak vizsgálata, A XI. Bányászati, Kohászati és Földtani Konferencia kivonatkötete, 139-141. Ghiţulescu, T.P., Socolescu, M., Giuşca, D. (1941): Etudes et miniere et geologique des Montes Metaliferes, Comptes rendus de l’Instiut Geol., Vol. XXII., 74-92. Grimm, J.(1857): Zur kenntniss der geologischen und bergbaulichen Verhältnisse des Bergwerkes Nagyág, Jahrh. d. k. k. geol. R.-A., VIII., 700-721. Hedenquist, J. (2000): Exploration for Epithermal Gold Deposits, SEG Reviews, vol 13., 221241 Hingenau, F. v. O. (1856): Über die geol. Verhältnisse von Nagyág in Siebenbürgen. Tageblattund der 32 Vers. deutscher Ärzte und Naturforsche in Wien, p. 50. Hung, B.V (1984): Studiul mineralogic şi petrografic al zăcămîntului Coranda-Băiaga-Hondol, Szakdolgozat, Babeş-Bolyai Tudományegyetem, Kolozsvár, 66. Iancovici, V. (1986): Geologia Munţilor Apueseni, Editura Academica, RSR. Inkey, B. (1879): A boicai érctelérek mellékőzetéröl (egy tábla). Földtani közlöny, IX., p. 365. Linzer, H.G., Frisch, W., Zweigel, P., Girbacea, R., Hann, H.P., Moser, F., (1997): Kinematic evolution of the Romanian Carpathians, Tectonophysics, 297, 133–156. Lupu, M., Kräutner, H.G., Ţicleanu, N., Boştinescu, S., Kräutner, F., Horváth, A.R., Nicolae, I.,, (1982): Harta geologică, scara: 1:5000, 89A Geoagiu, 89B Deva, Institutul de Geologie şi Geofizica. Márton, I. (2009): A “láthatatlan arany”, A XI. Bányászati, Kohászati és Földtani Konferencia kivonatkötete, 163-164. Neubauer, F., Lips, A., Kouzmanov, K., Lexa, J., Ivăşcanu, P. (2005): Subduction, slab detachment and mineralization: The Neogene in the Apuseni Mountains and Carpathians, Ore Geology Reviews, 27, 13-44. Papp, G. (2004): A Kárpát-övezetben felfedezett ásványok, kőzetek és fosszilis gyanták története. Budapest: Magyar Természettudományi Múzeum, p. 204 . Papp, K. (1904): Alvácza és Kazanesd vidéke Hunyad vármegyében, U. o. p. 65. Pálfy. M. (1911): Az erdélyrészi Érchegység bányáinak földtani viszonyai és érctelérei (V.-XII. táblával), Budapest, Magyar Király Állami Földtani Intézet, p. 464. Petru, J. (1971): Studiul geologic al perimetrului Hondol cu referire specială la petrografia şi mineralogia acestei zone, Szakdolgozat, Babeş-Bolyai Tudományegyetem, Kolozsvár, 85. - 32 -
Primics, Gy. (1886): Vaskos quarcfélék előfordulása Tekerőn, Földtani közlöny, XVI., 308. Priocopie, M., Tuşa, L., Cristea, P., Căpraru, N., Márton, I.(2004): Geology of the Certej project and a new model foy high-grade gold mineralisation hosted within the Dealu Grozii-Hondol parameter (Certej deposit), IAGOD: Guidebook Series, 12, 105-110. Seghedi, I., Downes, H., Szakács, A., Mason P.R.D., Thirlwall, M.F., Roşu, E., Pécskay, Z., Márton, E., Panatoiu, C. (2004), Neogene–Quaternary magmatism and geodynamics in the Carpathian–Pannonian region: a synthesis, Lithos 72, 117–146. Semper, E. (1900): Beiträge zur Kenntnis der Goldlagerstätten des siebenb. Erzgebirges, Abhandl. d. kgl. Preuss. geol. Landesanstalt. Neue Folge, Heft 33. Berlin. Rădulescu, D.P. (1956): Oservaţiuni asupra structurii aparatului volcanic de la Săcărîmb, An. Univ. I. C. Parhon, 139-145. Robb, L. (2005): Introduction to ore-forming processes, Blackwell Science, p. 736. Roşu, E., Seghedi, I., Downes, H., Alderton, D. H. M., Szakács, A., Pécskay, Z., Panatoiu, C., Panatoi, C. E., Nedelcu, L. (2004): Extension-related Miocen calc-alkaline magmatism in the Apuseni Mountains, Romania: Origin of magmas, Schweizerische Mineralogische und Petrographische Mitteilungen 84, 153–172. Udubaşa, G., Istrate, G., Valureanu, M. (1980): Metallogenesis in the Coranda-Hondol area, Metaliferi Mountains (román nyelven, angol kivonattal). Dări de Seamă ale Şedinţelor Institutul de Geologie si Geofizica. 2. Zăcăminte, 67: 197-232. Varga, K. (1985): Stiudiul geologic, petrologic, geochimic şi microtectonic al zăcămîntului Băiaga-Coranda (jud. Hunedoara), Szakdolgozat, Babeş-Bolyai Tudományegyetem, Kolozsvár, 90. ***European Goldfields Ltd, 2009, Annual Report, www.egoldfields.com ***Gabriel Resources Inc, 2009, Annual Report, www.gabrielresources.com ***Carpathian Gold Inc, 2009, Annual Report, www.carpathiangold.com
- 33 -
10. Függelék
Korandai kűlszíni fejtő távlati képe. KZS001 megálló
Kréta-korú vastag pados homokkő, Dévai-rétegek Solymoson, KZS002 megálló
Jura-korú bazalt párnalávák, KZS005 megálló
- 34 -
A CJD001 furás, kréta üledék és a groziidombi andezit közti kontaktus.
Neogén üledékes kőzet, tipikus keresztrétegzettséggel, Koranda-külfejtő.
CJD001 furás, Bojága-andezit, agyagosodott
- 35 -
Kréta-korú üledék a Koranda-külfejtőben. Feketés agyagpalák és márga rétegek.
Agyagosan mállott harmadkorú riolitok Krecsunyesd mellől, KZS004 megálló.
Stramberg-mészkövek a Bojcai-szorosnál, KZS006 megálló.
- 36 -
