Új tudományos eredmények Polgári Márta 2009. szeptemberében nemzetközi, mangán ércesedésekkel kapcsolatos rövidkurzust rendezett Veszprémben, amelynek előadásait az Ore Geology Reviews 47. tematikus kötete publikálta. A kötet címe: Manganese Metallogenesis, amelynek Polgári Márta „managing” vendégszerkesztője volt, szerkesztőtársa Jens Gutzmer (Technical University, Freiberg). A kötet 8 tudományos cikket tartalmaz. Tartalom: Polgári, M., Gutzmer, J. (2012): Preface - Manganese metallogenesis Introduction to the special issue. Ore Geology Reviews, 47, 1-4. Maslennikov, V.V., Ayupova, N.R., Herrington, R.J., Danyushevskiy, L.V., Large, R.R. (2012): Ferruginous and manganiferous haloes around massive sulphide deposits of the Urals. Ore Geology Reviews, 47, 5-41. Brusnitsyn, A.I., Zhukov, I.G. (2012): Manganese deposits of the Devonian Magnitogorsk palaeovolcanic belt (Southern Urals, Russia). Ore Geology Reviews, 47, 42-58. Chisonga, B.C., Gutzmer, J., Beukes, N.J., Huizenga, J.M. (2012): Nature and origin of the protolith succession to the Paleoproterozoic Serra do Navio manganese deposit, Amapa Province, Brazil. Ore Geology Reviews, 47, 59-76. Haas, J. (2012): Influence of global, regional, and local factors on the genesis of the Jurassic manganese ore formation in the Transdanubian Range, Hungary. Ore Geology Reviews, 47, 77-86. Polgári, M., Hein, J.R., Vigh, T., Szabó-Drubina, M., Fórizs, I., Bíró, L., Müller, A., Tóth, A.L. (2012): Microbial processes and the origin of the Úrkút manganese deposit, Hungary. Ore Geology Reviews, 47, 87-109. Sinisi, R., Mameli, P., Mongelli, G., Oggiano, G. (2012): Different Mn-ores in a continental arc setting: Geochemical and mineralogical evidences from Tertiary deposits of Sardinia (Italy). Ore Geology Reviews, 47, 110-125. Chetty, D., Gutzmer, J. (2012): REE redistribution during hydrothermal alteration of ores of the Kalahari Manganese Deposit. Ore Geology Reviews, 47, 126-135. Gutzmer, J., Du Plooy, A.P., Beukes, N.J. (2012): Timing of supergene enrichment of low-grade sedimentary manganese ores in the Kalahari Manganese Field, South Africa. Ore Geology Reviews, 47, 136-153.
A kötet a Varentsov és Grasselly (Eds.) Geology and Geochemistry of Manganese I, II, III háromkötetes kiadvány 30. évfordulójára jelent meg. Elmondható, hogy a 30 évvel később megjelenő összefoglaló mangán kötet ismét magyar vezetéssel készült el, és Polgári Márta és szerzőtársai két, nemzetközileg vezető modell és módszer publikálásával a magyar mangánkutatást a nemzetközi élmezőnybe helyezik. Az Ore Geology Reviews-ban megjelent publikáció a feketepala környezetű karbonátos mangánércek két lépcsős (két ciklusú) mikrobiális keletkezési modelljét mutatja be, amely szerint az első ciklusban aerob chemolithoautotróf mikrobiális folyamatok keretében az ércanyag Mn oxidos előércként felhalmozódik, majd a második ciklusban anaerób heterotróf mikrobiális folyamatok során mangán karbonáttá alakult át. A cikk tárgyalja a csárdahegyi hidrotermális helyi szivárgási elemforrás geokémiai alátámasztását és sztromatolitos (mikrobiális) szöveti bizonyítékait. A modell nemzetközi érdeklődésre számot tart. (Idézet a reviewing folyamatból: "This is a good paper that covers new information on a major Mn deposit" Barry Maynard, Dept. of Geology, University of Cincinnati, USA" "Overall, an important contribution to our understanding of the Urkut deposit and black shalehosted Mn deposits, generally" Anonymous referee). A kutatást az OTKA-NKTH K 68992. számú projectje támogatta.
1
A kötet
Polgári, M., Hein, J.R., Vigh, T., Szabó-Drubina, M., Fórizs, I., Bíró, L., Müller, A., Tóth, A.L. (2012): Microbial processes and the origin of the Úrkút manganese deposit, Hungary. Ore Geology Reviews, 47, 87-109.
Szemelvények
2
500 km
0
2
8 3
4 5
7 11
6
13
1 14
15
12
10
9
Szerkesztette: Polgári Márta Kartográfia: Kaiser Miklósné
Rétegzett feketepala környezetű karbonátos Mn-ércek (toarci) Mn-Fe gumók, keményfelszínek (jura)
Jura vulkanizmus
Egyéb jura Mn-előfordulás Feketepala Mn nélkül (jura)
Geodinamikai értelmezés – A Tethys-i feketepala környezetű Mn előfordulások hidrotermális rendszerek indikátorai (Polgári et al. 2003, 2006 + számos publikáció, Gawlik et al. 1998, Haas et al. 1997)
3
Rétegtani helyzet m
e
Vasas tűzkő Radioláriás agyagmárga (feketepala)
Az Úrkúti-medence geológiai térképe és a mangánércesedés sematikus szelvénye, zöld és barna sávos karbonátos mangánérc
II. telep
d
Radioláriás agyagmárga (feketepala)
8 .0 – 1 2 .0
F E L S Ő L IÁ S Z
1 0 .0 – 2 5 .0
2 .0 – 4 .0
f
c
Karbonátos Mn érc (főtelep)
KÖZÉPSŐ L IÁ S Z
b 0.5–1.0 a
Radioláriás agyagmárga (feketepala) Mészmárga
Szerkesztette: Polgári et al. (1991) Grafika: Kaiser Miklósné
4
A szén izotópos összetétel a mangán karbonátban (rodokrozit) szerves eredetű szénforrás beépülését igazolja, Polgári et al., 1991) Képződési hőmérséklet (oxigén izotóp összetétel alapján): 17 és 23 oC
Fe-Mn-oxid sztromatolit előfordulás Csárdahegyről Lokális hidrotermás szivárgási rendszer! Őskörnyezet! "Fe-Mn oxide chimney system!" Mn oxid gumók, Csárdahegy, elsődlegesek C tartalom: 3 s%! sztromatolit képződés üledék/víz határfelületen (mikrobiális)
5
Mikrobiális evidenciák és őskörnyezeti értelmezésük A mikrobiális, enzimatikus Mn(II) oxidáció bizonyítja az oxidatív őskörnyezeti viszonyokat a Mn érc képződésekor. A pozitív Ce anomália további független bizonyíték (Polgári M, et al. (2006): Clay Science, 12, suppl. 2, 233-239).
Enrichment factors of average contents of selected elements 1000,00
Enrichment factors
100,00 2 6 7 8 9 10 11 14 100
10,00
1,00
0,10
P
S
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
As
Sr
Mo
Ba
Ce
Pb
U
0,01
Selected elements
Mikrobiális elemdúsulás (rövid idő, nagy tömeg)
6
Manganit, groutit, feiktnechtit MnOOH A manganit a feketepala környezetű Mn karbonát telepek jellegzetes „long standing” ásványa. Koncentráció (Mn2+) és nem szuboxidatív környezeti indikátor!
Új képződési típus Tengeri Mn tartalmú képződményeket általában három fő típusba sorolják (Bolton et al., 1988; Hein et al., 1997):
• • •
Hidrogenetikus (Fe-Mn kérgek, keményfelszínek, Mn gumók) Diagenetikus (Mn gumók) Hidrotermás (Fe-Mn chimney-k) Javaslat: aerob kemolitoautotróf mikrobiális típus (két ciklusú mikrobiális mangánérc képződés
Bányabeli fotó a karbonátos mangánércről, Úrkút (a szerzők felvételei)
7
Polgári, M., Hein, J.R., Tóth, A.L., Pál-Molnár, E., Vigh, T., Bíró, L. & Fintor, K.: Microbial action formed Jurassic Mn-carbonate ore deposite in only few hundred years (Úrkút, Hungary). –Geology, 40, 10, 903-906.doi:10.1130/G33304.1 (2012) (IF: 4,07) A kutatást az OTKA-NKTH K 68992. számú projectje támogatta. A karbonátos mangánérc részletes optikai mikroszkópos szöveti vizsgálata (90 vékonycsiszolat) és ásványtani vizsgálata (252 db XRD és 103 db Raman és 3 vékonycsiszolat 10 mikrométerenkénti elemeloszlás vizsgálata SEM-EDS mérés) alapján tehát az úrkúti jura feketepala környezetű karbonátos Mn érc főtelepének vizsgálatai alapján kidolgozásra került egy olyan képződési időtartamot becslő módszer, ami mikrobiális rétegzettségen alapul. Ennek az a lényege, hogy ha egy mikroba fajta a populációs növekedési periódusainak csak bizonyos szakaszában „ásványosít” akkor alkalmas lehet mikrobiális rétegzettségen alapuló időtartam becslésre (a Fe- és Mn-oxidálók kiválóak, elterjedtek, színesek). Ezt az eredményt a GEOLOGY folyóirat publikálta (IF: 4,07). A kutatás megállapította, hogy a karbonátos mangánérc mm-es rétegzettségét Fe-dús mikrobiális szövedékek sorozata alkotja, és szintén először történt meg a mikrobiális mangán dúsulási rétegek 100-300 mikrométeres rétegecskék formájában történő kimutatása SEM-EDS módszerrel és Lomb típusú periodicitás vizsgálattal. A módszer alkalmazásával az óriási méretű úrkúti karbonátos mangánércesedés keletkezése mintegy 500 év időtartamra becsülhető. Az üledékben a közel 200 millió év távlatában 3-5 napos időtartamot képviselő mikrorétegek nyomozhatók. Idézet a reviewing folyamatból: „ the manuscript is an excellent scientific contribution”…. Danielle Fortin, Full Professor, Dept. Earth Sciences, University of Ottawa „the premise of your paper is exciting” Rónadh Cox, Editor, Geology „the topics are extremely interesting and using microbial layering to estimate the duration of ore formation is a tough enterprise” JM Baele, University of Mons, Belgium „This is an interesting and refreshing study that is suitable for publication in Geology” Anonymous referee „The data are fine and convincing, so are the interpretations” Anonymous referee „This is a fine study” Anonymous referee).
Polgári, M., Hein, J.R., Tóth, A.L., Pál-Molnár, E., Vigh, T., Bíró, L. & Fintor, K.: Microbial action formed Jurassic Mn-carbonate ore deposite in only few hundred years (Úrkút, Hungary). –Geology, 40, 10, 903-906.doi:10.1130/G33304.1 (2012) (IF: 4,07)
Szemelvények
8
Úrkút, karbonátos mangánérc minták és vékonycsiszolatok
Mikro-Raman vizsgálati eredmények a kőzetszelvényen Ércszelvény szerinti ásványos összetétel (röntgen pordiffrakciós vizsgálatok, elemző Németh T. MTA CsFK, FGI) 4/22 - 3 4/22 - 2 4/22 - 1 4/21 - 8 4/21 - 7 4/21 - 6 4/21 - 5 4/21 - 4 4/21 - 3 4/21 - 2 4/21 - 1 4/20 - 6 4/20 - 5 4/20 - 4 4/20 - 3 4/20 - 2 4/20 - 1 4/19 - 2 4/19 - 1 4/18 - 4 4/18 - 3 4/18 - 2 4/18 - 1 4/17 4/16B - 2 4/16B - 1 4/16A - 4 4/16A - 3 4/16A - 2 4/16A - 1 4/15 4/14 - brn 4/14 - grn 4/13 4/12 4/11 - 9 4/11 - 8 4/11 - 7 4/11 - 6 4/11 - 5 4/11 - 4 4/11 - 3 4/11 - 2 4/11 - 1 4/10A - 7 4/10A - 6 4/10A - 5/2 4/10A - 5/1 4/10A - 4 4/10A - 3 4/10A - 2 4/10A - 1 4/9B - 5 4/9B - 4 4/9B - 3 4/9B - 2 4/9B - 1
5/6 5/5 5/4 - 11 5/4 - 10 5/4 - 9 5/4 - 8 5/4 - 7 5/4 - 6 5/4 - 5 5/4 - 4 5/4 - 3 5/4 - 2 5/4 - 1 5/3 5/2 - 5 5/2 - 4 5/2 - 3 5/2 - 2 5/2 - 1 5/1 4/28 - 3 4/28 - 2 4/28 - 1 4/27 - 9 4/27 - 8 4/27 - 7 4/27 - 6 4/27 - 5 4/27 - 4 4/27 - 3 4/27 - 2 4/27 - 1 4/26 - 4 4/26 - 3 4/26 - 2 4/26 - 1 4/25 - 9 4/25 - 8 4/25 - 7 4/25 - 6 4/25 - 5 4/25 - 4 4/25 - 3 4/25 - 2 4/25 - 1 4/24 4/23 - 8 4/23 - 7 4/23 - 6 4/23 - 5 4/23 - 4 4/23 - 3 4/23 - 2 4/23 - 1
Z/6D Z/6C - blk Z/6C - gry Z/6B - 2 Z/6B - 1 Z/7 Z/8 Z/9 Z/10 Z/11 Z/12 Z/13 Z/14 - avg Z/14 - 7 Z/14 - 6 Z/14 - 5 Z/14 - 4 Z/14 - 3 Z/14 - 2 Z/14 - 1 Z/15 5/19 5/18 5/17 5/16 5/15 5/14 5/13 5/13 - gry 5/13 - blk 5/12 5/11 5/10 - 3 5/10 - 2 5/10 - 1 5/9 5/8 - 9 5/8 - 8 5/8 - 7 5/8 - 6 5/8 - 5 5/8 - 4 5/8 - 3 5/8 - 2 5/8 - 1 5/7 - 5 5/7 - 4 5/7 - 3 5/7 - 2 5/7 - 1 5/6A - 10 5/6A - 9 5/6A - 8 5/6A - 7 5/6A - 6 5/6A - 5 5/6A - 4 5/6A - 3 5/6A - 2 5/6A - 1
Z/0 Z/1 - 2 Z/1 - 1 Z/2 Z/2a Z/3 Z/4 Z/5
Rhodochrosite Celadonite Smectite Goethite Mn-bearing calcite Calcite Pyrite Quartz Apatite Barite
9
4
4
4
4
Fe-dús mikrobiális szövedék a mangánércben (nyilak). A barna szövedék anyag goethit, a nagyon finomszemcsés alapanyag rodokrozit (drapp, szürke) és szeladonit (zöld). Optikai fénymikroszkópos felvételek.
10
