Fluorapatit v granitoidech severní části centrálního masívu

Geochemie a mineralogie 1
11.8. 2007
Fluorapatit v granitoidech severní části centrálního masívu moldanubického
plutonu
Václav Procházka (*1979), Dobroslav Matějka (*1956)
Ústav geochemie, mineralogie a nerostných zdrojů, Přírodovědecká fakulta Univerzity
Karlovy, Albertov 6, 12843 Praha 2
Abstrakt. V peraluminických granitech severní části moldanubického plutonu v Česku je
fluorapatit (dále jen „apatit“) vždy přítomným akcesorickým horninotvorným minerálem.
Několik prací se již zabývalo složením apatitu v horninách melechovského masívu. V tomto
článku je především interpretována katodoluminiscence (CL) apatitu, která je typicky žlutá až
zelená. Apatit z hornin melechovského masívu téměř nikdy nemá oscilační zonárnost, která je
však běžná v apatitech z Čertova hrádku (leukokrátní granit z pně Čeřínku). V kyselejších
granitech jsou běžné alterace apatitu, které se v CL projevují jako kontrastní světlé okraje a
nepravidelné proniky dovnitř zrn. Tyto světlé oblasti jsou ochuzeny o mangan, železo, sodík a
yttrium. Chemicky i barvou v katodoluminiscenci jsou velmi podobné drobným apatitům
vznikajícím při alteraci živců.
Do vzdálenosti cca 10-15 µm od okraje zrn monazitu, který je s apatitem v některých
horninách asociován velmi často, lze pozorovat v katodoluminiscenci (ne však v průchozím
světle) ztmavení apatitu, přestože nebyl zjištěn žádný rozdíl v jeho složení. Toto ztmavení
souvisí s poškozením krystalové struktury apatitu ozářením.
V apatitu vzniklém z rozloženého monazitu bylo v jednom případě zjištěno extrémní
nabohacení železem.
Apatit je ve všech zkoumaných horninách hlavním koncentrátorem fosforu a pravděpodobně i
yttria a některých vzácných zemin (Tb, Dy, Ho, Er), v leukokratní žule z Čertova hrádku
dokonce i vápníku.
Fluorapatite in granites of the northern part of the Moldanubian Batholith
Abstract. In peraluminous granites of northern part of the Moldanubian Batholith in the
Czech Republic fluorapatite (in the following „apatite“ only) is an omnipresent accessory
rock-forming mineral. Composition of apatite from the Melechov massif has been discussed
in several works. In this article mainly cathodoluminiscence (CL) of apatite is interpreted. The
CL which is typically yellow to green shows that the apatite in Melechov massif has very
rarely oscillatory zoning, which, however, is common in the granite from Čertův hrádek (a
leucocratic granite from the Čeřínek stock). In the most acidic granites alterations of apatite
are common, which had formed contrasting bright (in CL) margins and irregular penetrations
into the crystal cores. These bright areas are depleted in Mn, Fe, Na and Y (and probably REE
too); small apatite grains which originated at alteration of feldspars are similar chemically as
well as in the CL.
In the close vicinity (until 10-15 µm) of monazite – whose association with apatite is very
strong in some granites – apatite is darker in the CL (but not in passing light), though no
difference in its composition was released. This darkening is related to the damage of apatite’s
crystal structure by irradiation.
In apatite formed from decomposed monazite, extreme enrichment in Fe was found in one
case.
Apatite in the investigated rocks is the main carrier of phoshorus and probably also of yttrium
and several rare earths (Tb, Dy, Ho, Er), in the leucocratic granite from Čertův hrádek even of
calcium too.
Fluorapatito en granitoidoj el la norda parto de la Moldanubia batolito
Resumo. Fluorapatito (sole „apatito“ en sekva teksto) estas ĉie trovebla akcesora mineralo en
granitoidoj el la norda parto de la Moldanubia batolito en Ĉeĥio. En kelkaj laboroj oni
diskutis la konsiston de apatito de la Meleĥova masivo. En tiu artikolo oni interpretas ĉefe la
katodo-lumineskon (KL) de apatito, kiu estas tipe flava ĝis verda. La oscilad-zoneco de
apatito estas tre rara en la granitoj de la Meleĥov-masivo, sed abunda en la granito el Čertův
hrádek (leŭkokrata granito en la Čeřínek-trunko). En la plej acidaj granitoj oftas alteracio de
apatito, kiu formis kontrastajn helajn (en KL) randojn kaj penetraĵojn en la grajn-internojn. Ĉi
tiuj helaj partoj malriĉiĝis je Mn, Fe, Na kaj Y (kaj verŝajne ankaŭ je ETR); la helaj areoj
ankaŭ ĥemie kaj per sia koloro en KL similas al etaj apatitoj, kiuj formiĝis dum alteracio de
feldspatoj.
Proksime (ĝis 10-15 µm) de monazito – kies asocio kun apatito estas tre forta en kelkaj
granitoj – oni povas observi en KL (sed ne en trapasanta lumo) malheliĝon de apatito,
kvankam oni ne konstatis ĥemiajn diferencojn. Ĉi tia malheliĝo interrilatas kun radioaktivdamaĝo de kristal-strukturo de la apatito.
En apatito, kiu formiĝis el malkomponita monazito, konstatiĝis en una okazo ekstrema riĉiĝo
je fero.
Apatito en ĉiuj esploritaj granitoj estas la principa koncentranto de fosforo kaj verŝajne ankaŭ
de itrio, kelkaj raraj teroj (Tb, Dy, Ho, Er), en la leŭkokrata granito de Čertův hrádek eĉ de
kalcio.
Úvod
Článek shrnuje většinu dosud nepublikovaných informací (a velmi stručně i publikované) o
horninotvorném apatitu v horninách severní části centrálního masívu moldanubického
plutonu, zvláště v melechovském masívu a v oblasti Čeřínku. Všechny tyto horniny patří mezi
peraluminické granitoidy, pro něž je charakteristický vyšší obsah fosforu (Pichavant et al.,
1992). Pozoruhodné jsou v tomto směru horniny melechovského masívu, z nichž i málo
diferencované členy obsahují vždy přes 0,25 % P2O5 (Matějka, 1991; Woller a Skopový,
2000). Hojný apatit a méně hojný, ale vždy přítomný monazit byly zjištěny šlichovou
prospekcí (Tenčík, 1970) a potvrzeny i separací minerálů z rozemletých hornin (Kodymová a
Slámová, 1973).
Podrobnější výzkum akcesorií byl proveden v melechovském masívu (Procházka, 2002;
Procházka a Matějka, 2006). Tento článek navazuje na uvedené práce. Byly použity vzorky
z oblasti melechovského masívu, z tělesa Čeřínku u Jihlavy a z oblasti vrchu Vysoká jv. od
Havlíčkova Brodu.
Stručná geologická charakteristika oblasti
Melechovský masív je nejsevernější součástí moldanubického plutonu. Těleso je tvořeno v
jádru hrubozrnným, morfologicky produktivním (k. Melechov, 709 m n.m.) melechovským
granitem a z něj odvozeným typem Stvořidla (Novotný, 1980, 1986). Vnější část tvoří
koutský granit, chemicky blízký běžným granitům centrálního masívu (Matějka, 1991) a
lipnický granit s vysokým obsahem thoria (Novotný, 1986).
Peň budující oblast Čeřínku západně od Jihlavy obsahuje v centrální části hrubozrnný
porfyrický granit, který tvoří vlastní vrch Čeřínek (761 m n.m.) a přilehlé kóty. Směrem k
okrajům se zrnitost horniny zmenšuje. Geochemicky je toto těleso podobné vnitřní části
melechovského masívu (Matějka, 1991; Breiter et al., 1998), chemická analýza však ukazuje
podstatně vyšší stupeň frakcionace horniny z Čertova hrádku: velmi nízké obsahy Mg, Ca, Ti,
Sr, Ba, Ni, Zr a vysoké obsahy Rb, Nb, Sn, P (tab. 1 – 62-CH).
Vzorek odebraný z oblasti kóty Vysoká (587 m n.m., jv. od Havlíčkova Brodu) jeví atributy
typu Pavlov (Matějka, 1997), který vystupuje zejména v oblasti Slavníče a Pavlova vjv. od
Humpolce. V geologické mapě (Veselá et al., 1991) je označen jako drobnozrnný biotitmuskovitický granit typu Pavlov-Slavníč a po chemické stránce je mezi okolními granity
moldanubického plutonu nápadný vysokým obsahem Sr a Ba a nižším obsahem Rb (Matějka,
1997). Chemická analýza vzorku (34-VYB) je uvedena v tab. 1.
Obr. 1: a) mapa hlavních typů granitoidů ve zkoumané části centrálního masívu s lokalizacemi vzorků
(vně výřezu části melechovského masívu). Vysvětlivky: 1. granit-granodiorit typu Pavlov s některými
znaky I-typů, 2. pně Melechova a Čeřínku, 3. ostatní dvojslídné granitoidy S-typu (dříve všechny
označovány jako "typ Mrákotín" nebo "typ Eisgarn s.l."), 4. durbachitické horniny jihlavského masívu,
5. krystalinikum, event. mladší sedimenty.
b) mapa granitů melechovského masívu s.s. (podle Mlčoch et al., 1995) s lokalizacemi
vzorků.
Lokalizace a stručná charakteristika vzorků
1 – Lipnice, výchoz na zalesněném vrchu ve východní části obce Lipnice nad Sázavou, usměrněný
muskovit-biotitický granit lipnického typu pozvolně přecházející do migmatitu;
2 – Kamenná Lhota, opuštěný lom v. od obce, středně zrnitý dvojslídný granit, typ koutský;
3 – Leštinka, zářez silnice Ledeč nad Sázavou – Světlá nad Sázavou na v. okraji obce Leštinka,
hrubozrnný biotit-muskovitický granit melechovského typu;
4 – Stvořidla, lůmek nad tratí poblíž ústí potoka od Pavlíkova, drobnozrnný mírně porfyrický biotitmuskovitický granit typu Stvořidla;
5 – Trpišovice, zaniklý lom na severovýchodním svahu Melechova, asi 300 m z. od Koňkovic;
předpokládaný kontakt granitu melechovského typu a typu Stvořidla, středně zrnitý dvojslídný
granit s nepravidelnými shluky a šlírami biotitu - snad produkt mísení magmatu typu Stvořidla s
melechovským typem;
6 – Čertův Hrádek (CH-62), balvany u skalního útvaru na vrcholu Čertova Hrádku, středně zrnitý
muskovitický granit (podle mapy Veselé et al. (1991) na západním okraji tělesa granitu typu
Čeřínek;
7 – Vysoká (VYB-34), balvany při polní cestě asi 200 m s. od kravína v obci Vysoká, cca 150 m sz.
od k. 569, drobnozrnný dvojslídný granit, podle chemického složení odpovídající typu Pavlov
(viz výše).
Metodika výzkumu
Značné množství informací o chemickém složení apatitu (jehož příslušnost k fluorapatitu byla
potvrzena Procházkou, 2002, nicméně dále bude označován jen jako "apatit") bylo získáno v
rámci dřívějších prací: energiově disperzní elektronové mikroanalýzy (EDS) ve výbrusech a
stanovení Fe, Mn a Mg v rozpuštěných koncentrátech s čistotou ≥ 99 % (Procházka, 2002),
stanovení stopových prvků v koncentrátech (Procházka a Matějka, 2003, 2006), vlnově
disperzní elektronové mikroanalýzy (WDS) (Harlov et al., 2005; Harlov et al., in prep.). Nově
byl zkoumán především vztah mezi složením apatitu a jeho katodoluminiscencí. Pro tento
účel byly provedeny analýzy na vlnově disperzní elektronové mikrosondě Cameca SX 100
Geologického ústavu AV ČR (analytik Z. Korbelová; operační podmínky: urychlovací napětí
15 / 20 kV, průměr svazku 2 µm). Katodoluminiscenční snímky byly pořízeny z "chladné"
katodoluminiscence na přístroji Cambridge CL 8200 MK4 na PřF UK v Praze za
urychlovacího napětí 15-17 kV a proudu 290-330 µA. Nově byly provedeny též analýzy
apatitu z Čertova Hrádku, a to na elektronové mikrosondě Cam Scan S4 s energiově
disperzním analytickým systémem Link ISIS 300 na PřF UK; použité urychlovací napětí 20
kV, šířka svazku 3 µm.
Dále byly stanoveny obsahy síry v koncentrátech apatitu (čistota 95-99 %) opticky emisní
spektrometrií s indukčně vázanou plazmou (ICP-OES) na přístroji IRIS Intrepid II XDL v
Geologickém ústavu AVČR (analytik J. Rohovec); obsah S byl měřen na čáře 182,0 nm.
Chemické analýzy hornin (CH-62 a VYB-34) byly provedeny v laboratořích bývalého s.p.
Geoindustria v Černošicích na přístroji Philips PV-1400.
Tab. 1 Chemické analýzy hornin
vzorek
34-VYB
62-CH
lokalita
Vysoká
Čertův hrádek
SiO2
70,82
75,20
TiO2
0,43
0,04
Al2O3
14,87
14,25
Fe2O3celk
2,51
0,94
MnO
0,049
0,040
MgO
0,91
0,05
CaO
1,68
0,33
Na2O
2,73
3,58
K2O
4,46
4,08
P 2O 5
0,140
0,350
ztr. žíháním
1,10
0,91
suma
99,70
99,77
Rb
140
499
Ba
1042
30
Sr
451
5
Zr
110
24
Nb
14
30
[hmot. %]
[ppm]
Sn
21
Apatit v horninách melechovského masívu
Apatit tvoří většinou hypautomorfní krystaly o velikosti 0,0x až 0,x mm; největší velikost zrn
je přibližně úměrná zrnitosti horniny a pohybuje se od cca 0,2 mm v lipnickém typu po >0,5
mm v melechovském typu. Kromě toho se vyskytují drobné, často značně protažené apatity o
délce do prvních desítek µm, které vznikají zvláště při albitizaci plagioklasů. (Z jiných granitů
tento jev zmiňují např. Frýda a Breiter, 1995, nebo Broska et al., 2004.) Jsou velmi hojné
v kyselejších granitech typu Melechov a Stvořidla, naopak nejméně jich je v lipnickém typu.
Apatit v granitech melechovského masívu má složení (Procházka a Matějka, 2006; Harlov et
al., in prep.; též nové analýzy v tab. 2) typické pro granity podobného chemismu (Sha a
Chappell, 1999; Belousova et al., 2002). Obsahy síry změřené ICP-OES jsou uvedeny v tab.
4. Hodnoty v desítkách ppm dokládají, že uplatnění síranových aniontů ve
studovaných apatitech je nevýznamné.
Apatit v horninách melechovského masívu se často vyznačuje pozvolnou změnou složení od
jádra k okraji, přičemž jádro je bohatší Fe, Mn, Na, Y a REE (tab. 2; viz též Harlov et al.,
2005) a je tmavší v katodoluminiscenci (obr. 2e).
Barva luminiscence apatitu je žlutá až žlutozelená, což naznačuje, že luminiscence je
způsobena hlavně manganem (Kempe a Götze, 2002). I z neúplných informací existujících v
literatuře je zřejmé, že interpretace katodoluminiscence je nejednoznačná. Podle Kempeho a
Götzeho (2002) intenzita žluté luminiscence stoupá s obsahem MnO přibližně do 1,5-2 % a
při vyšších obsazích opět klesá; kromě toho je luminiscence potlačována železem. Dempster
et al. (2003) zjistili, že REE (jejichž vysoké obsahy způsobují fialovou luminiscenci - Kempe
a Götze, 2002) zeslabují žlutou luminiscenci i při nízkých koncentracích; lze očekávat, že
podobný účinek má i yttrium, které je na rozdíl od REE v apatitech melechovského masívu
většinou stanovitelné i elektronovou mikrosondou. Z obr. 2e a tab. 2 jsou vidět nižší obsahy
Y, Na, Mn a Fe ve světlém okraji krystalů apatitu ve srovnání s tmavším jádrem. Výsledky
analýz zaměřených na REE (Harlov et al., in prep.) ukazují, že také obsahy REE jsou ve
světlých partiích apatitu sníženy.
Často lze pozorovat - zvláště v melechovském granitu - pozdější alteraci apatitu, která se
projevuje nejnápadněji v katodoluminiscenci jako kontrastní světlé okraje a případně i
nepravidelné proniky dovnitř zrn (obr. 2a). Také v tomto případě jsou partie se silnější
(světlejší) luminiscencí ochuzeny o Fe, Mn, Na, Y a REE (D. Harlov, V. Procházka,
nepublikovaná data). Podobné složení a stejně tak i světlou luminiscenci mají i hojné drobné
apatity, které vznikly subsolidovou alterací živců bohatých fosforem (Procházka, 2002;
Harlov et al., 2005; tab. 3). Vyšší obsahy Mn a Fe v jádrech větších krystalů apatitu se
projevují i při separacích minerálů, neboť větší zrna jsou zachytitelná elektromagnetem
(Procházka, 2002; Procházka a Matějka, 2003, 2006).
Nejpestřejší jsou v katodoluminiscenci apatity na kontaktu granitů typu Melechov a Stvořidla
(vzorek 5, obr. 2a). Je pravděpodobné, že tyto apatity krystalizovaly už z magmatu
melechovského typu, ale byly silně ovlivněny pozdější intruzí typu Stvořidla; tomu
nasvědčuje i velikost těchto zrn (délka běžně přes 0,5 mm), která je v typu Stvořidla
neobvyklá.
Naopak nejvíce homogenní jsou apatity v lipnickém granitu, a to i přes značný obsah restitu v
této hornině (Rajlich, 2001; Procházka, 2002). Data Harlova et al. (in prep.) ukazují, že
složení apatitu v lipnickém granitu a v okolních pararulách se částečně překrývají.
Zvláštností apatitu z hornin melechovského masívu je téměř vždy chybějící oscilační
zonárnost, kterou měly apatity granitoidů z různých světových lokalit (včetně vzorků z
Krušných hor a Slavkovského lesa) zkoumané katodoluminiscencí (Kempe a Götze, 2002;
Dempster et al., 2003).
Blízko uzavřenin monazitu (do vzdálenosti 10-15 µm) se jeví apatit v katodoluminiscenci
vždy mnohem tmavší (obr. 2 c,d). Pravidelný kruhový tvar - případně oválný kolem
protáhlých uzavřenin - i rozměry těchto tmavých lemů nasvědčují tomu, že zeslabení
luminiscence je způsobeno ozářením (rozdíly ve složení apatitu nebyly zjištěny). Jde tedy
vlastně o jakýsi ekvivalent pleochroických dvůrků, které však v tomto případě - na rozdíl od
pleochroických dvůrků např. v biotitu - nejsou pozorovatelné v průchozím světle.
Množství uzavřenin v apatitu (nebo krystalů po obvodu zrn), zastoupených hlavně zirkonem,
monazitem a případně i xenotimem, je často pozoruhodné hlavně v melechovském granitu;
možným vysvětlením je, že krystalizace apatitu usnadnila i krystalizaci těchto minerálů
(Harlov et al., in prep.).
Obr. 2: snímky fluorapatitu v "chladné" katodoluminiscenci; a), b), e) pokovené výbrusy, c), d)
nepokovený:
a) alterovaný apatit na kontaktu granitů typu Melechov a Stvořidla (vzorek Trpišovice); délka strany
obrázku 0,6 mm
b) korodovaný krystal v leukokratním granitu z Čertova Hrádku; na zbytku světlého okraje vlevo je
vidět oscilační zonárnost, šířka obrázku 0,8 mm,
c), d) ztmavení apatitu kolem monazitových uzavřenin v lipnickém granitu, lokalita Lipnice, šířka
obrázků 0,2 mm; okolní fáze: c) K-živec (vlevo), sericitizovaný plagioklas (vpravo nahoře) a biotit
(vpravo a dole u kraje), d) K-živec a křemen (nejtmavší)
e) apatit na okraji jemně prorostlý se sericitem, vzorek Leštinka; jsou vyznačeny body analýz v tab. 1.
Kolem větší uzavřeniny monazitu ("m") je také patrné ztmavení, i když méně zřetelně; šířka obrázku
0,35 mm.
V granitu z lokality Vysoká se vyskytují převážně malé automorfní krystalky apatitu,
nejčastěji uzavřené v biotitu (obr. 3).
Obr. 3: uzavřeniny apatitu (bezbarvý; menší uzavřeniny mohou představovat i zirkon nebo monazit) v
přeměněném biotitu ze vzorku č. 7 (Vysoká). Měřítko 0,5 mm.
Apatit vzniklý rozkladem monazitu-(Ce)
V lipnickém granitu při subsolidové alteraci původního monazitu-(Ce) často vznikla směs
monazitu-(Ce) chudého Th, apatitu (v tomto případě není jisté, zda jde vždy o fluorapatit) a
brabantitu CaTh(PO4)2, někdy též ThSiO4 (thorit nebo huttonit) (Procházka, 2002). Apatit je v
těchto případech často obtížně analyzovatelný i na mikrosondě, nicméně uvedené nebo velmi
podobné alterace byly popsány ve více případech (např. Poitrasson et al., 1996; Sulovský,
2001). V granitech typu Melechov a Stvořidla byla naproti tomu pozorována přeměna
monazitu-(Ce) pouze na apatit, přičemž většina REE a Th z rozloženého monazitu-(Ce) byla
odnesena. Již z malého množství existujících dat je zřejmé, že složení tohoto sekundárního
apatitu je značně proměnlivé: analýza ze vzorku Leštinka (tab.) ukazuje zvýšený obsah Ce, Si
a nízké Fe, Mn, Y a Na; naproti tomu apatit zatlačující monazit-(Ce) po trhlinách (obr. 4) ve
vzorku z Trpišovic (č. 5) je extrémně obohacený železem (přibližně 10 % FeO podle EDS
analýzy).
Obr. 4: monazit-(Ce) v muskovitu, zatlačovaný fluorapatitem, ve vzorku č. 5 (Trpišovice).
a) snímek v sekundárních elektronech, v němž je apatit tmavý
b) mapa distribuce Fe podle čáry Kα, která ukazuje značné nabohacení apatitu železem. Měřítko 20
μm.
Tab. 2 Vlnově disperzní analýzy fluorapatitu (mikrosonda Suchdol) z lokality Leštinka; body 1,2 viz
obr. 2e, bod 3 je apatit vzniklý z rozloženého monazitu; kurzívou hodnoty pod mezí detekce
apatit 1 (obr. 2e)
apatit 2
apatit 3
apatit
střed
okraj
vnitřní část
okraj
střed
okraj
u roz.mnz
11 / 1
12 / 1
4/1
5/1
8/1
15 / 1
16 / 1
13 / 1
Na2O
0,12
0,04
0,15
0,11
0,12
0,13
0,04
0,00
SiO2
0,01
0,03
0,01
0,03
0,00
0,01
0,04
0,10
P 2O 5
42,33
42,96
42,84
43,26
42,72
42,74
42,41
42,61
CaO
52,00
54,26
52,58
52,37
53,90
51,65
55,19
54,97
MnO
2,34
0,68
1,96
2,25
0,90
2,60
0,33
0,06
FeO
0,43
0,21
0,30
0,30
0,16
0,67
0,08
0,00
Y2O3
0,32
0,13
0,37
0,29
0,36
0,37
0,09
0,09
Ce2O3
0,08
0,07
0,09
0,10
0,05
0,04
0,08
0,26
F
3,48
3,43
3,50
3,58
3,67
3,73
4,23
3,32
Cl
0,026
0,005
0,007
0,019
0
0,015
0
0
-O = 2F -1,46
-1,44
-1,47
-1,51
-1,54
-1,57
-1,78
-1,40
-O
2Cl
-0,01
0
0
0
0
0
0
0
99,66
100,36
100,33
100,79
100,34
100,37
100,70
100,01
=
Total
Tab. 3 EDS mikroanalýzy drobných protažených, sekundárních fluorapatitů z lokality Stvořidla a
Leštinka; pro srovnání analýza většího fluorapatitu (rozměry 0,1 – 0,15 mm) ze vzorku Stvořidla.
Převzato z Procházka, 2002.
Stvořidla (malý)
Leštinka (malý)
Stvořidla (větší)
P 2O 5
42,99
43,16
43,69
CaO
54,15
53,00
52,61
MnO
0,99
0,60
2,28
FeO
0,11
0,20
0,27
suma
98,24
98,96
98,85
Tab. 4 Stanovení síry v koncentrátech fluorapatitu (m - magnetická populace, n - nemagnetická)
vzorek
Kamenná
lhota (m)
Stvořidla
(m)
Leštinka
(m)
Leštinka
(n)
S (ppm)
45,5
54
42,5
29
Apatit v granitu z Čertova Hrádku
Na rozdíl od melechovského masívu apatit v leukokrátním granitu z Čertova hrádku má velmi
často oscilační, někdy i sektorovou zonálnost. Modální analýza ukázala 0,9 % apatitu v
hornině. Délka krystalů běžně dosahuje až 1 mm, přitom uzavřeniny jiných minerálů se v
apatitu prakticky nevyskytují. Časté jsou - podobně jako v melechovském a stvořidelském
granitu - zesvětlené okraje jako důsledek koroze zrn, která zde ovšem byla mnohem
intenzivnější, což se projevuje i častými nepravidelnými tvary (obr. 2b). Také drobné
sekundární apatity v živcích jsou časté. V této hornině bylo provedeno jen menší množství
EDS mikrosondových analýz, nicméně je z nich dostatečně zřejmé, že i v tomto případě
klesají obsahy Mn od středů k okrajům větších zrn (obr. 5). Nejvyšší naměřený obsah MnO
byl 7,2 %.
Pozoruhodný je v témže vzorku téměř opakní, oranžově zabarvený asi 160 µm dlouhý krystal
apatitu, který podle mikrosondové analýzy obsahuje přes 1,1 % FeO, což je značně vysoký
obsah železa na apatit v leukokratním granitu (viz též Sha a Chappell, 1999). Tento apatit byl
nalezen v útvaru tvořeném snad jílovými minerály se složením blízkým kaolinitu, ale též s
obsahem F, Fe, Mg a Ca. (Zajímavé je, že v podobných asociacích s Fe-bohatým jílovým
minerálem hydrotermálního původu se v témže vzorku často nacházejí další fosfáty, kromě
vzácného monazitu-(Ce) zatím neidentifikované.) Je možné, že v uvedeném případě není Fe
přítomno v krystalové struktuře apatitu, ale že je apatit prostoupen submikroskopickými oxidy
(hydroxidy?) Fe.
Obr. 5: a) schematické znázornění bodů analýz fluorapatitu na obr. 5 b, vzorek Čertův Hrádek; b)
obsahy MnO v těchto bodech
Diskuse
Apatit je podle očekávání ve zkoumaných horninách běžným minerálem a také jeho složení
(podle dosud provedených analýz) se příliš nevymyká podobným granitoidům. Obsahy síry v
apatitu hornin melechovského masívu (tab. 4) jsou spíše nízké ve srovnání s apatity
podobných australských granitů zkoumaných v práci (Sha a Chappell, 1999) i s průměrným
složením apatitu ve slovenských, převážně variských granitech řazených k typu S (Broska et
al., 2004); je však třeba si uvědomit, že v těchto pracích jsou k dispozici pouze data z
elektronové mikrosondy, a velká část měření se pohybovala na hranici detekovatelnosti síry kolem 100 ppm.
Apatit v kyselejších granitech (typy Melechov a Stvořidla a Čertův hrádek) má ve srovnání s
chemicky podobnými granity (Sha a Chappell, 1999; Belousova et al., 2002; Broska et al.,
2004) značně nadprůměrné obsahy Mn. Ze slovenských granitoidů zkoumaných Broskou et
al. (2004) dosahuje srovnatelných obsahů Mn apatit v tzv. "specializovaných" granitech Stypu (které jsou autory definovány poněkud nejasně, podle sdělení P. Uhera jde v podstatě o
cínonosné granity). Rovněž podle dat Kempeho a Götzeho (2002) jsou obsahy MnO v řádu %
charakteristické pro vysoce frakcionované granity. Stejně tak Povondra (1992) zjistil
srovnatelné koncentrace Mn v apatitu v leukokratní přibyslavické ortorule.
Vysoký obsah Mn v apatitu kyselejších granitů severní části moldanubického plutonu lze
považovat nejspíše za důsledek nedostatku Ca v době krystalizace apatitu; ve vzorku z
Čertova hrádku apatit dokonce obsahuje téměř veškerý Ca v hornině. Poněkud překvapující
(kromě případů, kdy okraje zrn zjevně přinejmenším rekrystalovaly působením fluidní fáze)
je v tomto světle pokles obsahů Mn od středů k okrajům. Vysvětlení, že během vývoje
magmatu došlo k oxidaci Mn2+ na Mn3+, což by omezilo vstup Mn do apatitu, je
přinejmenším v granitech melechovského masívu nepravděpodobné. Na obr. 6b je vidět, že
apatit má negativní europiovou anomálii i v poměru ke složení celkové horniny; tato anomálie
je stejně výrazná i v pozdější (nemagnetické) populaci apatitu. Aby k této diskriminaci Eu
vůči trojmocným REE mohlo dojít, muselo být Eu dvojmocné, tedy redukované, během
krystalizace podstatné části apatitu; takto redukční prostředí vylučuje přítomnost Mn III
v tavenině (Carmichael a Ghiorso, 1990). Vzhledem k nízkým obsahům Th v koncentrátech
lze vyloučit, že by příčinou europiové anomálie mohla být významnější kontaminace
monazitem. Stejně tak lze vyloučit významnější vliv uzavřenin xenotimu, kterých je mnohem
méně než monazitových, na obohacení apatitu o Y a středně těžké REE, které je patrné na obr.
6b.
Zajímavé je i to, že ve velkých krystalech apatitu je obsažena také podstatná většina fosforu v
granitu z Čertova hrádku. V takto frakcionovaných peraluminických granitech bývá většina
fosforu spíše v alkalických živcích a drobných apatitech vzniklých jejich subsolidovou
alterací (Frýda a Breiter, 1995; Sha a Chappell, 1998). Je možné, že původní obsah P v
hornině byl ještě vyšší, ale byl snížen alteracemi.
Obr. 6 a) poměry obsahů vybraných hlavních a stopových prvků v separovaných populacích
fluorapatitu a v celkové hornině, b) poměry obsahů vzácných zemin v separovaném fluorapatitu a v
hornině (m - slabě magnetická populace, n - nemagnetická populace)
Z moldanubické oblasti lze data o složení apatitu porovnávat především s prací Povondry a
Vrány (1993). V horninotvorném apatitu separovaném z Hlubocké ortoruly (jejíž složení
podle autorů odpovídá alkalickoživcovému granitu) rozpuštěném ve zředěné HCl byly
zjištěny obsahy Sr, Mn, Mg, REE a Y srovnatelné s melechovským granitem, ale obsahy Na a
Fe výrazně vyšší než v kterémkoliv granitu centrálního masívu, z nějž byl apatit analyzován.
Povondra (1992) se zabýval makroskopickými krystaly apatitu dosahujícími běžně i velikosti
centimetrů, mj. i z přibyslavické ortoruly; složení bylo stanoveno na mokré cestě. Apatit (v 8
z 9 vzorků jde o fluorapatit) přibyslavické ortoruly má ve srovnání s granitoidy
melechovského masívu podstatně vyšší obsahy Sr a nižší Y a REE, někdy chybí negativní
anomálie Eu. Tyto rozdíly lze přičíst mnohem významnějšímu podílu hydrotermálních fluid
na vzniku velkých krystalů apatitu zkoumaných Povondrou (1992). Často vysoké obsahy Fe v
apatitu přibyslavické ortoruly (Povondra, 1992) mohou být způsobeny kontaminací
oxidy/hydroxidy Fe.
Data o složení horninotvorného apatitu (Sha a Chappell, 1999; Belousova et al., 2002; Broska
et al., 2004), získaná z velkého množství bodových analýz (ICP-MS-LA a elektronová
mikrosonda), ukazují, že složení apatitu v granitech melechovského masívu je srovnatelné s
podobnými horninami jinde ve světě. Přitom data z melechovského masívu byla získána
mnohem méně náročným způsobem. Vzhledem k proměnlivému složení apatitu v každém
vzorku (zvláště v kyselejších granitech), a to i uvnitř jednotlivých krystalů, se zdá být analýza
dostatečně čistého koncentrátu vhodnějším způsobem, jak získat reprezentativní data o složení
podstatného podílu apatitu v hornině, než velký objem mikroanalytických dat. Taková analýza
by zřejmě byla značně usnadněna rozpuštěním apatitového koncentrátu ve slabší kyselině,
která by neměla rozpustit uzavřeniny zirkonu a monazitu.
Otázkou zůstává příčina chybějící oscilační zonárnosti apatitu v žulách melechovského
masívu. Dempster et al. (2003) vysvětlují oscilační zonárnost apatitu růstem krystalů v těsné
blízkosti krystalizujícího biotitu, zatímco v horninách melechovského masívu bývá apatit
asociován nejčastěji s K-živcem, v němž často tvoří i uzavřeniny. Nicméně krystalizace v
blízkosti biotitu nemůže vysvětlit oscilační zonárnost apatitu v leukokratních granitech
(Čertův hrádek; též vzorky zkoumané Kempem a Götzem, 2002).
Závěr
O fluorapatitu, který je v granitoidech severní části moldanubického plutonu běžným
akcesorickým minerálem, jsou získávány stále nové poznatky. Katodoluminiscence umožnila
pozorovat zvláště v kyselejších granitech složitý vývoj větších zrn, od tmavých jader, která
mohou představovat raně magmatickou fázi, popřípadě pocházet z restitu, až po subsolidovou
alteraci za vzniku světlých okrajů, případně i rozpouštění. Ukázalo se, že intenzita katodové
luminiscence apatitu je snížena ozářením od uzavřenin monazitu. Subsolidovou alterací
vzniká apatit nejen v živcích, ale také z monazitu. Složení apatitu vzniklého při alteraci
monazitu může být velmi různorodé. Zcela odlišnou genezi by mohl mít apatit s vysokým
obsahem železa v granitu z Čertova hrádku, asociovaný s jílovým minerálem a možná i oxidy
Fe.
Poděkování
J. Rohovcovi za změření obsahů síry. Část analýz byla provedena z prostředků Výzkumného
záměru Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy MSM 0021620855.
Za připomínky ke konceptu článku patří poděkování Mgr. Jiřímu Sejkorovi a RNDr. Jiřímu
Litochlebovi.
Literatura
Belousova E.A., Griffin W.L., O'Reilly S.Y., Fisher N.I. (2002): Apatite as an indicator mineral for
mineral exploration: trace-element compositions and their relationship to host rock type. – J.
Geochem. explor. 76, 45-69. http://www.sciencedirect.com/science/journal/03756742
Breiter K., Gnojek I., Chlupáčová M. (1998): Radiometric patterns constraints for the magmatic
evolution of the two-mica granites in the Central Moldanubian Pluton. - Věst. Čes. geol. Úst. 73, 301311, Praha. http://www.geology.cz/app/knihovna/hbibli.pl?ID=34374
Broska I., Williams C.T., Uher P., Konečný P., Leichmann J. (2004): The geochemistry of phosphorus
in different granite suites of the Western Carpathians, Slovakia: the role of apatite and P-bearing
feldspar. – Chem. Geol. 205, 1-15. http://www.sciencedirect.com/science/journal/00092541
Carmichael I.S.E., Ghiorso M.S. (1990): The effect of oxygen fugacity on the redox state of natural
liquids and their crystallizing phases. - Rev. Mineral. 24, 191-212.
http://rimg.geoscienceworld.org/cgi/content/abstract/24/1/191
Dempster T.J., Jolivet M., Tubrett M.N., Braithwaite C.J.R. (2003): Magmatic zoning in apatite: a
monitor of porosity and permeability changes in granites. - Contrib. Min. Petrol. 145, 568-577.
http://www.springerlink.com/content/pmvgxltg08l2gybp/
Frýda J., Breiter K. (1995): Alkali feldspars as a main phosphorus resevoirs in rare-metal granites:
three examples from the Bohemian Massif (Czech Republic). – Terra Nova 7, 315-320.
http://www.blackwell-synergy.com/doi/abs/10.1111/j.1365-3121.1995.tb00800.x
Harlov D.E., Procházka V., Förster H.J. (2005): Monazite-zircon-fluorapatite associations in the
Melechov granite massif, Czech Republic. - Geochim. Cosmochim. Acta 69, A12-A12 (abstr.).
http://www.the-conference.com/2005/gold2005/web_pdfs/S01.pdf
Harlov D.E., Procházka V., Förster H.J., Matějka D. (in prep.): Monazite-xenotime-zircon-fluorapatite
associations in the Melechov granite massif, Czech Republic. (podáno do Min. Petrol.).
Kempe U., Götze J. (2002): Cathodoluminescence (CL) behaviour and crystal chemistry of apatite
from rare-metal deposits. - Mineral. Mag. 66, 151-172.
http://minmag.geoscienceworld.org/cgi/content/abstract/66/1/151
Kodymová A., Slámová J. (1973): Akcesorické minerály v horninách českého moldanubika a
centrálního plutonu. – MS, Geofond Praha, P 23669.
Matějka D. (1991): Geochemická a petrografická charakteristika moldanubika jižně od Veselí nad
Lužnicí a vztah ševětínského granodioritu k horninám typu Eisgarn. – Kandidátská disertační práce.
PřF UK, Praha.
Matějka D. (1997): Chemismus hlavních typů granitů v severní části moldanubického plutonu. - Zpr.
geol. Výzk. v r. 1996, 47-48, Praha.
Mlčoch B. Štěpánek P., Procházka J. (1995): Stručná petrologická a petrochemická charakteristika
základních typů melechovského masivu. - MS ČGÚ Praha, Geofond P 86603/2.
Novotný P. (1980): Geologie a petrografie centrálního moldanubického plutonu mezi Melechovem a
Světlou n. Sázavou. - MS, Geofond Praha, P 53202.
Novotný P. (1986): Výsledky polní gamaspektrometrie melechovského masivu. - MS, Geofond Praha,
P 55529.
Pichavant M., Montel J.M., Richard L.R. (1992): Apatite solubility in peraluminous liguids experimental-data and an extension of the Harrison-Watson model. - Geochim. Cosmochim. Acta 56,
3855-3861. http://www.sciencedirect.com/science/journal/00167037
Poitrasson F. Chenery S., Bland D.J. (1996): Contrasted monazite hydrothermal alteration mechanisms
and their geochemical implications. - Earth. Planet. Sci. Lett. 145, 79-96.
http://www.sciencedirect.com/science/journal/0012821X
Povondra P. (1992): Crystal chemistry of rock-forming apatites from the Bohemian massif. – Acta
Univ. Carol. Geol. 36, 197-224.
Povondra P., Vrána S. (1993): Crystal chemistry of apatite in tourmaline-bearing alkali-feldspar
orthogneiss near Hluboká nad Vltavou, southern Bohemia. - J. Czech Geol. Soc. 38/3-4, 165-170.
Procházka V. (2002): Akcesorické minerály v granitoidech melechovského masívu. - MS diplomová
práce, PřF UK, Praha. http://www.natur.cuni.cz/ugmnz/dipr/m02proh.html
Procházka V., Matějka D. (2003): Dvě populace apatitu v S-granitech melechovského masívu. – Zpr.
Geol. Výzk. v r. 2002, 178-179. http://www.geology.cz/zpravy/obsah/2002/zpravy-o-vyzkumech2002-str-178-179.pdf
Procházka V., Matějka D. (2006): Rock-forming accessory minerals in the granites of Melechov
massif. - Acta Univ. Carol. Geol. 48, 71-79. http://sweb.cz/ospraha/publikace.htm
Rajlich P. (2001): Strukturně-geologické mapování pro lokalizaci testovacích polygonů v oblasti
melechovského masívu. – MS, Česká geologická služba, Praha.
Sha L.K., Chappell B.W. (1998): Contribution of feldspars to the whole-rock phosphorus budget of Iand S- type granites: a quantitative estimation. – Acta Univ. Carol. Geol. 42, 129-136.
Sha L.K., Chappell B.W. (1999): Apatite chemical composition, determined by electron microprobe
and laser-ablation inductively coupled plasma mass spectrometry, as a probe into granite petrogenesis.
- Geochim. Cosmochim. Acta 63, 3861-3881. http://www.sciencedirect.com/science/journal/00167037
Sulovský P. (2001): Accessory minerals of the Třebíč durbachite massif (SW Moravia). - Miner.
Slov. 33, 467-472.
Tenčík I. (1970): Šlichová prospekce. Dílčí zpráva úkolu Stopové a vzácné prvky Českomoravská
vrchovina. – MS, Geofond Praha, P 22380.
Veselá M. (red.): Geologická mapa ČR 1 : 50 000, list 23-23 Jihlava. - Čes. geol. Úst. Praha.
Woller F., Skopový J. (eds.) (2000): Kritická rešerše archivovaných geologických informací –
melechovský masív. - Ústav jaderného výzkumu, Řež.
nerecenzováno (důvod: autor členem redakce)
<<< Geochemie a mineralogie - hlavní stránka
Další související práce
Breiter K., Hrubeš M., Mlčoch B., Štěpánek P., Táborský Z. (2001): Výsledky nových geologickopetrologických studií v oblasti melechovského masívu. – Dílčí zpráva projektu SÚRAO. In: Procházka
J.: Geologický výzkum testovací lokality Melechovský masív, ČGÚ, Praha.
Harlov D.E., Procházka V., Förster H.J., Matějka D. (2008): Origin of monazite-xenotime-zirconfluorapatite assemblages in the peraluminous Melechov granite massif, Czech Republic. - Mineralogy
and Petrology 94, 9-26.
Chvátal M., Strnad L., Šebek O., Zachariáš J. (2005): Contribution to the WP2 report "Melechov
Massif, Czech Republic", Geochemical part. - Dílčí zpráva projektu PADAMOT. MS PřF UK, Praha.
http://www.bgs.ac.uk/padamot/docs/PADAMOT_WP2_FINAL_REPORT_v1_1.pdf
Procházka V. (2008): Monazit v některých horninách moldanubika a centrálního masívu a účinky jeho
radioaktivity. - Sbor. Jihočes. Muz. v Č. Budějovicích, Přír. Vědy 48, 33-43.
– (2010): Fosfáty a akcesorické oxidy ve vybraných granitoidech a pararulách moldanubické oblasti v
jihovýchodních a jižních Čechách. – Disertační práce, ÚGMNZ PřF UK, Praha.
Procházka V., Matějka D., 2004: Rare-earths and more trace elements distribution in S-granites of the
Melechov Massif, Czech Republic, and origin of M-type tetrad effect in apatite. Geochim. cosmochim.
Acta 68(11) S1: A682 (abstrakt).
Procházka V., Matějka D., Uher P. (2008): Nové údaje ze známých i neznámých hornin v okolí
Lipnice nad Sázavou. – Zpr. Geol. Výzk. v Roce 2007, 30-33.
Žáček M., Páša J. (2006): Detailní geochemický výzkum. - MS GEOMIN, Jihlava, 81 s. In: Provedení
geologických a dalších prací na testovací lokalitě Melechovský masiv – 2. etapa (ČGS, SÚRAO).