Instrumental methods applied in the investigations of carbonate minerals in the Middle Jurassic sideritic rocks with respect to diagenetic processes

Carbonate minerals in the Middle Jurassic sideritic rocks from the Polish Lowlands, north-eastern margin of the Holy Cross Mountains and the Częstochowa region have been studied applying accessible instrumental methods. The following techniques were applied: polarization microscope, staining with the Evamy’s solution, cathodoluminescence, microprobe, fluid inclusions and isotopic analyses. Most of these methods were not available either in the 20ies of the past century when studies of sideritic iron ores in Poland had begun, or in 50ies and 60ies when they were in full progress. The sideritic rocks are mainly represented by clayey siderites (they contain also muddy and sandy varieties), sideritic sandstones and sideritic coquina, less frequently by sideritic conglomerates and mudstones. Sideroplesite is the main carbonate mineral that builds the sideritic rocks, while pistomesite and siderite are less frequent. Fe-calcite and Fe-dolomite, ankerite, and sporadic dolomite occur in lesser amounts. Syderoplesite and siderite have crystallized in the early diagenesis (eodiagenesis), in the zone of microbiologic methanogenesis, at temperatures of about 20°C, from the porous waters of marine origin, or from marine waters mixed with fresh waters. Sideroplesite enriched in magnesium, pistomesite, calcite and ankerite sequently have formed at the later diagenetic stage (mezodiagenesis). These minerals have crystallized at temperatures above 60°C, from the porous waters of marine origin, or from the fluid which interacted with the adjacent rocks. Fe-calcite was formed in the zone of microbiologic methanogenesis, while the ankerite – in the zone of thermal decarboxylation.

Na podstawie dostępnych obecnie metod instrumentalnych zbadano minerały węglanowe skał syderytowych jury środkowej z Niżu Polskiego, północno-wschodniego obrzeżenia Gór Świętokrzyskich i rejonu Częstochowy. Zastosowano: mikroskop polaryzacyjny, barwienie roztworem Evamy’ego, katodoluminescencję, mikrosondę energetyczną, analizę inkluzji fluidalnych i izotopową. Większość z tych metod nie była dostępna w latach dwudziestych, kiedy rozpoczęto badania syderytowych rud żelaza w Polsce, ani w latach pięćdziesiątych i sześćdziesiątych, kiedy były kontynuowane. Skały syderytowe są reprezentowane głównie przez: syderyty ilaste (obejmują również odmiany mułkowe i piaszczyste), piaskowce syderytowe i muszlowce syderytowe, rzadziej przez zlepieńce syderytowe i mułowce syderytowe. Głównym minerałem węglanowym budującym skały syderytowe jest syderoplesyt, rzadziej pojawiają się pistomesyt i syderyt. W zmiennych ilościach występują Fe-kalcyt oraz Fe-dolomit i ankeryt, sporadycznie dolomit. Syderoplesyt i syderyt krystalizowały we wczesnej diagenezie (eodiagenezie) w strefie mikrobiologicznej metanogenezy w temperaturze ok. 20°C z wód porowych pochodzenia morskiego lub wód morskich zmieszanych z wodami słodkimi. W późniejszym etapie diagene¬zy (mezodiagenezie) tworzyły się w kolejności: syderoplesyt z większą zawartością magnezu, pistomesyt, kalcyt i ankeryt. Minerały te krystalizowały w temperaturze powyżej 60°C z wody porowej pochodzenia morskiego lub wody, która weszła w reakcję z otaczającymi skałami. Fe-kalcyt tworzył się w strefie mikrobiologicznej metanogenezy, natomiast ankeryt w strefie termalnej dekarboksylacji.