Geokemične značilnosti sfalerita iz rudišča Puharje : magistrsko delo

Grum Verdinek, Luna (author), Šoster, Aleš (mentor), Bertrandsson Erlandsson, Viktor (comentor), Dolenec, Matej (member of the commission for defense), Rogan Šmuc, Nastja (member of the commission for defense)

The Puharje ore deposit is a low-temperature, epigenetic, carbonate-hosted Zn–Pb deposit located on the margin of the Kamnik–Savinja Alps within the Southern Alpine domain. Mineralization, dominated by sphalerite and galena, is hosted in bituminous dolostones of the Late Permian Bellerophon Formation, with minor shale intercalations. This study focuses on evaluating the trace element distribution within four textural types of sphalerite, analyzed by in-situ laser ablation with inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS). These data are used to constrain the physicochemical conditions of ore formation, fluid evolution and establishment of a rigid genetic model as well as to assess the critical strategic metal potential of the deposit. Sulfur isotope data from sphalerite (Drovenik et al., 1976) complement the geochemical dataset and provide insights into the source of sulfur and reduction mechanism of sulfate. Sphalerite compositions define two geochemical groups: one enriched in As, Tl, and Pb, and another in Ag, Cu, and Hg, corresponding to two distinct mineralization stages. Stage 1 reflects high-salinity, acidic, reducing fluids strongly influenced by organic matter, while Stage 2 resulted from the influx of more oxidized fluids, promoting precipitation of Cu-, Ag-, and Hg-rich sphalerite compared to Stage 1. Estimated formation temperatures (130–145 °C) and ?34S values (?34S ? +12 ‰) suggest low- to intermediate sulfidation conditions and total reduction of sulfate via thermochemical sulfate reduction (TSR). The sulfate source is most likely related to either the Carboniferous-Permian or Permo-Triassic evaporites from the basement units of Southern Alps. Sphalerite from Puharje is moderately enriched in Ge (up to 112 ppm), particularly in early-stage dark brown varieties, while Ga, In, and Sb are depleted. A negative correlation between Ge and Cd suggests Cd may serve as a proxy for Ge enrichment. Although the deposit shares features with both Mississippi Valley-type (MVT) and Alpine-type (APT) deposits, its Permian host rocks preclude a strict APT classification.

• Language: English
• Keywords: Sphalerite, trace elements, Puharje ore deposit, MVT, genetic model
• Work type: Master's thesis/paper
• Typology: 2.09 - Master's Thesis
• Organization: NTF - Faculty of Natural Sciences and Engineering
• Place of publishing: Ljubljana
• Publisher: L. Grum-Verdinek
• Year: 2025
• Number of pages: XVI, 51 f.
• PID: 20.500.12556/RUL-173051
• UDC: 55
• COBISS.SI-ID: 257750019
• Publication date in RUL: 12.09.2025

Secondary language

• Language: Slovenian
• Title: Geochemical characteristics of sphalerite from Puharje mine : master's thesis

Abstract

Rudišče Puharje je nizkotemperaturno epigenetsko cinkovo-svinčevo rudišče v karbonatnih kamninah, ki se nahaja v severozahodnemu podaljšku Kamniško-Savinjskih Alp (Južne Alpe). Orudenje, v katerem sta glavna minerala sfalerit in galenit, je vezano na vrhnji del zgornjepermskega bituminoznega dolomita Bellerophonske formacije s številnimi vložki skrilavih glinavcev. Magistrsko delo se osredotoča na porazdelitev slednih prvin v štirih tipih sfalerita, analiziranih z in-situ masno spektrometrijo z induktivno sklopljeno plazmo z lasersko ablacijo (LA-ICP-MS). Namen analiz je bil določiti fizikalno-kemijske pogoje mineralizacije, razvoj rudotvornih raztopin ter oblikovati ustrezen genetski model, hkrati pa oceniti potencial za prisotnost strateških kritičnih kovin. Geokemične podatke dopolnjujejo podatki o žveplovih izotopih v sfaleritu (Drovenik et al., 1976), ki omogočajo vpogled v izvor žvepla in mehanizme redukcije sulfata. Glede na vsebnost slednih prvin se sfalerit iz Puharja deli v dve glavni skupini: prva je obogatena z As, Tl in Pb, druga pa z Ag, Cu in Hg, kar ustreza dvema fazama mineralizacije. Prva faza odraža nastanek orudenja pod vplivom visoko slanih, kislih, reduciranih raztopin z izrazitim vplivom organskih snovi, medtem ko je druga faza posledica dotoka bolj oksidiranih tekočin, ki so spodbudile kristalizacijo sfalerita, bogatejšega z Ag, Cu in Hg. Izračunane temperature mineralizacije (130–145 °C) in izotopska sestava žvepla (δ³⁴Ssph ≈ +12 ‰) nakazujejo na nastanek orudenja v nizkem do srednjem sulfidacijskem režimu in na popolno redukcijo sulfata preko mehanizmov termokemične redukcije. Najverjetnejši vir sulfata predstavljajo karbonsko-permski ali permo-triasni evaporiti iz podlage Južnih Alp. Zmerna obogatitev z germanijem (do 112 ppm) je bila opažena v temnih sfaleritih, ki so kristalili na začetku prve faze orudenja, medtem ko so vsebnosti Ga, In in Sb razmeroma nizke v vseh različicah. Preko celotnega nabora podatkov prve faze je prisotna negativna korelacija Ge in Cd, zato lahko vsebnost Cd služi kot posredni pokazatelj obogatitve z Ge. Čeprav orudenje na Puharju izkazuje značilnosti tako MVT (ang. Mississippi Valley-type) kot APT (ang. Alpine-type) nahajališč, permska starost prikamnine izključuje uvrstitev med rudišča tipa APT.

• Keywords: Sfalerit, sledne prvine, rudišče Puharje, MVT, gentski model