Alunites in the red beds of the “Marcel” coal mine, Upper Silesian Coal Basin, Poland

Within the so-called red beds of the “Marcel” coal mine, Upper Silesian Coal Basin (USCB), the authors have recorded the presence of alunite and natroalunite using XRD, IR and SEM/EDS. Both of them contain probably isomorphic substitutions of barium, strontium, phosphorus and, possibly, the hydronium ion. These two minerals preferably occur at the bottom of the red beds, in clay laminae overlying a partly preserved coal seam; they are cryptocrystalline: their rhombohedral crystals, with a cube-like habit, are below 1 μm. The sulphates coexist mainly with clay minerals (illite, halloysite, kaolinite-D, smectite) and hematite, while quartz, siderite and sphalerite are subordinate or occur in traces. The genesis of the alunite and natroalunite has been linked to the final stage of the alteration of Carboniferous rocks and coal into the red beds in complex weathering and diagenetic-epigenetic processes. Both minerals must have been formed by metasomatosis of a clay precursor, affected by sulphuric acid resulting from supergenic oxidation of sulphides (mainly pyrite) dispersed in the Carboniferous strata.

---

Wśród tzw. pstrych utworów w kopalni węgla kamiennego „Marcel” (GZW) (Fig. 1, 2) udokumentowano metodami XRD, IR, SEM/EDS (Fig. 3–5, Table 1–3, Phot. 1, 2) obecność ałunitu (odsłonięcie W2) i natroałunitu (odsłonięcie W1). Minerały te występują zwłaszcza w spągu pstrych utworów, w laminach iłowców kontaktujących z częściowo zachowanym pokładem węgla (Fig. 2). Są wykształcone kryptokrystalicznie; ich romboedryczne kryształy, o pokroju zbliżonym do sześcianu, mają wielkość poniżej 1 μm (Phot. 1, 2). Prawdopodobnie zawierają one podstawienia diadochowe baru, strontu, fosforu i ew. jonu hydroniowego w strukturze. Współwystępują głównie z minerałami ilastymi (illit, haloizyt, kaolinit-D, smektyt) i hematytem; podrzędnie lub śladowo towarzyszą im kwarc, syderyt i sfaleryt. Ich genezę należy wiązać z końcowym etapem formowania się pstrych utworów ze skał i węgla karbonu, w złożonych procesach: wietrzennych, a następnie diagenetyczno-epigenetycznych. Bezpośrednio ałunity powstały zapewne metasomatycznie, przez oddziaływanie na ilasty prekursor roztworów kwasu siarkowego, związany z supergenicznym utlenianiem siarczków (głównie pirytu), rozproszonych w utworach karbonu.