Introduction

A discrete structural–morphological type of veinmagnesite deposits, magnesite-bearing fracture zones,which has not hitherto been recognized, is presentedin this paper. It should be added to the already knowntypes: magnesite veins – single or systems; brecciatedveins, both lenticular and irregular magnesite bodies,and magnesite stockwork (ILIĆ 1969a; ILIĆ & RUBE-ŽANIN 1978; POPEVIĆ et al. 1996). These zones occurat numerous locations in Serbia, the most prominentones being in the Zlatibor ultrabasic massif (Fig. 1)(ILIĆ et al. 2005). Thus, they will be the topic of fur-ther consideration.

Magnesite-bearing fracture zones

Magnesite-bearing fracture zones are complex dis-junctive deformations in ultrabasites (ILIĆ 1969b;KARAMATA & POPEVIĆ 1996), having hectometre to

kilometre length, mineralized by magnesite (and oftenby accompanying sepiolite; Figs. 1 and 2). Although,considered partially, they contain all the above-men-tioned known structural–morphological types of mag-nesite deposits (and constitutive orebodies) in ultrab-asites, they can be recognized, integrally considered,as a discrete complex structural–morphological type,based on their particular structural, morphological,mineragenetic and economic–geological features.

So far, seven magnesite-bearing fracture zoneshave been discovered in the Zlatibor ultrabasic mas-sif: four in the Ribnica–Donja Jablanica ore field (Ča-vlovac, Masnica II, Masnica III and Rasevac), one inthe Stublo ore field (Marin Izvor), one in the Slovićiore field (Slovići), and one in the Gola Brda ore field(Rasadnik) (Fig. 1). Their general strike is W–E (up toWNW–ESE) and dip towards S (up to SSW) at20–50°.

The length of these zones ranges from several hun-dred metres to about two kilometres; their width ran-ges from several metres to several dozen metres (Figs.

Magnesite-bearing fracture zones of the Zlatibor ultrabasic massif(Serbia) as a discrete structural–morphological type of magnesite

deposits in ultrabasites

MILOJE ILIĆ1, ZORAN PAVLOVIĆ2 & ZORAN MILADINOVIĆ3

Abstract: In this paper, a discrete structural–morphological type of magnesite deposits in ultrabasites, i.e.,in magnesite-bearing fracture zones, is presented. The most prominent occurrences of such zones in Serbiaare in the Zlatibor ultrabasic massif and they are economically very significant because they contain largereserves of high-quality magnesite, as well as of the accompanying sepiolite.

Key words: Magnesite-bearing fracture zones, structural–morphological type, magnesite, deposits,Zlatibor ultrabasites, Serbia.

Aпстракт: У раду су приказане магнезитоносне разломне зоне које представљају посебан струк-турно-морфолошки тип магнезитских лежишта у ултрабазитима. Ове зоне најбоље су изражене у зла-тиборском ултрабазитском масиву и економски су врло значајне јер садрже велике резерве квалитетногмагнезита, као и пратећег сепиолита.

Кључне речи: магнезитоносне разломне зоне, структурно-морфолошки тип, магнезит, лежишта,златиборски ултрабазити, Србија.

GEOLO[KI ANALI BALKANSKOGA POLUOSTRVA

ANNALES GÉOLOGIQUES DE LA PÉNINSULE BALKANIQUE72 111–117 BEOGRAD, decembar 2011

BELGRADE, December 2011

1 27. Marta 27, 11000 Belgrade, Serbia. Е-mail: milojeilic@yahoo.com2 Geosfera d.o.o., Kosmajska 47a, 11000 Belgrade, Serbia. Е-mail: geosfera.bg@gmail.com3 Department of Economic Geology, Faculty of Mining and Geology, University of Belgrade, Đušina 7, 11000 Belgrade,

Serbia. E-mail: zoran.mi@gmail.com.

DOI: 10.2298/GABP1172111I

2a and b), while the extension to depth along the dipranges from 100 m to 300 m (Fig. 3). They pinch outgradually along the strike and dip, but there are also

transitions into magnesite veins. They usually haveclear salbands (on the footwall and/or hanging wall)towards the neighbouring ultrabasites, while, in their

MILOJE ILIĆ, ZORAN PAVLOVIĆ & ZORAN MILADINOVIĆ112

Fig. 1. A synoptic geological map of the Zlatibor ultrabasic massif and the neighbouring formations with the patterning ofthe distribution of the magnesite deposits. 1, The freshwater Neogene (Miocene); 2, limestone of Santonian– Maastrichtianage; 3, the Upper Cretaceous undivided; 4, volcanic–sedimentary formation of Jurassic age (“Diabase-chert formation”);5, bigger masses of Jurassic basic magmatic rocks (diabase, spilite, dolerite and melaphyre); 6, the Middle and UpperTriassic undivided (limestone and dolomite); 7, amphibolite; 8, ultramafic rocks; 9, occurrences of vein magnesite; 10, de-posits of vein magnesite (a) and magnesite-bearing fracture zones (b); 11, deposits of sedimentary magnesite; 12, regionalruptures; 13, boundaries of ore (magnesite) fields.

interior, ultrabasites are intensively cataclased, ser-pentinized, nontronized and limonitized (Figs. 3 and4). The magnesite in them most often occurs in theform of parallel or sub-parallel veins (simple or com-plex ones – with apophyses, locally brecciated), of thesame orientation as the whole zone, of lenticular andirregular bodies, and stockwork. The degree of miner-

alization of these zones by magnesite substanceranges from 30 to 40 %. In addition to magnesite,sepiolite also occurs in these zones in the form ofveins in magnesite or discrete veins, and as cement inmagnesite breccias (Figs. 3 and 4).

Magnesite either follows the whole dislocation oroccurs only in some of its parts. The former is the

Magnesite-bearing fracture zones of the Zlatibor ultrabasic massif (Serbia) 113

Fig. 2. Sketch showing magnesite-bearing fracture zones of Čavlovac (a) and Masnica III and Rasevac (b).

Čavlovac magnesite-bearing fracture zone (Fig. 2a),and the latter is the Donja Jablanica–Bakića Kolibe dis-location, in which magnesite accumulation occurs in itstwo parts (which are treated as separate magnesite-bearing fracture zones): Masnica III and Rasevac (Fig.2b). Partial accumulation of magnesite within somedislocations can be explained by specific features ofpre-mineralization and mineralization tectonics; post-mineralization tectonics, which however, led only to achange of the position of particular parts of the zone(owing to differential movement of separate blocks).

Structurologically considered, the magnesite-bear-ing fracture zones and the fractures where the largestindependent magnesite veins occur represent shearfractures, namely h0l ruptures. Thus, magnesite veins,within magnesite-bearing fracture zones (which havethe same position as the zones, but are of smallersize), and independent magnesite veins (in other partsof the Zlatibor ultrabasic massif) have mainly similarelements of dip; the statistical maximum of the dipelements of magnesite-bearing fracture zones is178/22, while in case of independent magnesite veinsthere are two maxima of dip elements, i.e., 14/82 and183/68. The apophyses of magnesite veins (both thosein magnesite-bearing fracture zones and in independ-ent ones) mainly represents mineralized feather fis-sures accompanying the main h0l ore-bearing rup-tures.

The rupture structure, formed in the pre-mineraliza-tion period, impacted decisively magnesite mineral-ization, which occurred in the Upper Oligocene–Mio-

cene (related to strong disjunctive tectonics and ac-companying hydrothermal activity). These rupturesserved both for introduction of hydrothermal solutionsand for localization of magnesite mineralization. Inthe mineralization period, the existing fissures wereactivated many times, there were movements in vari-ous directions along them and they were opened andclosed periodically, in accordance with the develop-ment of regional tectonic movements. These move-ments caused shattering and crushing of the magnesitesubstance and neighbouring rocks, while the magne-

site and accompanying miner-als (dolomite, calcite, quartz,chalcedony, opal and sepio-lite) of younger generationswere deposited in the newlyformed empty spaces.

In the post-mineralizationperiod, strong tectonic move-ments occurred, finally form-ing magnesite orebodies, in-cluding their fragmentationand differential movement ofseparate blocks along faultsystems.

From a mineralogical pointof view, the magnesite fromthe magnesite-bearing fracturezones is identical to the magne-site from independent veins: itis dense (microcrystalline tocryptocrystalline), white, andexhibits conchoidal fracture.With regards to the magnesitefrom independent veins, it dif-fers only in a somewhat high-er content of other carbonates(dolomite, calcite), while the

content of other accompanying minerals, mainly sili-ca (quartz, chalcedony, opal), is very similar.

In accordance with its mineral composition, themagnesite from the magnesite–bearing fracture zonesdiffers from the magnesite from independent veins ina higher content of lime (CaO), i.e., 1.5–3 % in theformer and less than 1 % in the latter.

From a mineragenetic point of view, the magnesite-bearing fracture zones and the independent magnesiteveins are syngenetic and synchronous formations.Both these structural–morphologic types of magnesitedeposits occur in ultrabasites as host rocks and wereformed in the same mineralization cycle bound to theUpper Oligocene–Miocene fracture tectonics and ac-companying intermediate volcanism, namely its hydro-thermal activity. Then hydrothermal solutions (which,in fact, represented a mixture of genuine juvenile so-lutions and prevailing ground waters of meteoric ori-gin, heated by volcanic chamber), rich in CO2, ontheir ascending movement leached magnesium out of

MILOJE ILIĆ, ZORAN PAVLOVIĆ & ZORAN MILADINOVIĆ114

Fig. 3. Geological cross-section A–A’ through the magnesite-bearing fracture zone ofČavlovac. 1, Magnesite–serpentinite breccia; 2, non-tronite clay; 3, serpenti-nite–magnesite breccia; 4, sepiolite–magnesite breccia; 5, magnesite; 6, humus.

deeper lying ultrabasites, transported it in the form ofbicarbonate and deposited it in the form of magnesitein ruptures (fracture zones, faults, fissures) in higherparts of the ultrabasite massifs (ILIĆ 1969a). Differen-ces between these two types, thus, are only related tosome structural and morphological features, but not totheir genesis.

From an economic–geological point of view, mag-nesite-bearing fracture zones are large deposits ofmagnesite and accompanying sepiolite, having a com-plex constitution. In them are magnesite orebodies ofvaried structural–morphological types (veins, brec-ciated veins, lenticular and irregular bodies and stock-work), as well as accompanying sepiolite orebodies,which altogether, from an economic–geological pointof view, form deposits. These deposits contain signif-icant reserves (from several dozen thousand tonnes toseveral hundred thousand tonnes) of magnesite sub-stance of good quality for application in the fireproofmaterials industry, as well as significant reserves ofaccompanying sepiolite, which has wide industrialapplication based on its sorbent and catalytic proper-ties. Mining of such large and complex depositsshould be preformed on the whole and completely (of

all magnesite and accompany-ing sepiolite orebodies), notonly of the largest and high-quality magnesite orebodies.

The Čavlovac, Rasevac, andMasnice III zones in the Zlati-bor ultrabasite massif (Figs. 1,2 and 3) can be considered astypical examples of magnesite-bearing fracture zones. Thezones have been noticed insome other ultrabasite massifs(e.g., in the Goleš and Ma-ljen–Suvobor ones) but theyhave not been sufficientlyexplored.

Conclusions

Magnesite-bearing fracturezones represent specific dislo-cations in ultrabasites, minera-lized by magnesite (and oftenaccompanied by sepiolite), hav-ing hectometre to kilometrelength. Although, they containall known structural–morpho-logical types of magnesite de-posits (and constitutive orebo-dies) in ultrabasites (veins –single or systems, brecciatedveins, lenticular and irregularbodies and stockwork – ILIĆ

1969a), they can be classified into a discrete complexstructural–morphologic type, based on their distinctstructural, morphological, mineragenetic and eco-nomic–geological features. These zones are the mostprominent in the Zlatibor ultrabasite massif and eco-nomically very significant, as they contain largereserves of high quality magnesite, as well as of theaccompanying sepiolite.

Acknowledgments

The authors are grateful to the reviewers: RUSLAN KO-STOV (University of Mining and Geology “St. Ivan Rilski”,Sofia, Bulgaria), RADE JELENKOVIĆ (Faculty of Mining andGeology, Belgrade, Serbia), and MIRA MILIĆ (Faculty ofForestry, Banja Luka, Bosnia and Herzegovina)

REFERENCES

ILIĆ, M. 1969a. Genesis and genethic types of magnesitedeposits of the Balkan Peninsula. Acta geologica JAZUVI, Prirodoslovna istraživanja, 36: 67–102, Zagreb (inCroatian, English summary).

Magnesite-bearing fracture zones of the Zlatibor ultrabasic massif (Serbia) 115

Fig. 4. Structural–morphological types of vein magnesite deposits: a, vein with a sil-ica “hat”; b, vein with apophysis; c, lenticular orebody; d, system of veins withapophyses; e, vein with apophyses and accompanying stockwork; f, brecciated vein;g, magnesite-bearing fracture zone. 1, peridotite; 2, serpentinite (predominantlyschistose with striae); 3, fragments of serpentinites; 4, magnesite vein; 5, magnesitestockwork; 6, sepiolite veins; 7, silica “hat” (reef).

ILIĆ, M. 1969b. On the stratigraphic position and tectoniccharacteristics of the ultrabasic massifs of the Dinarides.Geološki anali Balkanskoga poluostrva, 34: 519–541,Beograd (in Serbian, English summary).

ILIĆ, M., PAVLOVIĆ, Z. & MILADINOVIĆ, Z. 2005. Results ofexploration of magnesites in the area of Zlatibor ultraba-sic massif in the period of 2002–2004. 6. Međunarodnaizložba i savetovanje „Kamen 2005”, 32–40, Aranđelo-vac (in Serbian, English summary).

ILIĆ, M. & RUBEŽANIN, D. 1978. On the origin of magnesi-te deposits of the Zlatibor ultrabasic massif. Zbornik ra-dova IX kongresa geologa Jugoslavije, 539–554, Saraje-vo (in Serbian, English summary).

KARAMATA, S. & POPEVIĆ, A. 1996. Ultramafites of Mt.Zlatibor. In: DIMITRIJEVIĆ M.D. (ed.), Geology of Zlati-bor Mt., Geoinstitut, monografija, posebna izdanja 18:31–36, Beograd (in Serbian, English summary).

POPEVIĆ, A., JOKSIMOVIĆ, D. & KARAMATA, S. 1996. The Ma-gnesites of Zlatibor. In: DIMITRIJEVIĆ M.D. (ed.), Geologyof Zlatibor Mt., Geoinstitut, monografija, posebna izdanja18: 69–74, Beograd (in Serbian, English summary).

Резиме

Mагнезитоносне разломне зоне узлатиборском ултрабазитском масиву(Србија) као посебан изолованструктурно-морфолошки типмагнезитских лежишта уултрабазитима

У овом раду је приказан један посебан, до саданеиздвојен, структурно-морфолошки тип жичнихмагнезитских лежишта: магнезитоносне разломнезоне, који треба прикључити до сада познатимтиповима (то су: магнезитске жице – појединачнеили системи, бречасте жице, сочиваста и непра-вилна магнезитска тела и магнезитски штокверк ;ИЛИЋ 1969а; ИЛИЋ и РУБЕЖАНИН 1978; ПОПЕВИЋ идр. 1996). Ове зоне се јављају на више места у Ср-бији, а најбоље су изражене у златиборском ултра-базитском масиву (сл. 1) (Илић и др. 2005), што јепредмет овог рада.

Магнезитоносне разломне зоне представљајусложене дисјунктивне деформације у ултрабази-тима (ИЛИЋ 1969б; КАРАМАTА и ПОПЕВИЋ 1996),хектометарске до километарске дужине, које суорудњене магнезитом (а често и пратећим сепио-литом) (сл. 1 и 2). Иако оне, парцијално посматра-но, садрже све познате, горе наведене структурно-морфолошке типове магнезитских лежишта (од-носно конститутивних рудних тела) у ултрабази-тима, оне се, на основу својих посебних струк-турних, морфолошких, минерагенетских и економ-ско-геолошких карактеристика, интегрално посма-трано, могу издвојити као посебан, комплексанструктурно-морфолошки тип.

У златиборском ултрабазитском масиву до садаје откривено седам магнезитоносних разломнихзона: четири у рудном пољу Рибница–Доња Јабла-ница (Чавловац, Масница II, Масница III и Расе-вац), једна у рудном пољу Стубло (Марин Извор),једна у рудном пољу Словићи (Словићи) и једна урудном пољу Гола брда (Расадник) (сл. 1). Онеимају генерално пружање З–И до ЗСЗ–ИЈИ, а падпрема Ј односно ЈЈЗ под 20–50°.

Ове зоне имају дужину од пар стотина метарадо око 2 km, ширину од неколико метара до неко-лико десетина метара (сл. 2а и б), а простирање попаду им износи 100–300 m (сл. 3). По пружању ипаду оне постепено исклињавају, а постоје и пре-лази у магнезитске жице. Према околним ултраба-зитима оне обично имају јасне салбанде (належећем и/или висећем боку), а унутар њих ултра-базити су интензивно катаклазирани, серпенти-нисани, нонтронитисани и лимонитисани (сл. 3 и4). Магнезит се у њима најчешће јавља у видупаралелних или субпаралелних жица (простих илисложених – са апофизама, местимично бречастих),истог залегања као и читава зона, сочивастих инеправилних тела и штокверка. Степен орудњено-сти ових зона магнезитском супстанцом износи30–40 %). Поред магнезита, у овим зонама се ја-вља и сепиолит у виду жица у магнезиту или по-себних жица и као везиво у магнезитским бречама(сл. 3 и 4).

Магнезитско орудњење или прати целокупнудислокацију или се пак јавља само у појединимњеним деловима. Првонаведени пример предста-вља магнезитоносна разломна зона Чавловац (сл.2а), а другонаведени пример је дислокација ДоњаЈабланица – Бакића Колибе у којој се магнезитскоорудњење јавља у два њена дела (који се третирајукао посебне магнезитоносне разломне зоне):Масница III и Расевац (сл. 2б). Делимична оруд-њеност неких дислокација може се објаснитиспецифичностима прерудне и рудне тектонике;пострудна тектоника је, међутим, само доводиладо промена просторног положаја појединих де-лова зоне (услед диференцијалног кретања оде-литих блокова).

Структуролошки посматрано, магнезитоноснеразломне зоне, исто као и разломи у којима сеналазе највеће самосталне магнезитске жице,представљају раседе смицања, односно h0l рупту-ре. Стога магнезитске жице у оквиру магнезито-носних разломних зона (које имају исто залегањекао и зоне, само са мањих димензија) и самостал-не магнезитске жице (у другим деловима злати-борског ултрабазитског масива) већином имајусличне елементе пада; статистички максимум еле-мената пада магнезитоносних разломних зонаизноси 178/22, а код самосталних магнезитскихжица постоје два максимума елемената пада 14/82и 183/68. Апофизе магнезитских жица (како оних

MILOJE ILIĆ, ZORAN PAVLOVIĆ & ZORAN MILADINOVIĆ116

у магнезитоносним разломним зонама тако и онихсамосталних) већином представљају орудњенетензионе (перасте) пукотине које прате главне h0lрудоносне руптуре.

За магнезитску минерализацију, која је изврше-на у периоду горњи олигоцен–миоцен (у вези саснажним дисјунктивном тектоником и пратећомхидротермалном активношћу), пресудан значај јеимао руптурни склоп образован у прерудномпериоду: ове руптуре су послужиле и за при-вођење хидротермалних раствора и за локализа-цију магнезитског орудњења. У рудном периодупостојећи разломи били су вишекратно активира-ни, дуж њих су вршена кретања у разним прав-цима, периодично су отварани и затварани, у скла-ду са развојем регионалних тектонских покрета.Ова кретања проузроковала су ломљење и дро-бљење магнезитске супстанце и околних стена, а уновообразованим празним просторима депонованје магнезит и пратећи минерали (доломит, калцит,кварц, калцедон, опал, сепиолит) млађих генера-ција, у више фаза.

У пострудном периоду такође су деловалиснажни тектонски покрети који су финално уобли-чили магнезитска рудна тела, укључујући њиховоразламање и диференцијално кретање оделитихблокова дуж система раседа.

У минералошком погледу магнезит из магнези-тоносних разломних зона је идентичан магнезитуиз самосталних жица једар (микрокристаласт докриптокристаласт), беле боје, шкољкастог прело-ма. Од магнезита из самосталних жица разликујесе само по нешто вишем садржају других карбо-ната (доломита, калцита), док су остали пратећиминерали, пре свега силицијски (кварц, калцедон,опал), приближно једнако заступљени.

У складу са својим минералним саставом, ма-гнезит из магнезитоносних разломних зона се одмагнезита из самосталних жица разликује поповећаном садржају калције (CaO): 1,5–3 % кодпрвопоменутих, а испод 1 % код другопоменутих.

У минерагенетском погледу магнезитоноснеразломне зоне и самосталне манезитске жицепредстављају сингенетске и синхроничне творе-вине. Оба ова структурно-морфолошка типа мa-гнезитских лежишта налазе се у ултрабазитимакао околним стенама и образована су у истомминерализационом циклусу везаном за горњооли-гоценско-миоценску разломну тектонику и прате-ћи интермедијарни вулканизам, односно за његовухидротермалну активност. Тада су хидротермалнираствори (који су заправо представљали мешавинуправих јувенилних раствора и од стране вулкан-ског огњишта загрејаних подземних вода мете-орског порекла), богати садржајем CО2, при свомасцедентном кретању, вршили излуживање магне-зијума из дубље лежећих ултрабазита, транспор-товали га у виду бикарбоната, а обарали га у видумагнезита у разломима (разломним зонама, ра-седима, пукотинама) у вишим деловима ултраба-зитских масива (ИЛИЋ 1969а). Разлике измеђуњих, дакле, постоје само у погледу неких струк-турних и морфолошких карактеристика, али не ипогледу њихове генезе.

Са економско-геолошког аспекта магнезитоно-сне разломне зоне представљају велика лежиштамагнезита и пратећег сепиолита, сложене грађе.

Maгнезитоносне разломне зоне се, осим напредописаних у златиборском ултрабазитском масиву,јављају и у неким другим ултрабазитским маси-вима Србије (нпр. голешком, маљенско-сувобор-ском) али нису довољно истражене.

Magnesite-bearing fracture zones of the Zlatibor ultrabasic massif (Serbia) 117