Месторождения коматиитовых никелевых руд камбалдинского типа

Месторождения коматиитовых никелевых руд камбалдинского типа представляют собой класс магматических месторождений железо - никель - медь - платиновых элементов группы руд , в которых физические процессы коматиитовой вулканологии служат для отложения, концентрирования и обогащения сульфидного расплава Fe-Ni-Cu-(PGE). в среде потока лавы извергающегося коматиитового вулкана .

Определение

Классификация типа рудной среды отличает их от других месторождений магматических Ni-Cu-PGE руд, которые имеют многие из тех же генетических (формационных) контролей.

Рудные месторождения Камбальдинского типа отличаются тем, что отложение несмешивающегося сульфидного расплава Fe-Ni-Cu происходит внутри канала потока лавы на палеоповерхности. Это отличается от других магматических месторождений Ni-Cu-PGE, где сульфидный расплав Fe-Ni-Cu накапливается внутри субвулканической питающей дайки, силла или магматического очага.

Генетическая модель

Генетическая модель Ni-Cu-(PGE) рудных месторождений Камбалдинского типа аналогична модели многих других магматических Ni-Cu-PGE рудных месторождений:

Источник металла : коматиитовая магма, образовавшаяся в результате частичного плавления мантии высокой степени и сильно недонасыщенная сульфидами в источнике (Wendlandt, 1982; см. также Mavrogenes and O'Neill, 1999).
Источник серы : богатые серой вмещающие породы (сульфидные отложения и вулканические породы), из которых сульфид выплавляется высокотемпературной коматиитовой магмой.
Динамическая система : Ni-Cu-Co-PGE являются халькофилами и преимущественно переходят из силикатного расплава в сульфидный расплав. Содержание металлов (обилие 100% сульфида) усиливается за счет промывки объемного коматиитового расплава через сульфидные скопления.
Физическая ловушка : углубления в скалах подошвы, которые могут представлять собой вулканические топографические неровности, измененные термомеханической эрозией. Сульфиды в потоках коматиитовой лавы более плотны, чем силикатный расплав, и имеют тенденцию накапливаться в топографических понижениях, что может усиливаться в лавовом канале за счет предполагаемой термической эрозии субстрата коматиитовой лавой.

Недавние исследования изотопного состава S коматиитовых сульфидов (Bekker et al., 2009) показывают, что им не хватает независящего от массы изотопного фракционирования, типичного для сульфидов, образовавшихся на поверхности в архее, как и следовало ожидать, если бы большая часть серы была получено из осадочного субстрата, что подтверждает, что сера была получена «вверх по течению» в системе, а не из местных вмещающих пород.

Вулканическая обстановка

Месторождения Ni-Cu-PGE, связанные с коматиитом, могут образовываться в широком диапазоне вулканических сред и залегать на широком диапазоне пород предгорья, включая базальты (например, Камбалда, Западная Австралия), андезиты (например, Алексо, Онтарио), дациты (например, Камбалда, Западная Австралия), андезиты (например, Алексо, Онтарио), дациты (например, , Бэннокберн, Онтарио; Силвер-Свон, Западная Австралия), риолиты (например, Дис-Флоу, Онтарио), железистые образования сульфидной фации (например, Виндарра, Западная Австралия) и сульфидные полупелиты (например, Раглан, Квебек).

Морфология

Морфология месторождений Ni-Cu-PGE камбалдинского типа отличается тем, что сульфиды Fe-Ni-Cu встречаются вдоль дна потока коматиитовой лавы, сконцентрированного в зоне максимального потока в фации лавового канала (Lesher et al., 1984).

Лавовый канал обычно выделяется в толще коматиита по;

Утолщение базального потока коматиитовой толщи
Увеличение MgO, Ni, Cu и сопутствующее уменьшение Zn, Cr, Fe, Ti по сравнению с «боковыми потоками».
«Окно без отложений», где осадок был размыт или расплавлен в результате контакта основания или подошвы коматиита с нижележащим субстратом.
Морфология желоба, которую можно узнать по входящему плоскому и крутому заливу в подошве, подстилающей самые толстые кумулятивные сваи.

Рудная зона обычно состоит, от основания вверх, из зоны массивных сульфидов, сульфидов с матричной/сетчатой текстурой, вкрапленных сульфидов и облачных сульфидов.

Массивные сульфиды присутствуют не всегда, но там, где они присутствуют, они состоят на >90% из сульфидов Fe-Ni-Cu, иногда с экзотическими анклавами оливина , метаосадочных или расплавленных материалов, полученных от подошвы до потока лавы. Массивный сульфид обычно залегает на подножии базальтовой или кислой вулканической породы, в которую массивный сульфид может локально внедряться, образуя жилы, сульфиды между подушками и сульфиды между брекчиями. Полумассивные сульфиды более распространены и состоят на 75–90% из сульфидов Fe-Ni-Cu с включениями оливина и вмещающих пород.

Сульфиды с сетчатой текстурой (Канада) или матричные сульфиды (Австралия) на 30–50% состоят из сульфидов, находящихся в промежутке от оливина (обычно серпентинизированных), которые, как предполагается, образовались в результате статической гравитационной сегрегации, динамической сегрегации потока или капиллярной инфильтрации. . Эта текстура хорошо сохранилась во многих районах (например, Алексо, Онтарио; Камбальда, Западная Австралия; Реглан, Новый Квебек), но в районах с высокой степенью метаморфизма она была заменена текстурой джекстрова , состоящей из пластинчатых или игольчатых метаморфических оливинов, которые на первый взгляд напоминает текстурированные оливины спинифекса в матрице сульфидов Fe-Ni-Cu.

Вкрапленные сульфиды являются наиболее распространенным типом руд и состоят на 5–30% из сульфидов Fe-Ni-Cu и переходят вверх в субэкономические и бесплодные оливиновые кумулатные породы. Зоны более низкого содержания редко экономически выгодны для добычи большинства коматиитов, за исключением тех случаев, когда они расположены близко к поверхности.

Локализация руды

Контактные руды типа I: Руды вдоль базального контакта обычно локализуются в лежачих заливах, большинство из которых деформированы в результате наложенной деформации, но на менее деформированных участках они варьируются от широких неглубоких заливов (например, Алексо, Онтарио) до неглубоких повторных заливов. входящие заливы (например, многие рудные тела Камбальда) до субкруглых впадин (например, некоторые рудные тела Камблада, Реглан, Квебек).

Внутренние руды типа II: некоторые месторождения также содержат или вместо этого содержат вкрапленные, пузырьковые или сетчатые руды.

Межформационные сульфиды ; Так называемая серп-серповая руда, которая разрабатывается в результате надвигового выклинивания или путем ремобилизации массивного сульфида вдоль поверхности сдвига или надвига, который вытягивает руду от контакта вверх в серпентинитизированный коматиит. Руда Серп-Серп в некоторых случаях может быть похожа на интерспинифексную руду, диагностические текстуры спинифекса часто отсутствуют из-за термической эрозии или метаморфического наложения и могут быть определены как таковые только путем сравнения химического состава ультраосновных пород выше и ниже.
Базальт-базальтовое выклинивание , или выклинивание , или Бас-базовая руда, образуется в ходе деформации путем ремобилизации массивных сульфидов в подошву за счет затухания прогиба и структурного повторного замыкания. Бас-басовая руда залегает на глубине до 40–60 м в подошве, ведущем от прогиба.
Интерспинифексная руда , развитая на верхнем контакте базального потока и на базальном контакте плодородного второго потока. В некоторых случаях жидкий сульфид из второго потока тесно перемешан с вершинами ультраосновных потоков базального потока со спинифексной текстурой (например, Лонг-Виктор Шут, Камбалда) и может присутствовать над остаточными отложениями и перемешан с остаточными отложениями (например; Хилдич Проспект, Ваннауэй, Брэдли Проспект, Местоположение 1 и, вероятно, другие).
Ремобилизованная руда . В редких случаях руда может быть ремобилизована в положение бас-бас или серп-серп, геометрически отличающееся от стратиграфии. К таким примерам относятся Ватерлоо-Аморак, Эмили Энн, Ваннауэй и, возможно, другие небольшие скопления ремобилизованных и структурно сложных сульфидов (например, Веджтейл в комплексе Ханимун Уэлл). В большинстве случаев сульфиды перемещаются менее чем на 100 м, хотя в случае с Эмили Энн известно смещение более 600 м.

Метаморфическая надпечатка

Метаморфизм почти повсеместен в архейских коматиитах. Типовое месторождение Ni-Cu-PGE месторождений Камбалдинского типа претерпело несколько метаморфических событий, которые изменили минералогию, текстуру и морфологию руды, содержащей коматиит.

Несколько ключевых особенностей метаморфической истории влияют на современную морфологию и минералогию рудных сред;

Проградный метаморфизм

Проградный метаморфизм либо в зеленосланцевую фацию, либо в амфиболитовую фацию имеет тенденцию превращать магматический оливин в метаморфический оливин, серпентинит или тальковые карбонатные ультраосновные сланцы .

В рудной среде метаморфизм имеет тенденцию ремобилизовать сульфид никеля, который во время пика метаморфизма имеет предел текучести и поведение зубной пасты, как это предполагали рабочие на месторождении. Массивные сульфиды имеют тенденцию перемещаться на десятки-сотни метров от своего первоначального положения осадконакопления в складчатые петли, отложения у подножия, разломы или захватываться асимметричными зонами сдвига .

Хотя сульфидные минералы не меняют свою минералогию во время метаморфизма, как это делают силикаты, предел текучести пентландита сульфида никеля и халькопирита сульфида меди меньше, чем у пирротина и пирита , что приводит к возможности механического разделения сульфидов по всей зоне сдвига.

Ретроградный метаморфизм

Ультраосновная минералогия особенно подвержена ретроградному метаморфизму, особенно при наличии воды. Немногие последовательности коматиита демонстрируют даже первозданные метаморфические комплексы, причем большая часть метаморфического оливина заменена серпентином , антофиллитом , тальком или хлоритом . Пироксен имеет тенденцию регрессировать в актинолит – куммингтонит или хлорит. Хромит может гидротермально превращаться в стихтит , а пентландит может регрессировать в миллерит или хизлевудит .

Супергенная модификация

Коматиитовая никелевая минерализация типа Камбальда была первоначально обнаружена в ходе поисков госсана примерно в 1965 году, в ходе которых были обнаружены отростки Лонг, Виктор, Оттер-Хуан и другие отростки внутри купола Камбальда. Никелевые госсаны Redross, Widgie Townsite, Mariners, Wannaway, Dordie North и Miitel обычно обнаруживались примерно во время бурения в районе Widgiemoltha, начавшегося в 1985 году и продолжающегося до сегодняшнего дня.

Госсаны никелевой минерализации, особенно массивные сульфиды, преобладают в засушливом кратоне Йилгарн коробчатыми глинами гетита, гематита, маггемита и охры. Несульфидные минералы никеля обычно растворимы и редко сохраняются на поверхности в виде карбонатов, хотя часто могут сохраняться в виде арсенатов никеля ( никелина ) в госсанах. В субтропических и арктических регионах маловероятно, что госсаны сохранились, а если и сохранились, то не содержали карбонатных минералов.

Такие минералы, как гаспеит , гельерит , отвайит , видгимольталит и родственные им водные карбонаты никеля, являются диагностическими признаками никелевых госсанов, но встречаются чрезвычайно редко. Чаще всего малахит , азурит , халькоцит и соединения кобальта более устойчивы в коробках и могут предоставить диагностическую информацию.

Никелевая минерализация в реголите , в верхних сапролитах обычно существует в виде гетита, гематита, лимонита и часто связана с полидимитом и виоларитом , сульфидами никеля, имеющими гипергенную ассоциацию. В нижнем сапролите виоларит является переходным с неизмененной пентландит-пирит-пирротиновой рудой.

Разведка Камбалдинских Ni-Cu-PGE руд

Разведка никелевых руд камбалдинского типа направлена на выявление перспективных элементов коматиитовых толщ с помощью геохимии, геофизических методов поиска и стратиграфического анализа.

С геохимической точки зрения Ni соотношение Камбалды :Cr/Cu:Zn определяет области обогащения Ni, Cu и обеднения Cr и Zn. Cr связан с фракционированными породами с низким содержанием MgO, а Zn является типичным загрязнителем отложений. Если соотношение составляет около единицы или больше 1, поток коматиита считается плодородным. Другие искомые геохимические тенденции включают высокое содержание MgO для определения области с самым высоким кумулятивным содержанием оливина; выявление потоков с низким содержанием цинка; отслеживание содержания Al для выявления загрязненных лав и, главным образом, выявления аномально обогащенного Ni (прямое обнаружение). Во многих районах полезные месторождения обнаруживаются в ореоле минерализации более низкого качества с контуром 1% или 2% Ni в скважине.

С геофизической точки зрения сульфиды никеля считаются эффективными сверхпроводниками в геологическом контексте. Их исследуют с использованием методов электромагнитной разведки, которые измеряют ток и магнитные поля, генерируемые в погребенных и скрытых минерализациях. Картирование регионального магнитного отклика и гравитации также полезно для определения последовательностей коматиита, хотя мало полезно для непосредственного обнаружения самой минерализации.

Стратиграфический анализ территории направлен на выявление утолщающихся базальных потоков лавы, морфологии желобов или областей с известным окном без отложений на базальном контакте. Аналогичным образом, выявление областей, где кумулятивный и канализированный поток доминирует над очевидной стратиграфией фланкирующих тонких потоков, в которых преобладают многочисленные тонкие лавовые горизонты, определяемые повторяющимися текстурированными породами спинифекса А-зоны, эффективно для регионального вектора в сторону областей с самым высоким расходом магмы. Наконец, на региональном уровне обычно бурение коматиитовых последовательностей происходит в областях с высоким магнитным аномализмом, основываясь на предполагаемой вероятности того, что повышенный магнитный отклик коррелирует с самыми толстыми кумулятивными грудами.

Общие морфологические явления

Параллельные тенденции в руде

Одним из примечательных явлений внутри и вокруг куполов, в которых находится большинство месторождений коматиитовых никелевых руд в Австралии, является высокая степень параллельности рудных отростков , особенно на куполах Камбальда и куполах Видгимулта .

Рудные отростки продолжаются, по существу параллельно, на несколько километров вниз; кроме того, в некоторых рудных трендах на Видгимулте рудные тренды и утолщенные базальные каналы потока отражают «фланкирующие каналы» с низким содержанием и низким содержанием содержаний. Эти фланкирующие каналы имитируют извилистые извилистые рудные отростки. Почему чрезвычайно горячие и сверхтекучие коматиитовые лавы и сульфиды никеля отлагаются в параллельных системах, можно объяснить только разломами типа Хорста-Грабен, которые обычно наблюдаются в рифтовых зонах.

Субвулканический фидер против мегаканалов

Одной из основных проблем при классификации и идентификации рудных месторождений NiS с коматиитом как типа Камбальда является структурная сложность и наложение метаморфизма на вулканическую морфологию и текстуру рудного месторождения.

Это особенно верно в отношении перидотитов и дунитов , содержащих низкосортные вкрапленные Ni-Cu-(PGE) месторождения, такие как Perseverance, Mount Keith MKD5, Yakabindie и Honeymoon Well , которые занимают тела перидотитов мощностью от 300 до 1200 метров ( или более).

Основная трудность в идентификации груд аккумулятивных перидотитов высотой более 1 км как полностью вулканических - это трудность предвидеть коматиитовое извержение, которое достаточно продолжительно, чтобы сохраняться достаточно долго, чтобы образоваться за счет накопления такой толщины материала, содержащего только оливин. Столь же правдоподобным считается и то, что такие крупные дунит-перидотитовые тела представляют собой лавовые каналы или силлы, через которые, возможно, вытекали на поверхность большие объемы лавы.

Примером этого является рудное тело Маунт-Кит MKD5 недалеко от Ленстера, Западная Австралия, которое недавно было переклассифицировано в соответствии с субвулканической интрузивной моделью. Чрезвычайно мощные отложения оливина были интерпретированы как представляющие собой «мега» фацию канала потока, и только после разработки малодеформированного края тела на горе Кит был обнаружен неповрежденный контакт интрузивного типа.

Подобные мощные аккумулятивные тела коматиитового типа, имеющие сдвинутые или нарушенные контакты, также могут представлять собой интрузивные тела. Например, рудные месторождения Мэгги Хейс и Эмили Энн в Зеленокаменном поясе озера Джонстон в Западной Австралии сильно структурно ремобилизованы (до 600 м в кислых породах предгорья), но расположены в складчатых подиформных сростках и мезокумулятах, в которых отсутствуют типичные спинифексные тела. фации кровли притока и имеют ортокумулятивную границу. Это может представлять собой силловую или лополитовую форму внедрения, а не канализированный поток, но структурная модификация контактов не позволяет сделать окончательный вывод.

Примеры рудных месторождений

Определенный тип Камбальды.

Район Камбалда-Сент-Айвс-Трамвей, Западная Австралия (включая Дуркина, Оттера-Хуана, Коронета, Лонга, Виктора, Лорето, Ханта, Фишера, Ланнона, Фостера, Ланфранчи и Эдвина Шутов)
Месторождение Карнилия Хилл, Западная Австралия
Widgiemooltha Dome , Западная Австралия (включая месторождения Миитель, Маринерс, Редросс и Ваннауэй)
Пояс Форрестания, Западная Австралия (включая отложения Cosmic Boy, Flying Fox и Liquid Acrobat)
Месторождение Серебряный Лебедь, Западная Австралия
Район Реглан, Новый Квебек (включая месторождения Кросс-Лейк, Зоны 2–3, Катинник, Зоны 5–8, Зоны 13–14, Западная граница, Граница и Дональдсон)

Навязчивые эквиваленты

Никелевый пояс Томпсона, Манитоба (включая месторождения Берчтри, Пайп и Томпсон)

Вероятный тип Камбалды

Мэгги Хейс и Эмили Энн , Зеленокаменный пояс озера Джонстон, Западная Австралия
Месторождение никеля Ватерлоо, Зеленокаменный пояс Агнью-Вилуна, Западная Австралия

См. также

Ссылки

Арндт, Н.; Лешер, СМ; Барнс, С.Дж. (2008). Коматиите . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-87474-8 .
Беккер, А.; Барли, Мэн; Фиорентини, ML; Руксель, О.Дж.; Рамбл, Д.; Бересфорд, Юго-Запад (2009). «Атмосферная сера в архейских месторождениях никеля, содержащих коматииты». Наука . 326 (5956): 1086–1089. Бибкод : 2009Sci...326.1086B . дои : 10.1126/science.1177742 . ПМИД 19965423 .
Грешем, Джей-Джей; Лофтус-Хиллз, Джорджия (1981). «Геология никелевого месторождения Камбалда, Западная Австралия». Экономическая геология . 76 (6): 1373–1416. Бибкод : 1981EcGeo..76.1373G . дои : 10.2113/gsecongeo.76.6.1373 .
Хилл, RET; Гоул, MJ; Барнс, С.Дж. (1990). Физическая вулканология коматиитов: полевой справочник по коматиитам между Калгурли и Вилуной, восточная провинция Голдфилдс, блок Йилгарн, Западная Австралия . Перт: Геологическое общество Австралии. ISBN 0-909869-55-3 .
Лешер, СМ; Барнс, С.Дж. (2009). «Коматиит-ассоциированные месторождения Ni-Cu-(PGE)». Ин Ли, К.; Рипли, Э.М. (ред.). Магматические месторождения Ni-Cu-PGE: генетические модели и разведка . Геологическое издательство Китая. стр. 27–101.
Лешер, К.М., и Кейс, Р.Р., 2002, Отложения Ni-Cu-(PGE), связанные с коматиитом: минералогия, геохимия и генезис, в LJ Cabri (редактор), Геология, геохимия, минералогия и обогащение минералов платины. -Group Elements , Канадский институт горного дела, металлургии и нефти, специальный том 54, стр. 579–617
Лешер, К.М., 1989, Месторождения сульфида никеля, связанные с коматиитом, Глава 5 в книге Дж. А., Уитни и А. Дж. Налдретта (редакторы), Отложение руд, связанных с магмой , Обзоры по экономической геологии, т. 4, Издательство Economic Geology Publishing Company, Эль-Пасо, стр. . 45–101
Лешер К.М., Арндт Н.Т. и Гровс Д.И., 1984, Генезис связанных с коматиитом месторождений сульфида никеля в Камбальде, Западная Австралия: модель дистального вулкана, в Бьюкенен, Д.Л., и Джонс, М.Дж. (редакторы), Сульфидные отложения в Основные и ультраосновные породы , Институт горного дела и металлургии, Лондон, с. 70–80.
Маврогенес, Дж. А.; О'Нил, HSC (1999). «Относительное влияние давления, температуры и фугитивности кислорода на растворимость сульфида в основных магмах». Geochimica et Cosmochimica Acta . 63 (7–8): 1173–1180. Бибкод : 1999GeCoA..63.1173M . дои : 10.1016/S0016-7037(98)00289-0 .
Вендландт, РФ (1982). «Сульфидное насыщение расплавов базальтов и андезитов при высоких давлениях и температурах». Американский минералог . 67 (9–10): 877–885. Бибкод : 1982AmMin..67..877W .