Вулканогенное месторождение колчеданных руд

Вулканогенные месторождения массивных сульфидных руд , также известные как рудные месторождения ВМС , представляют собой тип руд металлов сульфидных месторождений , в основном медно - цинковых, которые связаны с вулканами явлениями, связанными с гидротермальными , в подводных средах и образуются в результате них. ^[2]^[3]^[4]

Эти месторождения также иногда называют вулканическими месторождениями массивных сульфидов (VHMS). Плотность обычно составляет 4500 кг/м. ³. Это преимущественно стратиформные скопления сульфидных минералов, которые осаждаются из гидротермальных жидкостей на морском дне или под ним в широком диапазоне древних и современных геологических условий. В современных океанах они являются синонимом сернистых шлейфов, называемых черными курильщиками .

Они встречаются в средах, в которых преобладают вулканические породы или породы вулканического происхождения (например, вулкано-осадочные), а отложения являются ровесниками и совпадают с образованием указанных вулканических пород. Как класс, они представляют собой важный источник мировых меди, цинка, свинца , золота и серебра запасов , а также кобальта , олова , бария , серы , селена , марганца , кадмия , индия , висмута , теллура , галлия и германия в качестве сопутствующих ресурсов. или побочные продукты.

Вулканогенные отложения массивных сульфидов формируются сегодня на морском дне вокруг подводных вулканов вдоль многих срединно-океанических хребтов , а также в пределах задуговых бассейнов и преддуговых рифтов. Компании по разведке полезных ископаемых ведут разведку месторождений массивных сульфидов на морском дне ; однако большая часть геологоразведочных работ сосредоточена на поиске наземных эквивалентов этих месторождений.

Тесная связь с вулканическими породами и центрами извержений отличает месторождения VMS от аналогичных типов рудных месторождений, которые имеют схожие процессы источников , транспорта и ловушек . Вулканогенные колчеданные месторождения отличаются тем, что рудные месторождения формируются в тесной временной связи с подводным вулканизмом и образуются за счет гидротермальной циркуляции и выделения сульфидов, независимых от осадочных процессов, что отличает месторождения ВМС от осадочных эксгалятивных (SEDEX) месторождений.

Существует подкласс месторождений VMS, месторождения массивных сульфидов (VSHMS), содержащие вулканические и осадочные породы, которые имеют общие характеристики, которые являются гибридными между месторождениями VMS и SEDEX. Яркие примеры этого класса включают месторождения Батерст Майнинг Кэмп , Нью-Брансуик , Канада (например, Брансуик № 12); ^[5] месторождения Иберийского колчеданного пояса , Португалия и Испания , и месторождение Росомахи, Юкон , Канада.

Генетическая модель

Источником металла и серы в месторождениях ВМС является комбинация несовместимых элементов, которые выщелачиваются из вулканической груды в зоне гидротермальных изменений под морским дном за счет гидротермальной циркуляции. Обычно считается, что гидротермальная циркуляция осуществляется за счет тепла в земной коре, часто связанного с глубинными интрузиями габбро.
Транспорт металлов происходит за счет конвекции гидротермальных жидкостей, тепло для этого поступает из магматического очага, расположенного под вулканической постройкой. Холодная океанская вода втягивается в гидротермальную зону, нагревается вулканическими породами, а затем выбрасывается в океан, при этом гидротермальный флюид обогащается ионами серы и металлов.
Рудные материалы задерживаются в фумарольном поле или поле черного дыма, когда они выбрасываются в океан, охлаждаются и осаждают сульфидные минералы в виде стратиформной сульфидной руды. ^[6] Некоторые месторождения демонстрируют признаки формирования в результате отложения сульфидов в результате замещения измененных вулканогенно-осадочных пород, а также могут образовываться в результате проникновения богатых серой рассолов в рыхлые отложения.

Геология

Типичное расположение месторождений VMS - это верхняя часть кислой вулканической последовательности, внутри последовательности вулканокластических туфоэпикластических пород, кремней , отложений или, возможно, мелких туфов, которые обычно связаны с нижележащими вулканическими породами. Висячая стена месторождения в целом связана с более основной последовательностью вулканических пород, либо андезитом (примерами являются Уим-Крик и Монс-Купри, Западная Австралия или Милленбах, Канада ), либо базальтом (Хеллиер, Тасмания ), либо отсутствующим, либо только отложениями (Кенгуру). Пещеры, Западная Австралия).

Отложения VMS пространственно и временно связаны с кислыми вулканическими породами , обычно присутствующими в стратиграфии ниже месторождения и часто в виде непосредственного подножья месторождения. Отложения обычно в той или иной форме соприкасаются с отложениями VMS и обычно присутствуют в виде (марганцевых) кремней и химических отложений, отложившихся в подводной среде.

Висячая стенка месторождения может представлять собой вулканические образования, по существу примыкающие к породам предгорья и одновозрастные, что указывает на то, что минерализация развивалась в период между извержениями; это может быть вулканическая порода, непохожая на вулканиты предгорья в бимодальных подтипах вулканов, или это могут быть осадочные толщи, если минерализация произошла ближе к концу изверженного цикла.

Гибридные месторождения VMS-SEDEX кремнисто-обломочных ассоциаций (см. ниже) могут развиваться в межпереносных отложениях или в пачках осадочных пород, которые присутствуют прерывисто в более крупном и по существу смежном вулканическом пакете.

В целом эти геологические особенности были интерпретированы как свидетельствующие о связи месторождений ВМС с гидротермальными системами, развитыми над подводными вулканическими центрами или вокруг них.

Морфология

Отложения VMS имеют широкое разнообразие морфологии, наиболее типичными из которых являются отложения в форме кургана и чаши. Чашеобразные образования образовались за счет излияния гидротермальных растворов в подводные впадины — во многих случаях этот тип отложений можно спутать с осадочными эксгаляционными отложениями . Отложения в форме курганов образовались аналогично современным месторождениям массивных сульфидов - за счет образования гидротермального холма, образованного последовательными трубами черного курильщика. Отложения, образовавшиеся в средах, где преобладают осадочные породы или высокопроницаемые вулканические породы, могут иметь табличную морфологию, имитирующую геометрию окружающих пород.

Месторождения ВМС имеют идеальную форму конической области сильно измененной вулканической или вулканогенной осадочной породы внутри питающей зоны. ^{[ необходимо определение ]} которая называется стрингерной сульфидной или штокверковой зоной, перекрытой насыпью массивных эксгалитов и окруженной стратиформными эксгалятивными сульфидами, известными как фартук .

Штокверковая халькопирита зона обычно состоит из жильных сульфидов (главным образом , пирита и пирротина ) с кварцем , хлоритом и в меньшей степени карбонатами и баритом .

Зона насыпи состоит из пластинчатого массивного и брекчированного пирита, сфалерита (+/- галенита ), гематита и барита. Курган может иметь толщину до нескольких десятков метров и несколько сотен метров в диаметре.

Зона фартука, как правило, более окислена , со стратиформными, слоистыми сульфидными отложениями, похожими на руды SEDEX , и обычно обогащена марганцем , барием и гематитом, с обычными кремнями , яшмами и химическими отложениями.

Металлическое зонирование

На большинстве месторождений ВМС наблюдается металлическая зональность, вызванная изменением физической и химической среды циркулирующего гидротермального флюида. В идеале это образует ядро из массивного пирита и халькопирита вокруг горловины жерловой системы с ореолом халькопирит- сфалерит -пирит, переходящим в дистальную сфалерит- галенитовую и гален- марганцевую фации и, наконец, в кремнисто -марганцево- гематитовую фацию. Большинство месторождений VMS демонстрируют вертикальную зональность золота , при этом более холодные верхние части обычно более обогащены золотом и серебром.

Минералогия также VMS состоит из более чем 90% сульфида железа, главным образом в форме пирита , основными компонентами которого являются халькопирит , сфалерит и галенит . Магнетит присутствует в незначительных количествах; по мере увеличения содержания магнетита руды превращаются в массивные оксидные месторождения. ( Пустая порода нерентабельные отходы) состоит в основном из кварца и пирита или пирротина . Из-за высокой плотности месторождений на некоторых из них наблюдаются заметные гравитационные аномалии ( Невеш-Корво , Португалия ), что полезно при разведке.

Морфология изменения

Ореолы изменений, образовавшиеся на месторождениях VMS, обычно имеют коническую форму, встречаются в основном стратиграфически ниже исходного места потока флюида (не обязательно самой руды) и обычно зонированы.

Наиболее интенсивные изменения (содержащие прожилковую сульфидную зону) обычно расположены непосредственно под наибольшей концентрацией массивных сульфидов, в пределах предгорной вулканической толщи. Если стрингерная зона вытесняется из сульфидов, это часто является продуктом тектонической деформации или образования гибридного SEDEX-подобного дистального пула сульфидов.

Комплексы изменений зоны изменения подошвы расположены от ядра наружу;

Зона кремнеземных изменений , обнаруженная в наиболее интенсивно измененных экземплярах, приводящая к полному замещению кремнеземом вмещающих пород, и связанная с халькопирит-пиритовыми прожилковыми зонами.
Хлоритовая зона , встречающаяся почти во всех примерах, состоит из хлорита +/- серицита +/- кремнезема. Часто вмещающая порода полностью замещена хлоритом, который в деформированных экземплярах может выглядеть как хлоритовый сланец.
Серицитовая зона , встречающаяся почти во всех примерах, состоит из серицита +/- хлорита +/- кремнезема,
Зона окварцевания , часто ступенчатая на фоне кремнезем-альбитового метасоматоза.

Во всех случаях эти зоны изменений представляют собой эффекты метасоматоза в самом строгом смысле этого слова, приводящие к добавлению калия, кремнезема, магния и истощению натрия. Минералы хлорита обычно имеют более магнезиальный состав в зоне изменений подошвы месторождения ВМС, чем эквивалентные породы в той же формации дистально. Висячая стенка месторождения VMS часто слабо обеднена натрием.

Изменения, не связанные с рудообразовательным процессом, также могут быть повсеместными как над, так и под колчеданным месторождением. Типичные текстуры изменений, связанные с расстекловыванием подводных вулканических пород, таких как риолитовые стекла , особенно с образованием сферолитов , перлита , литофизов и низкотемпературной пренит-пумпеллиитовой фации, изменения под морским дном распространены повсеместно, хотя часто накладываются более поздними метаморфическими событиями.

Метаморфические минералогические, текстурные и структурные изменения внутри вмещающих вулканических толщ могут также служить маскировкой исходных метасоматических минеральных комплексов.

Классификация

Месторождения этого класса классифицировались многими исследователями по-разному (например, источники металлов, примеры типов, геодинамическая обстановка - см. Франклин и др. (1981) и Лайдон (1984)). Магматические комплексы месторождений ВМС связаны с меняющейся тектонической обстановкой и геологической обстановкой во время формирования ВМС. Следующие пять подклассов имеют особые нефтехимические комплексы, которые напоминают определенную геодинамическую среду во время формирования: ^[7]

Мафик связан

Месторождения ВМС связаны с геологическими средами, в которых преобладают основные породы, обычно офиолитовые толщи. Примеры офиолитов Кипра представляют и Омана , а месторождения офиолитов, обнаруженные в Аппалачах Ньюфаундленда, собой классические районы этого подкласса.

Бимодально-основной

Месторождения VMS связаны с средами, в которых преобладают основные вулканические породы, но с содержанием до 25% кислых вулканических пород, причем в последних часто располагаются месторождения. Лагеря Норанда, Флин-Флон-Сноу-Лейк и Кидд-Крик могли бы стать классическими районами этой группы.

Мафит-кремнисто-обломочный

Месторождения ВМС связаны с примерно равными пропорциями основных вулканических и кремнеобломочных пород; кислые породы могут быть второстепенным компонентом; распространены основные (и ультраосновные) интрузивные породы. В метаморфических террейнах могут быть известны пелитово-базитовые или связанные с ними отложения VMS. Месторождения Бесши в Японии и Винди-Крэгги, Британская Колумбия, представляют собой классические районы этой группы.

Фельзито-кремнисто-обломочный

Отложения VMS, связанные с кремнеобломочными осадочными породами, преобладали в условиях с обильными кислыми породами и менее 10% основного материала. Эти обстановки часто представляют собой богатые сланцами кремнисто-кислые или бимодальные кремнисто-обломочные породы. в Горнодобывающий лагерь Батерст Нью -Брансуике , Канада ; ^[5] Иберийский пиритовый пояс , Испания и Португалия ; и озера Финлейсон районы , Юкон , Канада, являются классическими районами этой группы. ^{[ нужна ссылка ]}

Бимодально-кислый

Месторождения VMS связаны с бимодальными толщами, где кислые породы встречаются в большем количестве, чем основные породы с небольшим количеством осадочных пород. Месторождение Куроко, Япония; Месторождения Бьюкенс, Канада; Месторождения и Шеллефте в Швеции являются классическими районами этой группы.

Распределение

В геологическом прошлом большинство месторождений ВМС формировались в рифтовых обстановках, связанных с вулканическими породами. В частности, они формировались на протяжении геологического времени, связанного с центрами спрединга срединно-океанических хребтов, задуговыми спрединговыми центрами и преддуговыми спрединговыми центрами. Общей темой для всех сред отложений VMS во времени является связь со спредингом (т.е. геодинамический режим растяжения). Отложения обычно связаны с бимодальными последовательностями (последовательности с примерно равным процентным содержанием основных и кислых пород - например, Норанда или Куроко), кислыми средами и средами, богатыми осадками (например, Батерст), основными средами и средами, богатыми осадками (например, Бесши или Винди). Скалистые), или условия с преобладанием мафита (например, Кипр и другие офиолиты месторождения, содержащие ).

Большинство мировых месторождений небольшие, около 80% известных месторождений находятся в диапазоне 0,1-10 млн т. Примерами месторождений VMS являются Кидд-Крик , Онтарио , Канада; Флин-Флон в зеленокаменном поясе Флин-Флон , Манитоба , Канада ( 777 и шахта Траут-Лейк ); Брансуик № 12, Нью-Брансуик , Канада; Рио-Тинто , Испания ; Рудник Гринс-Крик, Аляска , США.

См. также

Ссылки

^ Ханнингтон, доктор медицины (2014). «Вулканогенные колчеданные месторождения». Трактат по геохимии (второе издание) . 13 : 463–488. дои : 10.1016/B978-0-08-095975-7.01120-7 . ISBN 9780080983004 .
^ Колин-Гарсия, М., А. Эредиа, Г. Кордеро, А. Кампруби, А. Негрон-Мендоса, Ф. Ортега-Гутьеррес, Х. Беральди, С. Рамос-Берналь. (2016). «Гидротермальные источники и пребиотическая химия: обзор» . Бюллетень Мексиканского геологического общества . 68 (3): 599–620. дои : 10.18268/BSGM2016v68n3a13 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Галли, Алан Г.; Ханнингтон, доктор медицины; Йонассон, ИК (2007). «Вулканогенные массивные сульфидные месторождения» (PDF) . Геологическая ассоциация Канады, Отдел месторождений полезных ископаемых, специальное издание . 5 : 141–161. ^{[ мертвая ссылка ]}
^ Мерсье-Ланжевен, П.; Гибсон, Х.Л.; Ханнингтон, доктор медицины; Гутье, Дж.; Монеке, Т.; Дубе, Б.; Хоул, МГ (2014). «Специальный выпуск об архейском магматизме, вулканизме и рудных месторождениях: Часть 2. Вулканогенные колчеданные месторождения Предисловие» . Экономическая геология . 109 (1): 1–9. Бибкод : 2014EcGeo.109....1M . дои : 10.2113/econgeo.109.1.1 .
^ Перейти обратно: ^а ^б "nbm-mnb.ca: "Великолепные скалы - Брансуикские шахты, Батерст" " . Архивировано из оригинала 22 марта 2016 г. Проверено 16 августа 2016 г.
^ Сальстрем, Фредрик; Тролль, Валентин Р.; Палинкаш, Сабина Стрмич; Койман, Эллен; Чжэн, Синь-Юань (29 августа 2022 г.). «Изотопы железа сдерживают гидротермальные процессы под морским дном в активном сульфидном кургане Трансатлантического геотраверса (TAG)» . Связь Земля и окружающая среда . 3 (1): 193. Бибкод : 2022ComEE...3..193S . дои : 10.1038/s43247-022-00518-2 . hdl : 10037/26716 . ISSN 2662-4435 . S2CID 251893360 .
^ Пирси, SJ (2011). «Обстановка, стиль и роль магматизма в формировании вулканогенных колчеданных месторождений». Майнер Депозит . 46 (5–6): 449–471. Бибкод : 2011MinDe..46..449P . дои : 10.1007/s00126-011-0341-z . S2CID 55568096 .

Барри, Коннектикут, и Ханнингтон, доктор медицинских наук, редакторы (1999), Отложения массивных сульфидов, связанные с вулканами: процессы и примеры в современных и древних условиях , Обзоры по экономической геологии, том 8, Общество экономических геологов, Денвер, 408 стр.
Барри, Коннектикут, и Ханнингтон, доктор медицинских наук, 1999, Классификация вулканических массивных сульфидных месторождений на основе состава вмещающих пород: Обзоры в экономической геологии, т. 8, с. 1-11.
Франклин Дж.М., Сангстер Д.М. и Лайдон Дж.В., 1981, Отложения массивных сульфидов, связанные с вулканами, в Скиннере, Б.Дж., изд., Том экономической геологии, посвященный семидесятипятилетнему юбилею, Общество экономических геологов, с. 485-627.
Франклин Дж. М., Гибсон Х. Л., Галли А. Г. и Джонассон И. Р., 2005, Вулканогенные отложения массивных сульфидов, в Хеденквисте Дж. В., Томпсон Дж. Ф. Х., Гольдфарб Р. Дж. и Ричардс Дж. П., ред., Том «Экономическая геология, посвященный 100-летнему юбилею» : Литтлтон, Колорадо, Общество экономических геологов, с. 523-560.
Гильберт, Джон М. и Чарльз Ф. Парк-младший, 1986, Геология рудных месторождений , стр. 572–603, WH Freeman, ISBN 0-7167-1456-6
Гибсон, Гарольд Л., Джеймс М. Франклин и Марк Д. Ханнингтон, (2000) Генетическая модель вулканических отложений массивных сульфидов https://web.archive.org/web/20050221103926/http://www. cseg.ca/conferences/2000/2000abstracts/758.PDF , по состоянию на 20 декабря 2005 г.
Лайдон, Дж. У., 1984, Модели рудных месторождений; 8 — вулканогенные сульфидные месторождения; Часть I, Описательная модель: Geoscience Canada, т. 11, с. 195-202.
Пирси, С.Дж., 2011, Обстановка, стиль и роль магматизма в формировании вулканогенных массивных сульфидных месторождений, Miner Deposita (2011), т. 46, с. 449-471.

Внешние ссылки

[1] Ханнингтон, доктор медицины (2014). «Вулканогенные колчеданные месторождения». Трактат по геохимии (второе издание) . 13 : 463–488. дои : 10.1016/B978-0-08-095975-7.01120-7 . ISBN 9780080983004 .

[2] Колин-Гарсия, М., А. Эредиа, Г. Кордеро, А. Кампруби, А. Негрон-Мендоса, Ф. Ортега-Гутьеррес, Х. Беральди, С. Рамос-Берналь. (2016). «Гидротермальные источники и пребиотическая химия: обзор» . Бюллетень Мексиканского геологического общества . 68 (3): 599–620. дои : 10.18268/BSGM2016v68n3a13 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[3] Галли, Алан Г.; Ханнингтон, доктор медицины; Йонассон, ИК (2007). «Вулканогенные массивные сульфидные месторождения» (PDF) . Геологическая ассоциация Канады, Отдел месторождений полезных ископаемых, специальное издание . 5 : 141–161. ^{[ мертвая ссылка ]}

[4] Мерсье-Ланжевен, П.; Гибсон, Х.Л.; Ханнингтон, доктор медицины; Гутье, Дж.; Монеке, Т.; Дубе, Б.; Хоул, МГ (2014). «Специальный выпуск об архейском магматизме, вулканизме и рудных месторождениях: Часть 2. Вулканогенные колчеданные месторождения Предисловие» . Экономическая геология . 109 (1): 1–9. Бибкод : 2014EcGeo.109....1M . дои : 10.2113/econgeo.109.1.1 .

[nbm-5] Перейти обратно: ^а ^б "nbm-mnb.ca: "Великолепные скалы - Брансуикские шахты, Батерст" " . Архивировано из оригинала 22 марта 2016 г. Проверено 16 августа 2016 г.

[6] Сальстрем, Фредрик; Тролль, Валентин Р.; Палинкаш, Сабина Стрмич; Койман, Эллен; Чжэн, Синь-Юань (29 августа 2022 г.). «Изотопы железа сдерживают гидротермальные процессы под морским дном в активном сульфидном кургане Трансатлантического геотраверса (TAG)» . Связь Земля и окружающая среда . 3 (1): 193. Бибкод : 2022ComEE...3..193S . дои : 10.1038/s43247-022-00518-2 . hdl : 10037/26716 . ISSN 2662-4435 . S2CID 251893360 .

[7] Пирси, SJ (2011). «Обстановка, стиль и роль магматизма в формировании вулканогенных колчеданных месторождений». Майнер Депозит . 46 (5–6): 449–471. Бибкод : 2011MinDe..46..449P . дои : 10.1007/s00126-011-0341-z . S2CID 55568096 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]