Камбалдинские месторождения коматиитовых никелевых руд - Kambalda type komatiitic nickel ore deposits

Kambalda типа коматиитовых месторождений никелевых руд представляют собой класс магматической железы - никель - медь - платины -группы элемента руды месторождение , в котором физические процессы коматиитоподобных служить вулканологии для осаждения, концентрата и обогатить Fe-Ni-Cu - (ПГ) сульфид расплав в среде лавового потока извергающегося коматиитового вулкана .

Определение

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

Рудные месторождения типа Камбалда отличаются тем, что отложение несмешивающегося сульфидного расплава Fe-Ni-Cu происходит в канале лавового потока 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 многим другим магматическим Ni-Cu-PGE рудным месторождениям:

  • Источник металла : коматиитовая магма, образовавшаяся в результате частичного плавления мантии с высокой степенью насыщения и сильно недосыщенная сульфидом в источнике (Wendlandt, 1982; см. Также Mavrogenes and O'Neill, 1999).
  • Источник серы : вмещающие породы с высоким содержанием серы (сульфидные отложения и вулканические породы), из которых сульфид плавится высокотемпературной коматиитовой магмой.
  • Динамическая система : Ni-Cu-Co-PGE являются халькофильными и предпочтительно разделяются из силикатного расплава на сульфидный расплав. Теноры металлов (содержание 100% сульфидов) усиливаются смывом объемного коматиитового расплава через скопление сульфидов.
  • Физическая ловушка : впадины в скальных породах, которые могут представлять собой вулканические топографические неровности, измененные термомеханической эрозией. Сульфиды в потоках коматиитовой лавы плотнее, чем силикатный расплав, и имеют тенденцию к объединению в топографических впадинах, что может быть усилено в лавовом канале предполагаемой термической эрозией субстрата коматиитовой лавой.

Недавние исследования изотопного состава S коматиитовых сульфидов (Bekker et al., 2009) показывают, что в них отсутствует массовое фракционирование изотопов, типичное для сульфидов, образовавшихся на поверхности во время архея, как можно было бы ожидать, если бы большая часть серы была поступает из осадочного субстрата, что подтверждает, что S была получена «вверх по течению» в системе, а не из местных вмещающих пород.

Вулканическая обстановка

Связанные с коматиитом месторождения Ni-Cu-PGE могут образовываться в широком диапазоне вулканических сред и перекрывать широкий спектр пород нижнего борта, включая базальты (например, Камбальда, Западная Австралия), андезиты (например, Alexo, Онтарио), дациты (например, , Бэннокберн, Онтарио; Серебряный лебедь, Западная Австралия), риолиты (например, Ди'с-Флоу, Онтарио), железистые образования сульфидной фации (например, Виндарра, Западная Австралия) и сульфидные полупелиты (например, Раглан, Квебек).

Морфология

Морфология Ni-Cu-PGE месторождений Камбалдинского типа отличается тем, что сульфиды Fe-Ni-Cu расположены вдоль дна коматиитового лавового потока, сконцентрированного в зоне самого высокого потока в фации лавовых каналов (Lesher et al., 1984).

Лавовый канал обычно распознается в последовательности коматиитов по:

  • Утолщение базального потока коматиитовой толщи.
  • Повышенное содержание MgO, Ni, Cu и сопутствующее снижение содержания Zn, Cr, Fe, Ti по сравнению с «боковыми потоками»
  • `` Окно без отложений '', где отложения были размыты или растоплены от базального контакта или контакта подошвы коматиита с нижележащим субстратом.
  • Морфология желоба, которую можно распознать по входящей плоской и крутой выемке в подошве, лежащей под самыми толстыми кумулятивными сваями.

Рудная зона обычно состоит от основания вверх из зоны массивных сульфидов, матриксных / сетчатых сульфидов, вкрапленных сульфидов и облачных сульфидов.

Массивные сульфиды не всегда присутствуют, но там, где они присутствуют, состоят на> 90% из сульфидов Fe-Ni-Cu, иногда с экзотическими анклавами оливина , метаосадочного или расплавленного материала, поступающего от подошвы к лавовому потоку. Массивный сульфид обычно располагается на подошве из базальта или кислой вулканической породы, в которую массивный сульфид может локально внедряться, образуя жилы, межплафонные сульфиды и межбрекчиевые сульфиды. Полумассивные сульфиды более распространены и на 75-90% состоят из сульфидов Fe-Ni-Cu с включениями оливина и вмещающих пород.

Сетчатые сульфиды (Канада) или матричные сульфиды (Австралия) состоят на 30-50% из сульфидов, промежуточных по отношению к оливину (обычно серпентинизированных), которые, как считается, образовались в результате статической гравитационной сегрегации, динамической сегрегации потока или капиллярной инфильтрации. . Эта текстура хорошо сохранилась во многих областях (например, Алексо, Онтарио; Камбальда, Западная Австралия; Реглан, Новый Квебек), но в областях с высоким содержанием метаморфических структур она была заменена структурой соломы , состоящей из метаморфических оливинов с пластинчатыми и игольчатыми пластинами, которые на поверхности напоминает текстурированные оливины спинифекс в матрице сульфидов Fe-Ni-Cu.

Рассеянные сульфиды являются наиболее распространенным типом руд и состоят на 5-30% из сульфидов Fe-Ni-Cu и переходят в субхозяйственные и бесплодные кумулятивные породы оливина. В большинстве коматиитов добыча в зонах с более низким содержанием не является экономичной, за исключением тех случаев, когда они расположены близко к поверхности.

Локализация руды

Контактные руды типа I: руды вдоль базального контакта обычно локализуются в заливах подошвы, большая часть которых была деформирована в результате наложенной деформации, но в менее деформированных областях они варьируются от широких неглубоких заливов (например, Алексо, Онтарио) до неглубоких залежей. переходные заливы (например, многие рудные тела Камбалды) в субциркулярные впадины (например, некоторые рудные тела Камблада, Реглан, Квебек).

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

  • Межформационные сульфиды ; Так называемая змеевидная руда, которая образуется в результате выклинивания надвигового слоя или путем ремобилизации массивного сульфида вдоль поверхности сдвига или надвига, который увлекает руду от контакта с серпентинизированным коматиитом. Змеевидная руда может в некоторых случаях быть похожей на руду межспинифекса, диагностические текстуры спинифекса часто отсутствуют из-за термической эрозии или метаморфического наложения, и могут быть определены как таковые только путем сравнения химического состава ультрамафиков выше и ниже.
  • Базальтовый-базальт выклинивания или выклинивание или Bas-барельеф руды, развивается в ходе деформации remobilisation массивного сульфида в лежачий через ослабление желоба и структурное повторное закрывание. Базазовая руда может быть найдена на глубине 40–60 м в подошве, ведущей из желоба.
  • Руды Interspinifex , разработанные на верхнем контакте базального потока и на базальном контакте второго плодородного потока. В некоторых случаях видно, что жидкий сульфид из второго потока тесно перемешан с верхушками ультраосновных потоков базального потока со структурой спиннифекса (например, Long-Victor Shoot, Камбалда) и может присутствовать над остатками отложений и смешиваться с остатками отложений (например, Hilditch Prospect, Wannaway, Bradley Prospect, Location 1 и другие возможные).
  • Ремобилизованная руда . В редких случаях руда может быть перемобилизована в положение «базаль-базис» или «змея-змея», геометрически вариант стратиграфии. К таким примерам относятся Waterloo-Amorac, Emily Ann, Wannaway и потенциально другие небольшие группы ремобилизованных и структурно сложных сульфидов (например, Wedgetail в комплексе Honeymoon Well). В большинстве случаев сульфиды перемещаются менее чем на 100 м, хотя в случае Эмили Энн известно о перемещении более 600 м.

Метаморфическая надпечатка

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

Некоторые ключевые особенности метаморфической истории влияют на современную морфологию и минералогию рудных сред;

Прогресс метаморфизма

Преобразование метаморфизма в фацию зеленых сланцев или фацию амфиболитов приводит к превращению магматического оливина в метаморфический оливин, серпентинит или тальк-карбонизированные 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 концептуально представляют рабочие на месторождении. Массивные сульфиды имеют тенденцию перемещаться на десятки и сотни метров от своего первоначального положения осадконакопления в складчатые шарниры, отложения на подошве, разломы или оказываются захваченными в пределах асимметричных зон сдвига .

В то время как сульфидные минералы не меняют свою минералогию во время метаморфизма, как 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

Минералогия ультраосновных пород особенно подвержена ретроградному метаморфизму, особенно когда присутствует вода. Немногие коматиитовые толщи демонстрируют даже нетронутые метаморфические ассоциации, при этом большая часть метаморфического оливина замещена 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 госсанами в 1965 году, которые обнаружили ростки Лонга, Виктора, Оттер-Хуана и других в пределах Купола Камбальда. Никелевые госсаны Redross, Widgie Townsite, Mariners, Wannaway, Dordie North и Miitel были обнаружены в основном во время или примерно во время бурения в районе Widgiemoltha, начиная с 1985 года и продолжающегося до настоящего времени.

В засушливом кратоне Йилгарн в госсанах никелевой минерализации, особенно массивных сульфидов, преобладают коробчатые конструкции из гетита, гематита, маггемита и охристых глин. Несульфидные никелевые минералы обычно растворимы и редко сохраняются на поверхности в виде карбонатов, хотя часто могут сохраняться в виде арсенатов никеля ( никелин ) в госсане. В субтропических и арктических регионах маловероятно, что госсаны сохранятся или, если они сохранятся, не будут содержать карбонатные минералы.

Минералы, такие как гаспеит , геллиерит , отвейит , виджиемолталит и родственные водные карбонаты никеля, являются диагностическими для госсанов никеля, но чрезвычайно редки. Чаще всего соединения малахита , азурита , халькоцита и кобальта более стойкие в коробчатых изделиях и могут предоставить диагностическую информацию.

Никелевая минерализация в реголите , в верхнем сапролите, обычно существует в виде гетита, гематита, лимонита и часто связана с полидимитом и виоларитом , сульфидами никеля, которые представляют собой гипергенную ассоциацию. Внутри нижнего сапролита 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 последовательностей с помощью геохимии, геофизических методов разведки и стратиграфического анализа.

В геохимическом отношении соотношение Ni: Cr / Cu: Zn Камбальды определяет области обогащенных Ni, Cu и обедненных 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 исследуемые геохимические тенденции включают высокое содержание MgO для определения области с наибольшим кумулятивным содержанием оливина; выявление потоков с низким содержанием Zn; отслеживание содержания Al для выявления загрязненных лав и, главным образом, выявления аномально обогащенного Ni (прямое обнаружение). Во многих областях промышленные месторождения обнаруживаются в ореоле низкосортной минерализации с контурированием 1% или 2% Ni в скважине.

С геофизической точки зрения сульфиды никеля считаются эффективными сверхпроводниками в геологическом контексте. Они исследуются на предмет использования методов электромагнитной разведки, которые измеряют ток и магнитные поля, генерируемые в скрытых и скрытых минералах. Картирование регионального магнитного отклика и силы тяжести также полезно для определения толщи коматиитов, хотя мало пригодно для непосредственного обнаружения самой минерализации.

Стратиграфический анализ области направлен на выявление утолщающихся базальных потоков лавы, морфологии желобов или областей с известным окном без осадка на базальном контакте. Точно так же определение областей, где кумулированный и канализованный поток преобладает над стратиграфией очевидного флангового тонкого потока, где преобладают многочисленные тонкие горизонты лавы, определяемые повторяемостью пород с текстурой спинифекса зоны А, эффективно при региональном наведении в направлении областей с наибольшим выходом магмы. Наконец, в региональном масштабе коматиитовые толщи обычно пробурены в областях с сильным магнитным аномализмом на основании предполагаемой вероятности того, что повышенный магнитный отклик коррелирует с самыми толстыми кумулятивными сваями.

Общие морфологические явления

Параллельные рудные тенденции

Одним из примечательных явлений внутри и вокруг куполов, которые вмещают большинство месторождений коматиитовой никелевой руды в Австралии, является высокая степень параллельности рудных стволов , особенно в Куполах Камбальда и Видгиемолта .

Ростки руды продолжаются в существенной параллельности на несколько километров вниз по обрыву; кроме того, в некоторых рудных направлениях на Widgiemooltha рудные тренды и утолщенные базальные каналы отражаются «фланговыми каналами» с низким содержанием и низким содержанием. Эти фланговые каналы имитируют извилистые извилистые рудные ростки. Почему чрезвычайно горячие и сверхтекучие коматиитовые лавы и сульфиды никеля откладываются в параллельных системах, может быть описано только с помощью разломов типа Хорста-Грабена, которые обычно наблюдаются в рифтовых зонах.

Субвулканический фидер против мегаканалов

Одной из основных проблем при классификации и идентификации месторождений никелевых руд, содержащих коматииты, как типа Камбалда, является структурное усложнение и наложение метаморфизма на вулканическую морфологию и структуру рудного месторождения.

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

Основная трудность в идентификации скопившихся скоплений перидотита, превышающих 1 км, как полностью вулканических, состоит в том, что трудно предвидеть коматиитовое эруптивное событие, которое будет достаточно продолжительным, чтобы существовать достаточно долго для накопления такой толщины материала, содержащего только оливин. Считается столь же правдоподобным, что такие большие дунит-перидотитовые тела представляют собой лавовые каналы или силлы, через которые, возможно, протекали большие объемы лавы на пути к поверхности.

Примером может служить рудное тело Mount Keith MKD5 недалеко от Ленстера, Западная Австралия, которое недавно было переклассифицировано в соответствии с моделью субвулканической интрузии. Чрезвычайно толстые скопления оливина были интерпретированы как представляющие фацию «мега» проточного канала, и только при разработке низко напряженной окраины тела у горы Кейт был обнаружен неповрежденный контакт интрузивного типа.

Подобные толстые скопления коматиитового сходства, которые имеют срезанные или нарушенные контакты, также могут представлять собой интрузивные тела. Например, рудные месторождения Мэгги Хейс и Эмили Энн в зеленокаменном поясе озера Джонстон, Западная Австралия, в значительной степени структурно ремобилизованы (до 600 м в кислых породах подошвы), но размещены в складчатых стручковых образованиях, образующих мезокумулированные тела, в которых отсутствуют типичные спиннифексы. фации верхнего слоя и имеют ортокумулятивную границу. Это может представлять собой подоконник или лополит форму вторжения, а не channelised потока, но структурную модификацию контактов не позволяет сделать окончательный вывод.

Пример рудных месторождений

Окончательный тип Камбалды

  • Район Камбальда-Сент-Айвс-Трамвай, Западная Австралия (в том числе Дуркин, Оттер-Хуан, Коронет, Лонг, Виктор, Лорето, Хант, Фишер, Ланнон, Фостер, Ланфранчи и Эдвин стреляет)
  • Месторождение Карнилья Хилл, Западная Австралия
  • Доум Widgiemooltha , Западная Австралия (включая месторождения Miitel, Mariners, Redross и Wannaway)
  • Пояс Форрестании, Западная Австралия (включая месторождения Cosmic Boy, Flying Fox и Liquid Acrobat)
  • Месторождение Серебряного лебедя, Западная Австралия
  • Район Раглан, Новый Квебек (включая Кросс-Лейк, Зона 2-3, Катинник, Зону 5-8, Зону 13-14, месторождения Западная граница, Граница и Дональдсон)

Навязчивые эквиваленты

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

Вероятный камбалдский тип

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

Смотрите также

Ссылки

  • Arndt, N .; Lesher, CM; Барнс, SJ (2008). Komatiite . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-87474-8.
  • Беккер, А .; Barley, ME; Фиорентини, ML; Rouxel, OJ; Рамбл, Д .; Бересфорд, SW (2009). «Атмосферная сера в архейских никелевых месторождениях, содержащих коматииты». Наука . 326 (5956): 1086–1089. DOI : 10.1126 / science.1177742 .
  • Грешем, JJ; Лофтус-Хиллз, Г. Д. (1981). «Геология никелевого месторождения Камбалда, Западная Австралия». Экономическая геология . 76 (6): 1373–1416. DOI : 10.2113 / gsecongeo.76.6.1373 .
  • Hill, RET; Голе, MJ; Барнс, SJ (1990). Физическая вулканология коматиитов: полевой справочник по коматиитам между Калгурли и Уилуной, восточная провинция Голдфилдс, блок Йилгарн, Западная Австралия . Перт: Геологическое общество Австралии. ISBN 0-909869-55-3.
  • Lesher, CM; Барнс, SJ (2009). «Коматиитовые месторождения Ni-Cu- (PGE)». In Li, C .; Рипли, EM (ред.). Магматические месторождения Ni-Cu-PGE: генетические модели и разведка . Геологическое издательство Китая. С. 27–101.
  • Lesher, CM, and Keays, RR, 2002, Komatiite-Associated Ni-Cu- (PGE) Deposits: Mineralogy, Geochemistry, and Genesis, in LJ Cabri (Editor), The Geology, Geochemistry, Mineralogy, and Mineral Benefification of Platinum. -Group Elements , Канадский институт горного дела, металлургии и нефти, специальный том 54, стр. 579-617
  • Лешер, CM, 1989, месторождения сульфида никеля, связанные с коматиитом, Глава 5 в JA, Уитни и А.Дж. Налдретт (редакторы), Отложение руды, связанное с магмами , Обзоры по экономической геологии, т. 4, издательство Economic Geology Publishing Company, Эль-Пасо, стр. . 45-101
  • Lesher, CM; Гудвин, AM; Кэмпбелл, штат Айленд; Гортон, член парламента (1986). «Микроэлементная геохимия связанных с рудами и бесплодных, кислых метавулканических пород в провинции Сьюпириор, Канада». Канадский журнал наук о Земле . 23 (2): 222–237. DOI : 10.1139 / e86-025 .
  • Лешер, К.М., Арндт, Н.Т., и Гровс, Д.И., 1984, Генезис месторождений сульфида никеля, связанных с коматиитом, в Камбальде, Западная Австралия: дистальная вулканическая модель, в Бьюкенене, Д.Л., и Джонс, М.Дж. (редакторы), сульфидные месторождения в Основные и ультраосновные породы , Горно-металлургический институт, Лондон, с. 70-80.
  • Mavrogenes, JA; О'Нил, HSC (1999). «Относительное влияние давления, температуры и летучести кислорода на растворимость сульфидов в основных магмах». Geochimica et Cosmochimica Acta . 63 (7–8): 1173–1180. DOI : 10.1016 / S0016-7037 (98) 00289-0 .
  • Вендландт, РФ (1982). «Сульфидное насыщение базальтовых и андезитовых расплавов при высоких давлениях и температурах». Американский минералог . 67 (9–10): 877–885.