Вулканогенное месторождение массивных сульфидных руд - Volcanogenic massive sulfide ore deposit

Вулканогенное месторождение массивных сульфидных руд на шахте Кидд , Тимминс, Онтарио , Канада, образовалось 2,7 миллиарда лет назад на древнем морском дне.

Поперечный разрез типичного месторождения вулканогенных массивных сульфидных руд (VMS), как видно в осадочной записи

Вулканогенные массивные сульфидные руды , также известные как VMS месторождения руды, представляют собой тип металл сульфидной руды месторождения , главным образом , меди - цинк , которые связаны с и созданным вулканическим -associated гидротермальных событиями в подводных условиях.

Эти месторождения также иногда называют вулканическими месторождениями массивных сульфидов (VHMS). Плотность обычно составляет 4500 кг / м ³ . Это преимущественно слоистые скопления сульфидных минералов, которые осаждаются из гидротермальных флюидов 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 с преобладанием вулканических или вулканических пород (например, вулканогенно-осадочных), а отложения являются одновозрастными и совпадают с образованием указанных вулканических пород. Как класс, они представляют собой важный источник мировых руд меди, цинка, свинца , золота и серебра , а также кобальта , олова , бария , серы , селена , марганца , кадмия , индия , висмута , теллура , галлия и германия в качестве сопутствующих компонентов. или побочные продукты.

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

Тесная связь с вулканическими породами и центрами извержения отличает месторождения ВМС от схожих типов рудных месторождений, которые имеют схожие источники , процессы переноса и улавливания . Вулканогенные массивные сульфидные месторождения отличаются тем, что рудные месторождения сформированы в тесной временной ассоциации с подводным вулканизмом и образованы гидротермальной циркуляцией и выделением сульфидов, которые не зависят от осадочных процессов, что отличает месторождения ВМС от осадочных эксгаляционных (SEDEX) отложений.

Существует подкласс отложений VMS, массивные сульфидные месторождения, содержащие вулканические и осадочные породы (VSHMS), которые имеют общие характеристики, которые являются гибридными между месторождениями VMS и SEDEX. Известные примеры этого класса включают месторождения горнопромышленного лагеря Батерст , Нью-Брансуик , Канада (например, Брансуик № 12); месторождения Иберийского пиритового пояса , Португалия и Испания , и месторождения Росомахи, Юкон , Канада.

Генетическая модель

Источник металла и серы в VMS отложений представляет собой сочетание несовместимых элементов , которые выщелоченных из вулканического кучи в суб-морском дне гидротермальной зоны гидротермальной циркуляции. Обычно считается, что гидротермальная циркуляция осуществляется за счет тепла в земной коре, часто связанного с глубинными интрузиями габбро.
Перенос металлов происходит посредством конвекции гидротермальных флюидов, тепло для этого доставляется магматическим очагом, расположенным под вулканическим строением. Прохладная океанская вода втягивается в гидротермальную зону и нагревается вулканическими породами, а затем выбрасывается в океан, в результате чего гидротермальный флюид обогащается ионами серы и металлов.
Рудные материалы попадают в ловушку на фумарольном поле или в поле черного курильщика, когда они выбрасываются в океан, охлаждают и осаждают сульфидные минералы в виде слоистой сульфидной руды. Некоторые месторождения демонстрируют свидетельства образования за счет отложения сульфидов через замену измененных вулканогенно-осадочных пород, а также могут образовываться за счет проникновения богатых серой рассолов в рыхлые отложения.

Геология

Типичное расположение отложений ВМС - это верхняя часть кислой вулканической толщи, в пределах последовательности вулканокластических туфовых эпикластов, кремней , отложений или, возможно, мелких туфов, которые обычно связаны с нижележащими вулканитами. Висячая стенка месторождения в целом связана с более мафической последовательностью вулканических пород, либо андезитов (например, Whim Creek & Mons Cupri, Западная Австралия или Милленбах, Канада ), либо базальтов (Хеллиер, Тасмания ), либо отсутствующих, либо только отложений (Kangaroo Пещеры, Западная Австралия).

Отложения ВМС связаны пространственно и временно с кислыми вулканическими породами , обычно присутствующими в стратиграфии ниже месторождения и часто в качестве прямой подошвы к залежи. Осадки обычно примыкают к месторождениям ВМС в той или иной форме и обычно представлены в виде (марганцевых) кремней и химических отложений, отложившихся в подводной среде.

Подвешивающая стена к залежи может быть вулканическими образованиями, по существу смежными и ровесниками пород нижних стенок, что указывает на то, что минерализация развивалась в перерывах между извержениями; это может быть вулканическая порода, не похожая на вулканические породы у основания бимодальных вулканических подтипов, или это может быть осадочная толща, если минерализация произошла к концу цикла извержения.

Гибридные отложения VMS-SEDEX силикокластических ассоциаций (см. Ниже) могут развиваться в пределах отложений слияния или в пределах единиц осадочных пород, которые присутствуют прерывисто в более крупном и по существу непрерывном вулканическом пакете.

В целом, эти геологические особенности были интерпретированы, чтобы показать связь отложений ВМС с гидротермальными системами, развитыми над подводными вулканическими центрами или вокруг них.

Морфология

Отложения VMS имеют широкий спектр морфологии, наиболее типичными являются отложения в форме холма и чаши. Чашеобразные образования образовались из-за выхода гидротермальных растворов в подводные депрессии - во многих случаях этот тип отложений можно спутать с осадочными эксгаляционными отложениями . Отложения в форме насыпей сформировались аналогично тому, как это делают современные массивные сульфидные месторождения - путем образования гидротермального холма, образованного последовательными дымовыми трубами черного курильщика. Отложения, образовавшиеся в среде с преобладанием осадочных пород или высокопроницаемых вулканических пород, могут иметь табличную морфологию, имитирующую геометрию окружающих пород.

Залежи VMS имеют идеальную форму конической области сильно измененных вулканических или вулканогенных осадочных пород в пределах питающей зоны, которая называется стрингер-сульфидом или зоной штокверка , перекрытой насыпью массивных эксалитов и окруженной слоистыми эксгаляционными сульфидами, известными как фартук .

Штокверкового зона , как правило , состоит из вены -hosted сульфиды (главным образом халькопирит , пирит и пирротин ) с кварцем , хлоритом и меньшие карбонатов и барита .

Зона кургана представлена слоистым массивом до брекчированного пирита, сфалерита (+/- галенит ), гематита и барита. Насыпь может достигать нескольких десятков метров в толщину и до нескольких сотен метров в диаметре.

Зона фартука обычно более окислена , с СТРАТИФОРМНЫМ, ламинированной сульфидными отложениями, похожих на SEDEX руды, а также, как правило , марганец , барий и гематит , обогащенный, с кремнями , Ясперс и химические отложения объединяют.

Металлическое зонирование

Большинство отложений VMS демонстрируют металлическую зональность, вызванную изменением физических и химических условий циркулирующей гидротермальной жидкости. В идеале это образует ядро массивного пирита и халькопирита вокруг горла вентиляционной системы, с ореолом chalcopyrite- сфалерит -pyrite градации в дистальном sphalerite- галенит и галенит марганец и , наконец, кремнистый -manganese- гематит фаций. Большинство месторождений VMS демонстрируют вертикальную зональность золота , при этом более холодные верхние части обычно более обогащены золотом и серебром.

Минералогии из VMS массивного сульфида состоит из более чем 90% сульфида железа, главным образом в виде пирита , с халькопирит , сфалерит и галенит также быть основными компонентами. Магнетит присутствует в незначительных количествах; по мере увеличения содержания магнетита руды переходят в массивные оксидные месторождения. Жильного (материал отходов неэкономично), в основном , кварц и пирит или пирротин . Из-за высокой плотности залежей некоторые из них имеют заметные аномалии силы тяжести ( Невес-Корво , Португалия ), которые используются при разведке.

Морфология альтерации

Ореолы гидротермальных изменений, разработанные месторождениями VMS, обычно имеют коническую форму, расположены в основном стратиграфически ниже исходного местоположения потока флюида (не обязательно самой руды) и обычно зонированы.

Наиболее интенсивные изменения (содержащие сульфидную зону стрингера) обычно расположены непосредственно под наибольшей концентрацией массивных сульфидов в пределах вулканической толщи подножия. Если зона стрингера смещена от сульфидов, она часто является продуктом тектонической деформации или образования гибридного SEDEX-подобного дистального пула сульфидов.

Комплексы гидротермальных изменений подошвы зоны альтерации от керна наружу;

Зона изменения кремнезема , обнаруженная в наиболее сильно измененных примерах, приводящая к полному замещению кремнеземом вмещающих пород, и связанная с зонами халькопирита-пирита.
Зона хлорита, встречающаяся почти во всех примерах, состоит из хлорита +/- серицита +/- кремнезема. Часто вмещающая порода полностью замещается хлоритом, который в деформированных образцах может проявляться как хлоритовый сланец.
Зона серицита, встречающаяся почти во всех примерах, состоящая из серицита +/- хлорита +/- кремнезема,
Зона окварцевания , часто ступенчатая с фоновым кремнеземно-альбитовым метасоматозом.

Во всех случаях эти зоны изменения представляют собой эффекты метасоматоза в самом строгом смысле слова, приводящие к добавлению калия, кремнезема, магния и истощению запасов натрия. Хлоритовые минералы обычно более магнезиальные по составу в зоне изменения подошвы месторождения ВМС, чем эквивалентные породы в том же пласте дистально. Висячая стенка к залежам ВМС часто слабо обеднена натрием.

Изменения, не связанные с процессом рудообразования, также могут присутствовать повсеместно как над, так и под залежью массивных сульфидов. Типичные текстуры изменений, связанные с расстеклованием подводных вулканических пород, таких как риолитовые стекла , особенно с образованием сферолитов , перлита , литофизы и низкотемпературные изменения пренит-пумпеллиитовой фации под морским дном, распространены повсеместно, хотя часто на них накладываются более поздние метаморфические явления.

Метаморфические минералогические, текстурные и структурные изменения в пределах вмещающей вулканической толщи могут также служить для маскировки исходных метасоматических минеральных ассоциаций.

Классификация

Месторождения этого класса были классифицированы многочисленными исследователями по-разному (например, источники металлов, типовые примеры, геодинамические условия - см. Франклин и др. (1981) и Лайдон (1984)). Магматические ассоциации месторождений ВМС связаны с различной тектонической обстановкой и геологической средой во время формирования ВМС. Следующие пять подклассов имеют специфические петрохимические комплексы, которые напоминают определенную геодинамическую среду во время формирования:

Mafic связанный

Залежи ВМС, связанные с геологической средой, в которой преобладают основные породы, обычно офиолитовые толщи. Кипр и Оман офиолиты примеры хозяина и офиолитовые организовали месторождения находятся в Ньюфаундленде Аппалачах представляют классические районы этого подкласса.

Бимодально-основной

Отложения ВМС связаны с средами, в которых преобладают основные вулканические породы, но с содержанием до 25% кислых вулканических пород, причем последние часто содержат отложения. Лагеря Норанда, Флин-Флон-Сноу-Лейк и Кидд-Крик были бы классическими районами этой группы.

Мафит-силикокластик

Отложения ВМС, связанные с примерно равными пропорциями основных вулканических и силикокластических пород; кислые породы могут быть второстепенным компонентом; распространены основные (и ультраосновные) интрузивные породы. В метаморфических террейнах могут быть известны пелито-мафические или связанные месторождения ВМС. Отложения Бесши в Японии и Винди-Скагги, Британская Колумбия, представляют собой классические районы этой группы.

Кисло-силикатный

Отложения ВМС, связанные с кремнисто-обломочными осадочными породами, преобладали в обстановке с обилием кислых пород и менее 10% основного материала. Эти параметры часто представляют собой богатые сланцами кремнисто-кислые породы или бимодальные кремнисто-обломочные породы. Bathurst Горный лагерь в Нью - Брансуик , Канада ; Иберийский пиритовый пояс , Испания и Португалия ; и районы озера Финлейсон , Юкон , Канада - классические районы этой группы.

Бимодально-кислый

Массивный сульфид Куроко в разрезе

Отложения VMS, связанные с бимодальными последовательностями, где кислые породы присутствуют в большем количестве, чем основные породы, содержащие лишь незначительные осадочные породы. Месторождения Куроко, Япония; Месторождения Бучанс, Канада; и месторождения Скеллефте, Швеция - классические районы этой группы.

Распределение

В геологическом прошлом большинство месторождений ВМС формировалось в рифтовых условиях, связанных с вулканическими породами. В частности, они формировались на протяжении геологического времени в связи с центрами спрединга срединно-океанических хребтов, центрами спрединга задней дуги и центрами распространения преддуги. Общей темой для всех сред залежей VMS во времени является связь со спредингом (т.е. с геодинамическим режимом растяжения). Отложения обычно связаны с бимодальными последовательностями (последовательности с примерно равным процентным содержанием основных и кислых пород - например, Норанда или Куроко), кислыми и богатыми осадками средами (например, Батерст), основными и богатыми наносами средами (например, Бесши или Винди. Скалистые) или с преобладанием мафических пород (например, Кипр и другие офиолитовые месторождения).

Большинство мировых месторождений небольшие, около 80% известных месторождений находятся в диапазоне 0,1-10 млн. Тонн. Примеры депозитов VMS: Кидд-Крик , Онтарио , Канада; Флин-Флон в зеленокаменном поясе Флин-Флон , Манитоба , Канада ( 777 и шахта Форел-Лейк ); Брансуик № 12, Нью-Брансуик , Канада; Рио Тинто , Испания ; Шахта Гринз Крик, Аляска , США.

Languages

In other projects