Массивные месторождения вулканогенных сульфидных руд , также известные как месторождения руд ВМС , представляют собой тип месторождений сульфидных руд металлов , в основном медно - цинковых , которые связаны с гидротермальными явлениями, связанными с вулканической деятельностью , в подводных условиях и образуются в результате этих явлений. [2] [3] [4]
Эти отложения иногда также называют вулканически-размещенными массивными сульфидными (VHMS) отложениями. Плотность обычно составляет 4500 кг/м 3 . Они представляют собой преимущественно стратифицированные 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 синонимами сернистых шлейфов, называемых черными курильщиками .
Они встречаются в средах, где доминируют вулканические или вулканически полученные (например, вулканически-осадочные) породы, а месторождения являются одновозрастными и совпадают с образованием указанных вулканических пород. Как класс, они представляют собой значительный источник мировых медных, цинковых, свинцовых , золотых и серебряных руд, с кобальтом , оловом , барием , серой , селеном , марганцем , кадмием , индием , висмутом , теллуром , галлием и германием в качестве сопутствующих или побочных продуктов.
Вулканогенные массивные сульфидные месторождения формируются сегодня на морском дне вокруг подводных вулканов вдоль многих срединно-океанических хребтов , а также в задуговых бассейнах и преддуговых рифтах. Компании по разведке полезных ископаемых изучают массивные сульфидные месторождения морского дна ; однако большая часть разведки сосредоточена на поиске наземных эквивалентов этих месторождений.
Тесная связь с вулканическими породами и изверженными центрами отличает месторождения VMS от подобных типов рудных месторождений, которые имеют схожие процессы источника , транспортировки и захвата . Вулканогенные массивные сульфидные месторождения отличаются тем, что рудные месторождения формируются в тесной временной связи с подводным вулканизмом и формируются гидротермальной циркуляцией и испарением сульфидов, которые не зависят от осадочных процессов, что отличает месторождения VMS от осадочно-эксгаляционных (SEDEX) месторождений.
Существует подкласс месторождений VMS, месторождения массивных сульфидов, размещенных в вулканических и осадочных породах (VSHMS), которые действительно имеют общие характеристики, которые являются гибридными между месторождениями VMS и SEDEX. Известными примерами этого класса являются месторождения Bathurst Mining Camp , Нью-Брансуик , Канада (например, Brunswick #12); [5] месторождения Иберийского колчеданного пояса , Португалия и Испания , и месторождение Wolverine, Юкон , Канада.
Типичное расположение месторождений VMS находится в верхней части фельзитовой вулканической последовательности, внутри последовательности вулканокластических туфовых эпикластов, кремней , осадков или, возможно, тонких туфов, которые обычно связаны с нижележащими вулканитами. Висячий бок месторождения в целом связан с более мафической последовательностью вулканических пород, либо андезитом (примерами являются Уим-Крик и Монс-Купри, Западная Австралия или Милленбах, Канада ), либо базальтом (Хеллиер, Тасмания ), либо отсутствует или состоит только из осадков (пещеры Кенгуру, Западная Австралия).
Месторождения VMS пространственно и временно связаны с кислыми вулканическими породами , обычно присутствующими в стратиграфии ниже месторождения, и часто в качестве прямого лежачего бока к месторождению. Осадки обычно соприкасаются с месторождениями VMS в той или иной форме и, как правило, присутствуют в виде (марганцевых) кремней и химических осадков, отложенных в подводной среде.
Висячий бок месторождения может быть представлен вулканическими образованиями, по существу смежными и одновозрастными с породами лежачего бока, что указывает на то, что минерализация развивалась в перерыве между извержениями; это могут быть вулканические породы, отличающиеся от вулканитов лежачего бока в бимодальных вулканических подтипах, или это могут быть осадочные пласты, если минерализация произошла ближе к концу эруптивного цикла.
Гибридные отложения VMS-SEDEX силикокластических ассоциаций (см. ниже) могут образовываться в межпоточных отложениях или в единицах осадочных пород, которые присутствуют прерывисто в более крупном и по существу непрерывном вулканическом комплексе.
В целом эти геологические особенности интерпретируются как свидетельство связи месторождений ВМС с гидротермальными системами, развитыми над подводными вулканическими центрами или вокруг них.
Отложения VMS имеют широкий спектр морфологии, наиболее типичными из которых являются отложения в форме кургана и чаши. Чашеобразные образования образовались в результате выброса гидротермальных растворов в подводные впадины — во многих случаях этот тип отложений можно спутать с осадочными эксгаляционными отложениями . Отложения в форме кургана образовались аналогично современным массивным сульфидным отложениям — путем образования гидротермальной насыпи, образованной последовательными черными дымоходами. Отложения, которые образовались в средах, где преобладают осадочные породы или высокопроницаемые вулканические породы, могут иметь табличную морфологию, которая имитирует геометрию окружающих пород.
Месторождения VMS имеют идеальную форму конической области сильно измененных вулканических или вулканогенных осадочных пород в зоне питания, [ необходимо определение ], которая называется зоной прожилковых сульфидов или штокверковой зоной, перекрытой насыпью массивных эксгалитов и обрамленной слоистыми эксгалятивными сульфидами, известными как шлейф .
Зона штокверка обычно состоит из жильных сульфидов (в основном халькопирита , пирита и пирротина ) с кварцем , хлоритом и меньшим количеством карбонатов и барита .
Зона кургана состоит из слоистого массивного до брекчированного пирита, сфалерита (+/- галенит ), гематита и барита. Курган может быть толщиной до нескольких десятков метров и диаметром в несколько сотен метров.
Зона апрона, как правило, более окислена , со слоистыми, слоистыми сульфидными отложениями, похожими на руды SEDEX , и, как правило, обогащена марганцем , барием и гематитом, с распространенными кремнями , яшмами и химическими отложениями.
Большинство месторождений VMS показывают металлическую зональность, вызванную изменением физических и химических условий циркулирующей гидротермальной жидкости. В идеале это формирует ядро из массивного пирита и халькопирита вокруг горла системы жерла, с ореолом халькопирита- сфалерита -пирита, переходящего в дистальную фацию сфалерита -галена и галена- марганца и, наконец, в фацию кремня -марганца -гематита . Большинство месторождений VMS показывают вертикальную зональность золота , при этом более холодные верхние части обычно более обогащены золотом и серебром.
Минералогия VMS состоит более чем из 90% сульфида железа , в основном в форме пирита , а также из халькопирита , сфалерита и галенита, которые являются основными компонентами. Магнетит присутствует в небольших количествах; по мере увеличения содержания магнетита руды переходят в массивные оксидные залежи. Пустая порода (неэкономичные отходы) в основном состоит из кварца и пирита или пирротина . Из-за высокой плотности залежей некоторые из них имеют выраженные гравитационные аномалии ( Невес-Корву , Португалия ), что используется при разведке.
Ореолы изменений, образованные месторождениями VMS, обычно имеют коническую форму, залегают в основном стратиграфически ниже первоначального местоположения потока флюида (не обязательно самой руды) и, как правило, зонированы.
Наиболее интенсивное изменение (содержащее зону сульфидов прожилкового типа) обычно располагается непосредственно под наибольшей концентрацией массивных сульфидов в пределах вулканической последовательности лежачего бока. Если зона прожилкового типа смещена от сульфидов, это часто является продуктом тектонической деформации или образованием гибридного дистального бассейна сульфидов, похожего на SEDEX.
Ассоциация изменений в зоне изменений лежачего бока следующая:
Во всех случаях эти зоны изменений являются эффектами метасоматоза в самом строгом смысле, приводящими к добавлению калия, кремния, магния и истощению натрия. Хлоритовые минералы обычно более магнезиальны по составу в зоне изменения лежачего бока месторождения VMS, чем эквивалентные породы в той же формации дистально. Висячий бок месторождения VMS часто слабо обеднен натрием.
Изменения, не связанные с процессом рудообразования, также могут быть вездесущими как выше, так и ниже массивного сульфидного месторождения. Типичные текстуры изменений, связанные с девитрификацией подводных вулканических пород, таких как риолитовые стекла , в частности, образование сферолитов , перлита , литофиз и низкотемпературных пренит-пумпеллиитовых фаций под морским дном, повсеместны, хотя часто перекрыты более поздними метаморфическими событиями.
Метаморфические минералогические, текстурные и структурные изменения во вмещающей вулканической последовательности могут также дополнительно скрывать исходные метасоматические минеральные ассоциации.
Месторождения этого класса были классифицированы многочисленными исследователями по-разному (например, источники металлов, примеры типов, геодинамическая обстановка - см. Franklin et al. (1981) и Lydon (1984)). Магматические ассоциации месторождений VMS связаны с различной тектонической обстановкой и геологической средой во время формирования VMS. Следующие пять подклассов имеют специфические петрохимические ассоциации, которые напоминают специфическую геодинамическую среду во время события формирования: [7]
Месторождения VMS, связанные с геологическими средами, в которых доминируют основные породы, обычно офиолитовые последовательности. Примеры содержатся в офиолитах Кипра и Омана , а месторождения, содержащие офиолиты, обнаружены в Аппалачах Ньюфаундленда, которые представляют собой классические районы этого подкласса.
Месторождения VMS связаны с средами, в которых преобладают мафические вулканические породы, но с до 25% кислых вулканических пород, причем последние часто содержат месторождения. Лагеря Noranda, Flin Flon-Snow Lake и Kidd Creek были бы классическими районами этой группы.
Месторождения VMS связаны с примерно равными пропорциями основных вулканических и силикокластических пород; кислые породы могут быть второстепенным компонентом; и основные (и ультраосновные) интрузивные породы распространены. В метаморфических террейнах могут быть известны как или пелитово-основные, связанные с месторождениями VMS. Месторождения Бесси в Японии и Винди-Крэгги, Британская Колумбия, представляют собой классические районы этой группы.
Месторождения VMS, связанные с преобладанием осадочных пород силикокластического типа с обилием кислых пород и менее 10% основного материала. Эти обстановки часто являются богатыми сланцем силикокластически-кислыми или бимодальными силикокластическими. Классическими районами этой группы являются Bathurst Mining Camp в Нью-Брансуике , Канада ; [5] Иберийский колчеданный пояс , Испания и Португалия ; и районы озера Финлейсон, Юкон , Канада. [ требуется ссылка ]
Месторождения VMS связаны с бимодальными последовательностями, где кислые породы встречаются в большем количестве, чем основные породы, и только в небольшом количестве присутствуют осадочные породы. Месторождения Куроко, Япония; месторождения Бучанс, Канада; и месторождения Шеллефте, Швеция являются классическими районами этой группы.
В геологическом прошлом большинство месторождений VMS формировались в рифтовых средах, связанных с вулканическими породами. В частности, они формировались в течение геологического времени, связанного с центрами спрединга срединно-океанических хребтов, центрами спрединга задуг и центрами спрединга преддуг. Общей темой для всех сред месторождений VMS с течением времени является связь со спредингом (т. е. экстенсиональным геодинамическим режимом). Месторождения обычно связаны с бимодальными последовательностями (последовательностями с приблизительно равным процентом основных и кислых пород - например, Норанда или Куроко), кислыми и богатыми осадками средами (например, Батерст), основными и богатыми осадками средами (например, Бесши или Винди-Крагги) или обстановками с преобладанием основных пород (например, Кипр и другие месторождения, содержащие офиолиты ).
Большинство мировых месторождений небольшие, около 80% известных месторождений имеют запасы в диапазоне 0,1–10 млн тонн. Примерами месторождений VMS являются Кидд-Крик , Онтарио , Канада; Флин-Флон в зеленокаменном поясе Флин-Флон , Манитоба , Канада (рудники 777 и Траут-Лейк); Брансуик № 12, Нью-Брансуик , Канада; Рио-Тинто , Испания ; рудник Гринс-Крик, Аляска , США.
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )