Карбонатные месторождения свинцово-цинковых руд представляют собой важные и весьма ценные скопления сульфидных свинцовых и цинковых руд , размещенных в карбонатных ( известняках , мергелях , доломитах ) формациях и имеющих общее генетическое происхождение.
Эти рудные тела варьируются от 0,5 млн тонн содержащейся руды до 20 млн тонн и более, а содержание свинца и цинка в совокупности составляет от 4% до более 14% совокупного свинца и цинка. Эти рудные тела, как правило, представляют собой компактные, довольно однородные пробковые или трубчатые замещения вмещающих их карбонатных толщ и, как таковые, могут быть чрезвычайно прибыльными рудниками .
Эта классификация рудных месторождений также известна как рудные месторождения типа долины Миссисипи или рудные месторождения MVT , в честь ряда таких месторождений вдоль реки Миссисипи в Соединенных Штатах, где такие руды были впервые обнаружены; к ним относятся знаменитый свинцовый район Юго-Восточного Миссури на юго-востоке Миссури , а также месторождения на северо-востоке Айовы , юго-западе Висконсина и северо-западе Иллинойса .
Аналогичным образом образуются карбонатные свинцово-цинковые руды ирландского типа , примером которых является рудник Лишин в графстве Типперэри .
Конечный источник минерализующих жидкостей в месторождениях МВТ неизвестен. Рудные флюиды месторождений МВТ обычно низкотемпературные (100–150 °С) и имеют состав бассейновых рассолов (10–30 мас. % эквивалента NaCl) с pH 4,5–5 (забуферены вмещающими карбонатами). Этот гидротермальный флюид может содержать или не содержать серу, необходимую для образования сульфидных минералов. Подвижные углеводороды, возможно, сыграли роль в доставке пониженного содержания серы в определенные системы MVT, в то время как метан и другие органические вещества потенциально могут восстанавливать содержание сульфатов, переносимых кислой жидкостью. Предполагается, что рудная жидкость образовалась из толщ обломочных красных пластов (потенциальный источник металлов), содержащих эвапориты (потенциальный источник серы).
Были предложены два потенциальных механизма транспортировки металлсодержащего рудного флюида. Первый предполагает уплотнение осадков в водоемах с быстрым седиментированием. Минерализующие жидкости внутри бассейна попадают в отдельные водоносные горизонты с избыточным давлением и выходят эпизодически и быстро. Второй механизм транспортировки жидкости — это гравитационный поток жидкости, обусловленный топографией. Это происходит во время поднятия, которое обычно связано с орогенным событием. При формировании форланд-складчатого и надвигового пояса один край бассейна приподнимается, а флюиды бассейна мигрируют в латеральном направлении от фронта деформации по мере поднятия бассейна. Миграция флюидов через глубокие части бассейна может привести к приобретению металлов и серы, содержащихся в бассейне.
Ловушка для сульфидов свинца-цинка, содержащихся в карбонатах, представляет собой химическую реакцию, которая происходит вследствие концентрации серы, часто углеводородов, а также цинка и свинца, которые поглощаются углеводородами. Углеводороды могут либо вытекать из зоны разлома, либо складываться, оставляя штокверк из слабоминерализованных карбонатно-сульфидных жил, либо разлагаться в результате пиролиза на месте с образованием битумов .
Когда углеводороды превращаются в битум, их способность хелатировать ионы металлов и серу снижается, что приводит к вытеснению этих элементов в жидкость, которая насыщается цинком, свинцом, железом и серой. Таким образом образуются сульфидные минералы, такие как галенит , сфалерит , марказит и пирит .
Обычно месторождения MVT образуются в результате сочетания пиролиза углеводородов, в результате которого высвобождаются ионы цинка-свинца и сера с образованием кислого раствора, который растворяет вмещающие карбонатные образования и заменяет их массивными скоплениями сульфидов. Сюда также можно отнести морфологию штокверков, размещенных на разломах, массовые табличные замены и т.д.
Пористые известняки могут образовывать вкрапленные руды, однако большинство месторождений МВТ представляют собой массивные сульфиды с ножевидными границами между карбонатной и сульфидной минералогией.
Рудные минералы карбонатно-замещающих месторождений обычно представляют собой сульфид свинца, галенит и сфалерит сульфида цинка . Выветрелые эквиваленты образуют англезит , церуссит , смитсонит , гидроцинцит , а также вторичный галенит и сфалерит в пределах гипергенной зоны.
Месторождения МВТ и ирландского типа обычно связаны с изменениями «доломитового фронта», которые проявляются в виде желто-кремовой промывки доломита (карбоната кальция и магния) в кальцит-арагонитовых ассоциациях неизмененных карбонатных формаций.
Большинство рудных тел весьма сульфидные, причем большинство из них очень низкожелезистые, с содержанием пирита - марказита обычно ниже 30% от массы сульфидов. Это делает свинцово-цинковые месторождения MVT особенно простыми в обработке с металлургической точки зрения. Однако некоторые месторождения МВТ могут быть очень богаты железом, а некоторые зоны замещения и изменения сульфидов вообще не связаны с свинцово-цинковым покрытием, что приводит к массивным скоплениям пирита-марказита, которые по существу бесполезны.
Иногда наблюдается ассоциация с жилками кварца и коллоформным кремнеземом, однако силикатные жильные минералы часто встречаются редко.
О важности и синергии между «фарватерами» источников-транспортеров-ловушек углеводородов и свинцово-цинковыми месторождениями MVT и ирландского типа известно уже несколько десятилетий. Часто перспективность конкретных карбонатных формаций для свинцово-цинковых месторождений такого типа сначала выявляется колонковым бурением нефтяников.
Эта концепция совместной генерации углеводородов и рассолов-предшественников с помощью одного и того же процесса позволяет многим исследователям свинцово-цинковых месторождений использовать модели углеводородных бассейнов, чтобы предсказать, может ли карбонатная толща содержать минерализацию MVT или ирландского типа.
Разведка месторождений MVT относительно сложна в теории и проста на практике. На этапе выбора площади внимание должно быть обращено на природу карбонатных толщ, особенно если в нефтяных разведочных скважинах выявлено изменение «доломитового фронта», которое обычно связано со свинцово-цинковой минерализацией.
После этого необходимо уделить внимание сбору цветочных фаций любых рифовых карбонатов, образовавшихся из скоплений коралловых рифов . Фация карбонатной толщи имеет решающее значение, поскольку она контролируется в основном разломами, которые являются конечной целью разведки. Переход от переднего рифа к заднему рифу является «золотым пятном», и, таким образом, в зависимости от возраста карбонатной толщи, знакомство с палеонтологией кораллов считается необходимым.
Наконец, после того, как сформулирована бассейновая модель карбонатной толщи и грубо идентифицированы основные разломы на границах бассейна, часто проводится гравиметрическая съемка, которая является единственным геофизическим методом , который может напрямую обнаружить отложения MVT. Гравиметрические исследования направлены на обнаружение значительных скоплений свинца и цинка из-за их большей плотности по сравнению с окружающими вмещающими породами.
Наконец, «острым концом» программы разведки является последовательное бурение каждой из гравитационных целей, без какого-либо предпочтения или предвзятости к силе или амплитуде какой-либо аномалии. Хорошо известно, что грубые и бесхитростные методы шаблонного бурения позволили обнаружить залежи MVT, пропущенные более избирательными исследователями, например, залежи Леннард-Шельф в Западной Австралии были обнаружены на предпоследней скважине обширной программы бурения.
Подобные типы месторождений могут встречаться в сдвиговых и деформированных карбонатных поясах, где сульфиды цинка и свинца располагаются на сдвиговом контакте карбонатов с кремнеобломочными толщами. Примеры включают цинк-свинцовые месторождения бассейна Дхарвар в Индии, где сульфиды залегают в сдвигах внутри доломитовых толщ.