Месторождения коматиитовых никелевых руд типа Камбалда представляют собой класс магматических месторождений руд железа , никеля , меди и элементов платиновой группы , в которых физические процессы коматиитовой вулканологии способствуют отложению, концентрации и обогащению расплава сульфидов Fe-Ni-Cu-(PGE) в среде лавового потока извергающегося коматиитового вулкана .
Классификация типа рудной среды отличает их от других магматических месторождений Ni-Cu-PGE руд, которые во многом имеют схожие генетические (формационные) особенности.
Рудные месторождения типа Камбалда отличаются тем, что отложение несмешивающегося расплава сульфидов Fe-Ni-Cu происходит в канале потока лавы на палеоповерхности. Это отличается от других магматических месторождений Ni-Cu-PGE, где расплав сульфидов Fe-Ni-Cu накапливается в субвулканической питающей дайке, силле или магматической камере.
Генетическая модель месторождений Ni-Cu-(PGE) руд камбалдинского типа аналогична таковой многих других магматических месторождений Ni-Cu-PGE руд:
Недавние исследования изотопного состава серы коматиитовых сульфидов (Беккер и др., 2009) показывают, что в них отсутствует не зависящее от массы фракционирование изотопов, типичное для сульфидов, образовавшихся на поверхности в архейское время, как можно было бы ожидать, если бы большая часть серы была получена из осадочного субстрата, что подтверждает, что сера была получена «выше по течению» в системе, а не из местных вмещающих пород.
Связанные с коматиитом месторождения Ni-Cu-PGE могут формироваться в широком диапазоне вулканических сред и залегать на широком диапазоне пород лежачего бока, включая базальты (например, Камбалда, Западная Австралия), андезиты (например, Алексо, Онтарио), дациты (например, Баннокберн, Онтарио; Сильвер Свон, Западная Австралия), риолиты (например, Дис-Флоу, Онтарио), железистые формации сульфидной фации (например, Виндарра, Западная Австралия) и сульфидные полупелиты (например, Раглан, Квебек).
Морфология месторождений Ni-Cu-PGE типа Камбальда отличается тем, что сульфиды Fe-Ni-Cu встречаются вдоль дна потока коматиитовой лавы, сконцентрированного в зоне максимального потока в фации лавового канала (Lesher et al., 1984).
Лавовый канал обычно распознается в коматиитовой последовательности по:
Рудная зона обычно состоит, начиная от основания и выше, из зоны массивных сульфидов, матричных/сетчатых сульфидов, рассеянных сульфидов и облачных сульфидов.
Массивные сульфиды присутствуют не всегда, но там, где они присутствуют, они состоят из >90% сульфидов Fe-Ni-Cu, иногда с экзотическими включениями оливина , метаосадочного или расплавленного материала, полученного из лежачего бока лавового потока. Массивный сульфид обычно сидит на лежачем боку базальта или кислой вулканической породы, в которую массивный сульфид может локально проникать, образуя жилы, межподушечные сульфиды и межбрекчиевые сульфиды. Полумассивные сульфиды встречаются чаще и состоят из 75–90% сульфидов Fe-Ni-Cu с включениями оливина и стеновых пород.
Сетчато-текстурированные сульфиды (Канада) или матричные сульфиды (Австралия) состоят из 30–50% сульфида, интерстициального к оливину (обычно серпентинизированному), который, как было интерпретировано, образовался в результате статической гравитационной сегрегации, динамической сегрегации потока или капиллярной инфильтрации. Эта текстура хорошо сохранилась во многих областях (например, Алексо, Онтарио; Камбалда, Западная Австралия; Раглан, Новый Квебек), но в высокосортных метаморфических областях она была заменена текстурой jackstraw , состоящей из лезвийных до игольчатых метаморфических оливинов, которые внешне напоминают текстурированные оливины spinifex, в матрице сульфидов Fe-Ni-Cu.
Рассеянные сульфиды являются наиболее распространенным типом руды и состоят из 5–30% сульфидов Fe-Ni-Cu и переходят вверх в субэкономичные и безрудные оливиновые кумулятивные породы. Зоны с более низким содержанием редко бывают экономически выгодными для добычи в большинстве коматиитов, за исключением случаев, когда они находятся близко к поверхности.
Контактные руды типа I: руды вдоль базального контакта обычно локализуются в заливах лежачего бока, большинство из которых деформированы наложенной деформацией, но которые в менее деформированных областях варьируются от широких неглубоких заливов (например, Алексо, Онтарио) и неглубоких входящих заливов (например, многие рудные тела Камбалды) до субкруглых впадин (например, некоторые рудные тела Камблада, Раглан, Квебек).
Внутренние руды типа II: некоторые месторождения также содержат или вместо этого содержат вкрапленные, пузырчатые или сетчатые руды.
Метаморфизм почти повсеместно распространен в архейских коматиитах. Типовая местность для месторождений Ni-Cu-PGE типа Камбалда претерпела несколько метаморфических событий, которые изменили минералогию, текстуры и морфологию руды, содержащейся в коматиитах.
Несколько ключевых особенностей метаморфической истории влияют на современную морфологию и минералогию рудных сред;
Прогрессивный метаморфизм либо в зеленосланцевую фацию, либо в амфиболитовую фацию приводит к превращению магматического оливина в метаморфический оливин, серпентинит или тальк-карбонатные ультраосновные сланцы .
В рудной среде метаморфизм имеет тенденцию к повторной мобилизации сульфида никеля, который во время пикового метаморфизма имеет предел текучести и поведение зубной пасты, как это концептуализируют рабочие в этой области. Массивные сульфиды имеют тенденцию перемещаться на десятки и сотни метров от своего первоначального положения осадконакопления в шарниры складок , отложения лежачего бока, разломы или попадают в асимметричные зоны сдвига .
Хотя сульфидные минералы не изменяют свой минералогический состав в процессе метаморфизма, как это делают силикаты, предел текучести сульфида никеля пентландита и сульфида меди халькопирита меньше, чем у пирротина и пирита , что приводит к возможности механического разделения сульфидов по всей зоне сдвига.
Ультраосновная минералогия особенно восприимчива к ретроградному метаморфизму, особенно в присутствии воды. Немногие последовательности коматиита демонстрируют даже первозданную метаморфическую ассоциацию, при этом большинство метаморфических оливинов замещено серпентином , антофиллитом , тальком или хлоритом . Пироксен имеет тенденцию к регрессу в актинолит - куммингтонит или хлорит. Хромит может гидротермально изменяться в стихтит , а пентландит может регрессировать в миллерит или хизлевудит .
Коматиитовая никелевая минерализация типа Камбалда была первоначально обнаружена поиском госсанов примерно в 1965 году, который обнаружил Long, Victor, Otter-Juan и другие стволы в пределах купола Камбалда. Никелевые госсаны Redross, Widgie Townsite, Mariners, Wannaway, Dordie North и Miitel были обнаружены в основном во время или около того времени бурения области Видгиемолта, начавшегося в 1985 году и продолжающегося по сей день.
Госсаны никелевой минерализации, особенно массивные сульфиды, доминируют в засушливом кратоне Йилгарн в виде коробчатых образований 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 госсанах. В субтропических и арктических регионах маловероятно, что госсаны сохранятся или, если они сохраняются, не будут содержать карбонатных минералов.
Такие минералы, как гаспеит , геллерит , отвейит , виджиемульталит и родственные им водные карбонаты никеля являются диагностическими признаками никелевых госсанов, но встречаются крайне редко. Чаще всего малахит , азурит , халькозин и соединения кобальта более устойчивы в коробочных образцах и могут предоставить диагностическую информацию.
Никелевая минерализация в реголите , в верхнем сапролите обычно существует в виде гетита, гематита, лимонита и часто ассоциируется с полидимитом и виоларитом , сульфидами никеля, которые имеют гипергенную ассоциацию. В нижнем сапролите виоларит является переходным с неизмененной пентландит-пирит-пирротиновой рудой.
Разведка никелевых руд камбалдинского типа направлена на выявление перспективных элементов коматиитовых последовательностей с помощью геохимии, геофизических методов разведки и стратиграфического анализа.
Геохимически соотношение Камбалды Ni :Cr/Cu:Zn определяет области обогащения Ni, Cu и обеднения Cr и Zn. Cr связан с фракционированными породами с низким содержанием MgO, а Zn является типичным загрязнителем осадков. Если соотношение составляет около единицы или больше 1, поток коматиита считается плодородным. Другие искомые геохимические тенденции включают высокое содержание MgO для определения области с самым высоким содержанием кумулятивного оливина; определение потоков с низким содержанием Zn; отслеживание содержания Al для определения загрязненных лав и, главным образом, определение аномально обогащенного Ni (прямое обнаружение). Во многих областях экономические месторождения определяются в ореоле минерализации более низкого качества с контурным значением 1% или 2% Ni в скважине.
С точки зрения геофизики , сульфиды никеля считаются эффективными сверхпроводниками в геологическом контексте. Они исследуются с использованием методов электромагнитной разведки, которые измеряют ток и магнитные поля, генерируемые в захороненной и скрытой минерализации. Картирование регионального магнитного отклика и силы тяжести также полезно для определения последовательностей коматиита, хотя малопригодно для непосредственного обнаружения самой минерализации.
Стратиграфический анализ области направлен на выявление утолщающихся базальных лавовых потоков, морфологии желобов или областей с известным окном без осадков на базальном контакте. Аналогичным образом, выявление областей, где кумулятный и канализированный поток доминирует над очевидной фланкирующей тонкой стратиграфией потока, в которой доминируют множественные тонкие лавовые горизонты, определяемые повторяемостью текстурированных пород спинифекс зоны А, эффективно для регионального направления в области с самой высокой пропускной способностью магмы. Наконец, регионально обычно для коматиитовых последовательностей бурение проводится в областях высокой магнитной аномалии на основе предполагаемой вероятности того, что повышенный магнитный отклик коррелирует с самыми толстыми кучевыми грудами.
Одним из примечательных явлений внутри и вокруг куполов, вмещающих большинство месторождений коматиитовой никелевой руды в Австралии, является высокая степень параллельности рудных столбов , особенно на куполах Камбалда и Виджиемулта .
Рудные столбы продолжаются, по существу, параллельно, на протяжении нескольких километров вниз по падению; кроме того, в некоторых рудных трендах в Виджимуле рудные тренды и утолщенные базальные каналы потока отражаются низкотенорными и низкосортными «фланговыми каналами». Эти фланговые каналы имитируют извилистые меандрирующие рудные столбы. Почему чрезвычайно горячие и сверхтекучие коматиитовые лавы и сульфиды никеля отлагаются в параллельных системах, можно описать только с помощью разломов типа Хорст-Грабена, которые обычно наблюдаются в рифтовых зонах.
Одной из основных проблем при классификации и идентификации месторождений никелевой руды в коматиите как камбалдинского типа является структурная сложность и наложение метаморфизма на вулканическую морфологию и текстуры рудного месторождения.
Это особенно актуально для месторождений перидотитов и дунитов , содержащих низкосортные вкрапленные Ni-Cu-(PGE), такие как Perseverance, Mount Keith MKD5, Yakabindie и Honeymoon Well , которые занимают перидотитовые тела мощностью не менее 300 м и до 1200 м (или более).
Основная трудность в идентификации накопленных перидотитовых куч более 1 км как полностью вулканических заключается в трудности в представлении коматиитового извержения, которое было бы достаточно продолжительным, чтобы сохраняться достаточно долго, чтобы накопить посредством накопления такую толщину материала, состоящего только из оливина. Считается столь же правдоподобным, что такие крупные дунит-перидотитовые тела представляют собой лавовые каналы или силлы, через которые, возможно, большие объемы лавы текли по пути к поверхности.
Примером этого является рудное тело Mount Keith MKD5, около Ленстера, Западная Австралия, которое недавно было переклассифицировано в соответствии с субвулканической интрузивной моделью. Чрезвычайно толстые оливиновые адкумулятивные отложения были интерпретированы как представляющие собой «мега» фации канала потока, и только при добыче в низконапряженной границе тела в Mount Keith был обнаружен нетронутый интрузивный контакт.
Похожие толстые адкумулятивные тела коматиитоподобного типа, которые имеют сдвинутые или нарушенные контакты, также могут представлять собой интрузивные тела. Например, рудные месторождения Maggie Hays и Emily Ann в поясе зеленых камней озера Джонстон, Западная Австралия, в значительной степени структурно ремобилизованы (до 600 м в фельзитовых породах подножия), но размещены в складчатых подиформных адкумулятивных и мезокумулятивных телах, в которых отсутствуют типичные фации спинифекс-флоу-топа и которые демонстрируют ортокумулятивную границу. Это может представлять собой силл или лополитовую форму интрузии, а не канализированный поток, но структурная модификация контактов исключает окончательный вывод.
Окончательный тип Камбалда
Навязчивые эквиваленты
Вероятный тип Камбалды