Осадочные эксгаляционные отложения

Цинк-свинцовые отложения

Полосчатый массивный сульфид (серебряно-свинцово-цинковая руда) из месторождения SEDEX Sullivan в Британской Колумбии, Канада (мезопротерозой, 1470 млн лет), демонстрирующий очевидную деформацию мягкого осадка (поле зрения: около 3,9 см в поперечнике)

Полосчатая руда с халькопиритом , галенитом , сфалеритом , пиритом из месторождения Раммельсберг SEDEX , Германия

Осадочные эксгаляционные отложения ( отложения SEDEX или SedEx ) представляют собой цинково - свинцовые отложения, которые первоначально интерпретировались как образовавшиеся в результате выброса металлосодержащих бассейновых жидкостей на морское дно, что привело к осаждению в основном стратиформной руды, часто с тонкими пластинками сульфидных минералов. ^{[1] [2] [3]} Отложения SEDEX в основном размещены в обломочных породах, отложенных во внутриконтинентальных рифтах или провалившихся рифтовых бассейнах и пассивных континентальных окраинах. Поскольку эти рудные отложения часто образуют массивные сульфидные линзы , их также называют отложениями массивных сульфидов, размещенных в осадках (SHMS) , ^{[1] [4]} в отличие от отложений массивных сульфидов, размещенных в вулканах (VHMS) . Осадочный вид тонких пластинок привел к ранним интерпретациям того, что отложения образовались исключительно или в основном в результате эксгаляционных процессов на морском дне, отсюда и термин SEDEX. Однако недавнее исследование многочисленных месторождений показывает, что неглубокое подповерхностное замещение также является важным процессом, в нескольких месторождениях преобладающим, с только локальными, если таковые имеются, выделениями на морское дно. ^{[5] [6] [7]} По этой причине некоторые авторы предпочитают термин « обломочно-преобладающие цинково-свинцовые отложения» . ^[8] Таким образом, используемый сегодня термин SEDEX не следует понимать так, что гидротермальные жидкости фактически выходили в вышележащую водную толщу, хотя это могло иметь место в некоторых случаях. ^{[7] [9]}

Основными рудными минералами в месторождениях SEDEX являются мелкозернистый сфалерит и галенит , халькопирит играет важную роль в некоторых месторождениях; сульфосоли, содержащие серебро, часто являются второстепенными компонентами; пирит всегда присутствует и может быть второстепенным компонентом или доминирующим сульфидом, как это имеет место в массивных сульфидных телах; содержание барита обычное или отсутствует, локально экономически выгодно. ^{[7] [9]}

Типичными месторождениями SEDEX являются, среди прочих, Red Dog , McArthur River , Mount Isa , Rammelsberg , Sullivan . Месторождения SEDEX являются важнейшим источником свинца и цинка, а также основным поставщиком серебра и меди . ^{[3] [9]}

Генетическая модель

Источники жидкости и металла

Источником металлов и минерализующих растворов для месторождений SEDEX являются глубокие формационные соленые воды и рассолы , которые выщелачивают металлы из обломочных осадочных пород и подстилающего фундамента. Жидкости получили свою соленость от испарения морской воды и могли смешаться с метеорной водой и поровой водой, выжатой из осадков. ^{[8] [7]} Такие металлы, как свинец, медь и цинк, встречаются в следовых количествах в обломочных и магматических породах.

Соленые воды могут достигать температур выше 200° C в более глубоких частях бассейна. Состав гидротермальной жидкости оценивается как имеющий соленость до 23% NaCl экв. ^[8] Горячие, умеренно кислые, соленые воды способны переносить значительные количества свинца, цинка, серебра и других металлов. ^{[8] [7]}

Отложение

Минерализующие флюиды направляются вверх по проницаемым фидерам, в частности, по ограничивающим бассейн разломам. Фидеры, которые содержат гидротермальный поток, могут показывать наличие этого потока из-за развития гидротермальных брекчий , кварцевых и карбонатных жил и всепроникающих изменений анкерита - сидерита - хлорита - серицита . Сами фидеры не нуждаются в минерализации ^{[8] [7]}

Вблизи морского дна, под ним или на нем, восходящие металлосодержащие жидкости в конечном итоге охлаждаются и могут смешиваться с холодной слегка щелочной, менее соленой морской водой, вызывая осаждение сульфидов металлов. Если смешивание происходит под морским дном, развивается обширное замещение. Если сброс происходит на морское дно, могут образовываться стратифицированные отложения химических осадков. В идеальной эксгаляционной модели горячие плотные рассолы текут в пониженные области рельефа океана, где они смешиваются с более холодной, менее плотной морской водой, заставляя растворенный металл и серу в рассоле осаждаться из раствора в виде твердой руды сульфида металла , отлагающейся в виде слоев сульфидного осадка. ^[1]

Конечным источником восстановленной серы является сульфат морской воды. Восстановление сульфата (через термохимическое восстановление сульфата , бактериальное восстановление сульфата или оба) с образованием сульфидов может происходить на месте минерализации, или, в качестве альтернативы, металлоносные, но восстановленные, бедные серой флюиды могут смешиваться с флюидами, обогащенными сероводородом, вблизи места минерализации и, таким образом, вызывать осаждение сульфида. ^[7]

Морфология

Полосчатый массивный сульфид (серебряно-свинцово-цинковая руда) из шахты Салливан, Британская Колумбия, демонстрирующий очевидную деформацию мягкого осадка. Минерализация Салливана интерпретируется как связанная с эксгаляционным осаждением на морском дне.

При смешивании рудных флюидов с морской водой, распределенной по морскому дну, рудные компоненты и жильные минералы осаждаются на морском дне, образуя рудное тело и ореол минерализации, которые соответствуют подстилающей стратиграфии и, как правило, мелкозернистые, тонкослоистые и могут быть идентифицированы как химически осажденные из раствора.

Также процессы замещения вдоль проницаемых пластов могут создавать стратиформные морфологии. Примером являются аркозовые пласты, прилегающие к разломам, которые питают тяжелые рассолы в пористые проницаемые осадки, заполняя матрицу сульфидами. Минерализация также развивается в разломах и питающих каналах, которые питают минерализующую систему. Например, рудное тело Салливана на юго-востоке Британской Колумбии было разработано в межформационной диатреме , вызванной избыточным давлением нижней осадочной единицы и извержением флюидов через другую единицу на пути к морскому дну. ^{[ необходима цитата ]}

В нарушенных и тектонизированных последовательностях минерализация SEDEX ведет себя аналогично другим массивным сульфидным отложениям, представляя собой малопрочный слой с низкой прочностью на сдвиг в более жестких силикатных осадочных породах. ^[1] Таким образом, структуры будинажа , дайки сульфидов, жильные сульфиды и гидротермально ремобилизованные и обогащенные части или периферии месторождений SEDEX известны по отдельности среди различных примеров по всему миру. ^{[ необходима ссылка ]}

После открытия гидротермальных источников в некоторых отложениях SEDEX были обнаружены отложения, похожие на отложения океанических источников, а также окаменелые формы жизни из источников. ^[10]

Проблемы классификации

Месторождения SEDEX относятся к большому классу немагматических гидротермальных рудных месторождений, образованных бассейновыми рассолами. ^[11]

В этот класс также входят:

• Месторождения цинка и свинца типа долины Миссисипи (MVT) . ^[8]
• Стратифицированное месторождение Cu-Co-(Ag), размещенное в осадках, типичным примером которого является Медный пояс Замбии и ДРК . [ 12 ^] Некоторые авторы считают, что сверхгигантские месторождения Медного пояса представляют собой синдиагенетическую медную минерализацию, образованную на границах аркозово- сланцевых пород в осадочных последовательностях, тогда как другие авторы считают, что эти месторождения образовались через много миллионов лет после осадконакопления, во время кембрийской орогенеза Луфилийского периода (~540–490 млн лет назад) ^[12]

Как обсуждалось выше, одной из основных проблем в классификации месторождений SEDEX было определение того, была ли руда окончательно выброшена в океан и были ли источником формационные рассолы из осадочных бассейнов. Во многих случаях наложение метаморфизма и разломов, как правило, надвиговых разломов , деформирует и нарушает осадки и скрывает первоначальные ткани.

Конкретные примеры депозитов

Свинцово-цинковый рудник Салливана

Рудник Салливан в Британской Колумбии разрабатывался в течение 105 лет и дал 16 000 000 тонн свинца и цинка, а также 9 000 тонн серебра. Это была самая продолжительная непрерывная горнодобывающая операция в Канаде, на которой было добыто металлов на сумму более 20 миллиардов долларов по ценам на металлы 2005 года. Содержание Pb превышало 5%, а Zn — 6%.

Рудогенез рудного тела Салливан можно описать следующим образом:

• Осадки откладывались в объемном осадочном бассейне второго порядка в процессе растяжения.
• Ранее глубоко залегающие отложения переместили жидкости в глубокий резервуар песчанистых алевритов и песчаников .
• Внедрение долеритовых пластов в осадочный бассейн привело к локальному повышению геотермического градиента .
• Повышение температуры привело к избыточному давлению в нижнем осадочном резервуаре, что привело к разрушению вышележащих отложений и образованию брекчиевой диатремы .
• Минерализующая жидкость текла вверх через вогнутую зону питания брекчиевой диатремы, разгружая морское дно. Под морским дном осадки Олдриджа были заменены турмалиновой «трубой» (650 м x 1300 м x 400 м толщиной), характеризующейся хорошо развитой сетью пирротин-малых кварц-карбонатных жил и прожилков, отмечающих зону питания для месторождения. ^[13]
• Рудные флюиды выходили на морское дно и собирались в депоцентре суббассейна второго порядка, осаждая стратиформный массивный сульфидный слой толщиной от 3 до 8 м с эксгалятивным кремнем , марганцем и, вероятно, калийсодержащими гидротермальными глинами. Центральная область эксгалятивных массивных сульфидов, лежащая над зоной питания, постепенно заменялась массивным пирротино-хлоритовым изменением. Продолжающийся поток флюида и осаждение в зоне питания в конечном итоге привели к его герметизации и отклонению потока флюида в кольцевую окружающую переходную зону (TZ), характеризующуюся изменением серицита/мусковита и повышенными уровнями As, Sb и Ag. Позднее замещение рудного тела пиритом было связано с альбито-хлоритовым изменением как в подстилающей турмалинитовой трубке, так и в рудной зоне, а также с развитием альбититового тела в вышележащих отложениях. Это более позднее гидротермальное изменение при более низкой температуре было связано с продолжающимся внедрением подстилающих пород габбро Мойе, которые, вероятно, были тепловыми двигателями, приводящими в движение гидротермальную циркуляцию. ^[13]

Ссылки

1. Карен Д. Келли, Роберт Р. Сил, II, Жанин М. Шмидт, Дональд Б. Гувер и Дуглас П. Кляйн (1986) Осадочные эксгалятивные месторождения Zn-Pb-Ag, USGS
2. Дон Макинтайр, Осадочный эксгалятивный Zn-Pb-Ag, Геологическая служба Британской Колумбии, 1992
3. Goodfellow, WD, Lydon, JW (2007) Осадочные эксгалятивные (SEDEX) месторождения. В: Goodfellow, WD (ред.) Минеральные месторождения Канады: синтез основных типов месторождений, районная металлогения, эволюция геологических провинций и методы разведки. Геологическая ассоциация Канады, специальная публикация 5, 163–183.
4. Large D, Walcher E. (1999). «Месторождение массивных сульфидов Cu-Zn-Pb-Ba Раммельсберг, Германия: пример осадочно-размещенной массивной сульфидной минерализации». Mineralium Deposita . 34 (5–6): 522–538. Bibcode : 1999MinDe..34..522L. doi : 10.1007/s001260050218. S2CID  129461670.
5. Лич, Д. Л., Сангстер Д. Ф., Келли К. Д. и др. (2005) Месторождения свинца и цинка в осадках: глобальная перспектива. В: Хеденквист Дж. В., Томпсон Дж. Ф. Х., Голдфарб Р. Дж. и Ричардс Дж. П. (ред.) Экономическая геология, 100-й юбилейный том, 1905–2005, Общество экономических геологов, Литтлтон, штат Колорадо. стр. 561–607.
6. Лардж, Р. Р., Булл, С. В., Макголдрик, П. Дж., Деррик, Г., Карр, Г., Уолтерс, С. (2005) Стратиформные и слоисто-граничные месторождения Zn-Pb-Ag протерозойских осадочных бассейнов северной Австралии. В: Хеденквист, Дж. В., Томпсон, Дж. Ф. Х., Голдфарб, Р. Дж., Ричардс, Дж. П. (ред.) Экономическая геология, том к столетию. Общество экономических геологов, Инк., Литтлтон, стр. 931–963.
7. Wilkinson, JJ, (2014), 13.9 Цинк-свинцовая минерализация в осадках: процессы и перспективы. Геохимия месторождений полезных ископаемых, Elsevier, т. 13, стр. 219-249.
8. Лич, Д. и др. (2010) Месторождения свинца и цинка в осадочных породах в истории Земли. Экономическая геология, т. 105, стр. 593-625.
9. Эмсбо, П., Сил, Р. Р., Брейт, Г. Н., Диль, С. Ф. и Шах, А. К. (2016) Модель осадочного эксгалятивного (sedex) месторождения цинка, свинца и серебра. . В: Отчет о научных исследованиях Геологической службы США 2010–5070–N, 57 S, 2016 http://dx.doi.org/10.3133/sir20105070N.
10. Колин-Гарсия, М., А. Эредиа, Г. Кордеро, А. Кампруби, А. Негрон-Мендоса, Ф. Ортега-Гутьеррес, Х. Беральди, С. Рамос-Берналь. (2016). «Гидротермальные источники и пребиотическая химия: обзор». Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana . 68 (3): 599–620. дои : 10.18268/BSGM2016v68n3a13 .{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
11. Арндт, Н. и др. (2017) Будущие минеральные ресурсы, Гл. 2, Формирование минеральных ресурсов, Геохимические перспективы, т. 6-1, стр. 18-51.
12. Sillitoe, RH, Perello, J., Creaser, RA, Wilton, J., Wilson, AJ, и Dawborn, T., 2017, Ответ на обсуждения «Возраста Замбийского медного пояса» Хитцмана, Бротона и Мучеса и др.:, стр. 1–5, doi: 10.1007/s00126-017-0769-x.
13. Leitch, CHB, Turner, RJW, Ross,KV и Shaw,DR (2000): Изменение стеновой породы на месторождении Салливан, Британская Колумбия, Канада; Глава 34 в Геологической ассоциации Канады, Отдел месторождений полезных ископаемых, Специальный доклад № 1, стр. 633-651