stringtranslate.com

Многоуровневое вторжение

Хромититовые и анортозитовые слоистые магматические породы в критической зоне UG1 Бушвельдского магматического комплекса на обнажении реки Монононо, недалеко от Стилпурта, Южная Африка

Слоистая интрузия — это большое тело магматической породы, похожее на силло , которое демонстрирует вертикальную слоистость или различия в составе и текстуре . Эти интрузии могут иметь площадь в несколько километров, охватывая от около 100 км 2 (39 кв. миль) до более 50 000 км 2 (19 000 кв. миль) и толщину от нескольких сотен метров до более одного километра (3300 футов). [1] Хотя большинство слоистых интрузий имеют возраст от архея до протерозоя (например, палеопротерозойский комплекс Бушвельд ), они могут быть любого возраста, например, кайнозойская интрузия Скаергаард на востоке Гренландии или слоистая интрузия Рам в Шотландии . [1] [2] Хотя большинство из них имеют ультраосновной или основной состав, интрузивный комплекс Илимауссак в Гренландии является щелочной интрузией. [3]

Слоистые интрузии обычно встречаются в древних кратонах и редки, но распространены по всему миру. Интрузивные комплексы демонстрируют свидетельства фракционной кристаллизации и сегрегации кристаллов путем осаждения или всплытия минералов из расплава.

В идеале стратиграфическая последовательность ультрамафического-мафического интрузивного комплекса состоит из ультрамафических перидотитов и пироксенитов с сопутствующими хромититовыми слоями по направлению к основанию с большим количеством мафических норитов , габбро и анортозитов в верхних слоях. [4] Некоторые включают диорит и гранофир вблизи верхней части тел. Рудные тела элементов группы никеля , меди и платины (Ni-Cu-PGE), хромита , магнетита и ильменита часто связаны с минеральными ассоциациями сульфидов цветных металлов в этих редких интрузиях. [5] [6] [7] Часто упускается из виду, что экономически значимые месторождения Ni-Cu-PGE могут встречаться во вмещающей породе, пространственно связанной со слоистой интрузией. [8] [9]

Навязчивое поведение и обстановка

Мафит-ультрамафитовые слоистые интрузии встречаются на всех уровнях внутри земной коры, от глубин более 50 км (160 000 футов) до глубин всего 1,5–5 км (5 000–16 000 футов). Глубина, на которой формируется интрузия, зависит от нескольких факторов:

Интрузивные механизмы

Трудно точно определить, что именно является причиной размещения крупных ультрамафитовых и мафитовых интрузий в земной коре, но существуют две основные гипотезы: плюмовый магматизм и рифтовый подъем глубинных вод .

Плюмовый магматизм

Теория плюмового магматизма основана на наблюдениях, что большинство крупных магматических провинций включают как гипабиссальные , так и поверхностные проявления объемного мафического магматизма в течение одного и того же временного периода. Например, в большинстве архейских кратонов зеленокаменные пояса коррелируют с объемными инъекциями даек, а также обычно с некоторой формой более крупных интрузивных эпизодов в коре. Это особенно верно для серии ультрамафических-мафических слоистых интрузий в кратоне Йилгарн возрастом ~2,8 млрд лет и связанного с ними коматиитового вулканизма и широко распространенного толеитового вулканизма.

Плюмовый магматизм является эффективным механизмом для объяснения больших объемов магматизма, необходимых для раздувания интрузии до толщины в несколько километров (до и более 13 км или 43 000 футов). Плюмы также имеют тенденцию вызывать деформацию коры, ослаблять ее термически, чтобы было легче внедриться магме и создать пространство для размещения интрузий.

Геохимические данные подтверждают гипотезу о том, что некоторые интрузии являются результатом плюмового магматизма. В частности, считается, что Норильско-Талнахские интрузии созданы плюмовым магматизмом, а другие крупные интрузии были предложены как созданные мантийными плюмами . Однако история не так проста, потому что большинство ультрамафит-мафитовых слоистых интрузий также коррелируют с окраинами кратонов, возможно, потому что они более эффективно эксгумируются на окраинах кратонов из-за разломов и последующей орогенеза.

Рифтовый магматизм

Некоторые крупные слоистые комплексы не связаны с мантийными плюмами, например, интрузия Скаергаард в Гренландии. Здесь большие объемы магмы, которые создаются спредингом срединно-океанического хребта, позволяют накапливать большие объемы кумулятивных пород . Проблема создания пространства для таких интрузий легко объясняется действием экстенсиональной тектоники ; экстенсиональные или листрические разломы, действующие на глубине, могут обеспечить треугольное пространство для интрузий в форме киля или лодки, таких как Великая Дайка в Зимбабве или комплекс Нарнди-Виндимурра в Западной Австралии.

Также возможно, что то, что мы сегодня видим как кратонную окраину, было создано в результате воздействия плюма, инициировавшего эпизод континентального рифтогенеза; поэтому тектоническую обстановку большинства крупных слоистых комплексов необходимо тщательно взвешивать с точки зрения геохимии и природы вмещающей последовательности, а в некоторых случаях возможен смешанный механизм причины.

Причины наслоения

Причинами расслоения в крупных ультраосновных интрузиях являются конвекция , термодиффузия, осаждение вкрапленников, ассимиляция вмещающих пород и фракционная кристаллизация.

Первичным механизмом формирования кумулятивных слоев является, конечно, накопление слоев минеральных кристаллов на дне или крыше интрузии. Редко плагиоклаз встречается в кумулятивных слоях в верхней части интрузий, всплыв наверх гораздо более плотной магмы . Здесь он может образовывать анортозитовые слои.

Накопление происходит, когда кристаллы формируются путем фракционной кристаллизации и, если они достаточно плотные, выпадают из магмы. В больших, горячих магматических камерах с интенсивной конвекцией и осаждением могут быть созданы псевдоосадочные структуры, такие как потоковые полосы , градуированная слоистость , каналы размыва и предварительные слои. Интрузия Скаергаард в Гренландии является ярким примером таких квазиосадочных структур.

В то время как доминирующим процессом расслоения является фракционная кристаллизация, расслоение также может привести к образованию магматического тела посредством ассимиляции стеновых пород. Это будет иметь тенденцию к увеличению содержания кремнезема в расплаве, что в конечном итоге побудит минерал достичь ликвидуса для этого состава магмы. Ассимиляция стеновых пород требует значительной тепловой энергии, поэтому этот процесс идет рука об руку с естественным охлаждением магматического тела. Часто ассимиляция может быть доказана только с помощью детальной геохимии .

Часто кумулятивные слои являются полиминеральными, образуя габбро, норит и другие типы пород. Терминология кумулятивных пород, однако, обычно используется для описания отдельных слоев, например, пироксен-плагиоклазовые кумуляты .

Мономинеральные кумулятивные слои распространены. Они могут быть экономически важны, например, известно, что слои магнетита и ильменита образуют месторождения титана , ванадия, такие как интрузия Виндимурра , и месторождения железа в твердых породах (например, в Сэвидж-Ривер, Тасмания ). Слои хромита связаны с месторождениями элементов платино - палладиевой группы ( PGE ), наиболее известным из которых является риф Меренского в магматическом комплексе Бушвельда .

Центральная часть или верхние части многих крупных ультрамафических интрузий представляют собой слабослоистые, массивные габбро. Это происходит потому, что по мере дифференциации магмы она достигает состава, благоприятствующего кристаллизации только двух или трех минералов; магма также может достаточно остыть к этому моменту, чтобы увеличивающаяся вязкость магмы остановила эффективную конвекцию, или конвекция может остановиться или распасться на неэффективные мелкие ячейки, поскольку резервуар становится слишком тонким и плоским.

Накопление и расслоение кристаллов может вытеснять интерстициальный расплав, который мигрирует через кумулятивную кучу, реагируя с ней. [10] [11] [12] [13]

Проявления полезных ископаемых

Карта, показывающая расположение интрузий, содержащих месторождения платиноидов рифового типа и контактного типа NI-Cu-PGE. Изображение предоставлено Геологической службой США.

Слоистые интрузии могут быть экономически значимыми для месторождений руд никеля , меди , платины (Ni-Cu-PGE), хромитита и ильменита (оксид Fe-Ti) . [7]

Распространенная минеральная ассоциация

Экономические минералы Ni-Cu-PGE встречаются в мафических-ультрамифических породах в магматических сульфидах, размещенных в магматических породах, расположенных вблизи или на дне интрузий, относительно первоначальной ориентации интрузивного комплекса. [8] [6] Стандартная магматическая сульфидная ассоциация состоит из пирротина , пентландита и халькопирита , с меньшими или следовыми количествами пирита , кубанита и магнетита. Соответствующие минералы, которые составляют медные и никелевые руды, - халькопирит и пентландит. [8] [6] [5] Элементы платиновой группы связаны с типичной магматической сульфидной ассоциацией, [5] [14] эти минералы платиновой группы (МПГ) встречаются в виде сульфидов, арсенидов, сплавов и самородных металлов. [6] [5]

В богатых хромом слоистых интрузиях хромсодержащий минерал хромитит может образовывать дискретные мономинеральные кумулятивные слои. [15] В локальных частях интрузивной свиты или в системах, в которых отсутствует хром, он может встречаться в виде обломков хромита, связанных с магматическими сульфидами цветных металлов. [5] Подобно месторождениям хрома, богатые железом и титаном системы могут образовывать дискретные кумулятивные слои, состоящие в основном из магнетита и ильменита. [7] [16] Бушвельдский магматический комплекс в Южной Африке является примером системы, демонстрирующей обе эти структуры. [17]

Вырезанный керн бурения, показывающий массивный сульфид в ультрамафической породе. Массивный сульфид в основном состоит из пирротина со следовыми количествами халькопирита и пентландита.

Отложения в боковых стенках

Ni-Cu-PGE руды во вмещающей породе могут быть пространственно связаны со слоистыми комплексами, [8] [9] никель, медь и PGM встречаются в сульфидных жилах в подошве слоистого комплекса. [8] [18] [19] Вопрос о том, существует ли прямая связь между магматическими сульфидами изверженных и магматическими сульфидами, содержащимися во вмещающей породе, все еще остается открытым. [8]

Примеры

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Blatt, Harvey и Tracy, Robert J. (1996) Петрология: магматические, осадочные и метаморфические, 2-е изд., стр. 123–132 и 194–197, Freeman, ISBN  0-7167-2438-3
  2. ^ Hamilton MA, Pearson DG, Thompson RN, Kelly SP, Emeleus CH (1998). «Быстрое извержение лав Скай, выведенное из точного U-Pb и Ar–Ar датирования плутонических комплексов Рам и Куиллин». Nature . 394 (6690): 260–263. Bibcode :1998Natur.394..260H. doi :10.1038/28361. S2CID  262556547.
  3. ^ Sørensen, H. (2001), Краткое введение в геологию щелочного комплекса Илимауссак, Южная Гренландия, и историю его разведки (PDF) , Geology of Greenland Survey Bulletin, т. 190, архивировано из оригинала (PDF) 2017-08-10
  4. ^ Emeleus, CH; Troll, VR (август 2014). "The Rum Igneous Centre, Scotland". Mineralogic Magazine . 78 (4): 805–839. Bibcode : 2014MinM...78..805E. doi : 10.1180/minmag.2014.078.4.04 . ISSN  0026-461X.
  5. ^ abcde Zuccarelli, Natascia; Lesher, C. Michael; Houlé, Michel G.; Weston, Ryan J. (2018). "Текстурные вариации сульфидов и многофазное размещение руды на месторождении Ni-Cu-(Pge) Eagle's Nest, пояс зеленых камней озера Макфолдс, провинция Супериор, Северное Онтарио, Канада". Геологическое общество Америки. Рефераты с программами . Геологическое общество Америки. doi :10.1130/abs/2018am-317024.
  6. ^ abcd Мангалл, Джеймс Э.; Харви, Джон Д.; Балч, Стивен Дж.; Азар, Бронвин; Аткинсон, Джеймс; Гамильтон, Майкл А. (2010), «Орлиное гнездо: магматическое месторождение сульфида никеля в низменностях залива Джеймса, Онтарио, Канада», Проблема поиска новых минеральных ресурсов: глобальная металлогения, инновационная разведка и новые открытия , Общество экономических геологов, doi : 10.5382/sp.15.2.10, ISBN 978-1-62949-040-3, получено 2023-02-18
  7. ^ abc Howarth, Geoffrey H.; Prevec, Stephen A. (2013-11-01). "Геохимия микроэлементов, платиноидов и изотопов Sr–Nd в слоистой мафической интрузии Паньчжихуа, Юго-Западный Китай: ограничения на процессы рудообразования и эволюцию материнской магмы на глубине в водопроводящей системе". Geochimica et Cosmochimica Acta . 120 : 459–478. Bibcode : 2013GeCoA.120..459H. doi : 10.1016/j.gca.2013.06.019. ISSN  0016-7037.
  8. ^ abcdef Смит, Джошуа М.; Рипли, Эдвард М.; Ли, Чуси; Ширей, Стивен Б.; Бенсон, Эрин К. (2022-10-01). «Магматическое происхождение массивных сульфидных руд в осадочных вмещающих породах мафит-ультрамафитовых интрузий в системе Мидконтинентального рифта». Mineralium Deposita . 57 (7): 1189–1210. Bibcode : 2022MinDe.tmp...11S. doi : 10.1007/s00126-022-01095-2. ISSN  1432-1866. S2CID  246609220.{{cite journal}}: CS1 maint: bibcode ( ссылка )
  9. ^ ab Hall, MF; Lafrance, B.; Gibson, HL (октябрь 2020 г.). «Размещение остростенных сульфидных жил во время формирования и реактивации ударных структур на руднике Broken Hammer, Садбери, Онтарио». Canadian Journal of Earth Sciences . 57 (10): 1149–1166. Bibcode :2020CaJES..57.1149H. doi :10.1139/cjes-2019-0229. ISSN  0008-4077. S2CID  216225052.
  10. ^ Irvine TN (1980) «Магматический инфильтрационный метасоматоз, двойная диффузионная фракционная кристаллизация и рост адкумулюса в интрузии Маскокс и других слоистых интрузиях», стр. 325–383 в Hagraves RB (ред.) Physics of Magmatic Processes. Princeton University Press, Нью-Джерси. ISBN 9780691615752 . 
  11. ^ Холнесс МБ, Холворт М.А., Вудс А., Сайдс Р.Э. (2007). «Инфильтрационный метасоматоз кумулятов при интрузивном пополнении магмой: волнистый горизонт, остров Рам». Шотландия. J Petrol . 48 (3): 563–587. doi : 10.1093/petrology/egl072 .
  12. ^ Namur O, Humphreys MC, Holness MB (2013). «Боковая реактивная инфильтрация в вертикальной габбровой кристаллической каше, интрузия Скаергаард, Восточная Гренландия». J Petrol . 54 (5): 985–1016. Bibcode :2013JPet...54..985N. doi : 10.1093/petrology/egt003 .
  13. ^ Leuthold J, Blundy JD, Holness MB, Sides R (2014). "Последовательные эпизоды потока реактивной жидкости через слоистую интрузию (блок 9, Восточная слоистая интрузия Рам, Шотландия)". Contrib Mineral Petrol . 167 (1): 1021. Bibcode :2014CoMP..168.1021L. doi :10.1007/s00410-014-1021-7. S2CID  129584032.
  14. ^ Ласкар, К.; Базаркина Е.Ф.; Кох, М.А.; Хаземанн, Ж.-Л.; Вийемье, Р.; Десмаэле, Э.; Покровский, Г.С. (ноябрь 2022 г.). «Стабильность и структура сульфидных комплексов платины в гидротермальных флюидах». Geochimica et Cosmochimica Acta . 336 : 407–422. Бибкод : 2022GeCoA.336..407L. дои : 10.1016/j.gca.2022.08.015 . ISSN  0016-7037. S2CID  251758441.
  15. ^ Korges, Maximilian; Junge, Malte; Borg, Gregor; Oberthür, Thomas (2021-11-01). «Супергенная мобилизация и перераспределение элементов платиновой группы в рифе Меренского, восточный комплекс Бушвельда, Южная Африка». The Canadian Mineralogist . 59 (6): 1381–1396. Bibcode :2021CaMin..59.1381K. doi :10.3749/canmin.2100023. ISSN  1499-1276. S2CID  245163927.
  16. ^ Song, Xie-Yan; Qi, Hua-Wen; Hu, Rui-Zhong; Chen, Lie-Meng; Yu, Song-Yue; Zhang, Jia-Fei (март 2013 г.). «Формирование толстых стратиформных слоев оксида Fe-Ti в слоистой интрузии и частое пополнение фракционированной мафической магмы: данные по интрузии Паньчжихуа, юго-запад Китая: МЕСТОРОЖДЕНИЯ МАГНЕТИТА В СЛОИСТОЙ ИНТРУЗИИ». Геохимия, геофизика, геосистемы . 14 (3): 712–732. doi : 10.1002/ggge.20068 . S2CID  129007592.
  17. ^ Вудрафф, Лорел Г.; Николсон, Сюзанна В.; Фей, Дэвид Л. (2013). "Модель месторождения магматических железо-титан-оксидных месторождений, связанных с анортозитовой плутонической серией протерозойского массива". Отчет о научных исследованиях : 38. Bibcode : 2013usgs.rept...38W. doi : 10.3133/sir20105070k . ISSN  2328-0328.
  18. ^ Салливан, Нил А.; Заяц, Золтан; Бренан, Джеймс М.; Цай, Александра (январь 2022 г.). «Растворимость платины в магматических рассолах: взгляд на подвижность платиноидов в рудообразующих средах». Geochimica et Cosmochimica Acta . 316 : 253–272. Bibcode : 2022GeCoA.316..253S. doi : 10.1016/j.gca.2021.09.014. ISSN  0016-7037. S2CID  239164079.
  19. ^ Pentek, A.; Molnar, F.; Watkinson, DH; Jones, PC (01.08.2008). "Мудренная минерализация Cu-Ni-PGE типа подошвы в районе Broken Hammer, городок Wisner, Северный хребет, структура Садбери". Economic Geology . 103 (5): 1005–1028. Bibcode : 2008EcGeo.103.1005P. doi : 10.2113/gsecongeo.103.5.1005. ISSN  0361-0128.

Внешние ссылки