12.3: Рудне Буття

Різні теорії генезу руди пояснюють, як різні типи родовищ корисних копалин утворюються в земній корі. Теорії генезису руди залежать від мінералу або товару.

Теорії генезису руди, як правило, включають три компоненти: джерело, транспорт або трубопровід та пастку. Це стосується і нафтовидобувної промисловості, яка першою стала використовувати цю методику.

• Джерело потрібне, тому що метал повинен надходити звідкись і бути звільнений якимось процесом
• Транспорт необхідний спочатку для переміщення металевих несучих рідин або твердих мінералів у правильне положення, і відноситься до акту фізичного переміщення металу, а також хімічного або фізичного явища, які заохочують рух
• Пастка необхідна для концентрації металу за допомогою певного фізичного, хімічного або геологічного механізму в концентрації, яка утворює видобувну руду.

Найбільші відкладення утворюються, коли джерело великий, транспортний механізм ефективний, а пастка активна і готова в потрібний момент.

ПРОЦЕСИ ГЕНЕЗИСУ РУДИ

Ендогенний

Магматичні процеси

• Фракційна кристалізація: відокремлює рудні та нерудні мінерали відповідно до температури їх кристалізації. У міру утворення ранніх кристалізуючих мінералів вони включають в себе певні елементи, деякі з яких є металами. Ці кристали можуть осідати на дно вторгнення, концентруючи там рудні мінерали. Хроміт і магнетит - рудні мінерали, які утворюються таким чином.
• Рідина незмішуваність: в результаті цього процесу можуть утворюватися сульфідні руди, що містять мідь, нікель або платину. У міру зміни магми її частини можуть відокремлюватися від основного тіла магми. Дві рідини, які не будуть змішуватися, називаються незмішуваними; нафта і вода - приклад. У магмах сульфіди можуть відокремлюватися і опускатися нижче багатою силікатом частини вторгнення або вводитися в навколишню його скелю. Ці поклади зустрічаються в магічних і ультрамафічних породах.

Гідротермальні процеси

Ці процеси є фізико-хімічними явищами і реакціями, викликаними рухом гідротермальної води всередині земної кори, часто як наслідок магматичного вторгнення або тектонічних потрясінь. Основою гідротермальних процесів є механізм джерело-транспортно-пастковий.

Джерелами гідротермальних розчинів є морська вода і метеорна вода, що циркулює через тріщинисту породу, формаційні розсолі (вода, що потрапляє в відкладення при осадженні) і метаморфічні рідини, створені зневодненням водних мінералів під час метаморфізму.

Металеві джерела можуть включати в себе безліч порід. Однак більшість металів, що мають економічне значення, переносяться як мікроелементи всередині породоутворюючих мінералів, і тому можуть бути звільнені гідротермальними процесами. Відбувається це через:

• несумісність металу з мінералом-господарем, наприклад цинком у кальциті, який сприяє водним рідинам, що контактують з мінералом господаря під час діагенезу.
• розчинність мінералу-господаря в межах зароджуються гідротермальних розчинів у вихідних породах, наприклад мінеральних солей (галіт), карбонатів (церусит), фосфатів (монацит і торіаніт) і сульфатів (барит)
• підвищені температури, що викликають реакції розкладання мінералів

Для транспортування гідротермальними розчинами зазвичай потрібна сіль або інші розчинні види, які можуть утворювати металонесучий комплекс. Ці метало-несучі комплекси полегшують транспортування металів у водних розчинів, як правило, у вигляді гідроксидів, але також за процесами, подібними до хелатування.

Цей процес особливо добре розуміється в металогенії золота, де різні тіосульфат, хлорид та інші хімічні комплекси, що несуть золото (зокрема, телур хлорид/сульфат або антимонохлорид/сульфат). Більшість металевих родовищ, утворених гідротермальними процесами, включають сульфідні мінерали, що вказує на те, що сірка є важливим металопереносним комплексом.

Осадження сульфідів: осадження сульфідів в зоні пастки відбувається, коли метало-несучі сульфат, сульфід або інші комплекси стають хімічно нестабільними внаслідок одного або декількох з наступних процесів;

• падіння температури, що робить комплекс нестійким або нерозчинним метал
• втрата тиску, що надає такий же ефект
• реакція з хімічно реактивними стіновими породами, як правило, зі зниженим ступенем окислення, такими як породи заліза, магічні або ультрамафічні породи або карбонатні породи
• дегазація гідротермальної рідини в систему газу і води, або кип'ятіння, яке змінює металонесучу здатність розчину і навіть руйнує металонесучі хімічні комплекси

Метал також може осаджуватися, коли температура та тиск або ступінь окислення сприяють різним іонним комплексам у воді, наприклад, перехід від сульфіду до сульфіду, киснева непрохідність, обмін металів між сульфідними та хлоридними комплексами тощо.

метаморфічні процеси

Бічна секреція: Рудні родовища, утворені бічною секрецією, утворюються метаморфічними реакціями під час зсуву, які звільняють мінеральні складові, такі як кварц, сульфіди, золото, карбонати та оксиди, з деформуючих порід і фокусують ці складові в зонах зниженого тиску або розширення, таких як розломи. Це може відбуватися без великого потоку гідротермальної рідини, і це характерно для подіформних хромітових відкладень.

Метаморфічні процеси також керують багатьма фізичними процесами, які утворюють джерело гідротермальних рідин, викладені вище.

Поверхневі процеси (екзогенні)

Поверхневі процеси - це фізичні та хімічні явища, які спричиняють концентрацію рудного матеріалу в межах реголіту, як правило, під дією навколишнього середовища. Сюди входять родовища, латеритні відкладення і залишкові або елювіальні відкладення. Фізичні процеси утворення рудних родовищ у поверхневій сфері включають;

• ерозії
• осадження осадовими процесами, включаючи вітрювання, поділ щільності (наприклад, розсипи золота)
• вивітрювання шляхом окислення або хімічної атаки гірської породи, або звільнення фрагментів гірських порід або створення хімічно осаджених глин, латерітів або збагачення надгенів
• Осадження в умовах низької енергії в пляжних умовах

КЛАСИФІКАЦІЯ РУДНИХ РОДОВИЩ

Рудні родовища зазвичай класифікуються за процесами рудоутворення та геологічним налаштуванням. Наприклад, родовища SEDEX, що буквально означають «осадовий видих», - це клас рудного родовища, що утворюється на морському дні (осадовий) при видиху розсолів в морську воду (видих), що викликає хімічне осадження рудних мінералів, коли ропа охолоджується, змішується з морською водою і втрачає свій метал, несучи ємність.

Рудні родовища рідко щільно вписуються в ящики, в які бажають їх розмістити геологи. Багато хто може бути сформований одним або декількома основними процесами генезису вище, створюючи неоднозначні класифікації та багато аргументів і здогадок. Часто рудні родовища класифікуються за прикладами їх типу, наприклад, родовища свинцево-цинково-срібного типу Брокен-Хілл або родовища золота типу Карлін.

Класифікація гідротермальних рудних родовищ досягається також шляхом класифікації за температурою формування, яка приблизно також корелює з конкретними мінералізуючими рідинами, мінеральними асоціаціями та структурними стилями. Ця схема, запропонована Вальдемаром Ліндгреном (1933), класифікувала гідротермальні відкладення як гіпотермальні, мезотермічні, епітермальні і телетермічні.

ГЕНЕЗИС ЗВИЧАЙНИХ РУД

Оскільки вони вимагають поєднання конкретних умов навколишнього середовища для формування, конкретні типи родовищ корисних копалин, як правило, займають конкретні геодинамічні ніші, ^[1] отже, ця сторінка була організована товаром металу. Також можна організувати теорії іншим шляхом, а саме за геологічними критеріями формування. Часто руди одного і того ж металу можуть утворюватися безліччю процесів, і це описано тут під кожним металом або комплексом металу.

Залізо

Залізні руди в переважній більшості походять з давніх відкладень, відомих як стрічкові залізні утворення (BIF). Ці опади складаються з мінералів оксиду заліза, що осідають на морському дні. Особливі умови навколишнього середовища необхідні для транспортування достатньої кількості заліза в морській воді для формування цих відкладень, таких як кислі та бідні киснем атмосфери в протерозойській ері.

Часто для перетворення звичайних магнетитових мінералів в більш легко оброблюваний гематит потрібно більш пізнє вивітрювання. Деякі поклади заліза в Пілбарі Західної Австралії - це розсипні родовища, утворені накопиченням гематитових гравіїв, які називаються пізолітами, які утворюють канал-залізні відкладення. Вони є кращими, оскільки вони дешеві для видобутку.

Свинець Цинк Срібло

Свинцево-цинкові поклади, як правило, супроводжуються сріблом, розміщеним у мінеральній галені сульфіду свинцю або в межах мінерального сфалериту сульфіду цинку.

Поклади свинцю та цинку утворюються шляхом скидання глибокого осадового розсолу на морське дно (називається осадовим видихом або SEDEX), або заміною вапняку, у відкладах скрну, деякі пов'язані з підводними вулканами (звані вулканогенними масивними родовищами сульфідних руд або VMS) або в ореол субвулканічних вторгнень граніту. Переважна більшість відкладів свинцю та цинку SEDEX є протерозойськими за віком, хоча є значні приклади юрського періоду в Канаді та Алясці.

Родовище типу заміни карбонату є прикладом рудних родовищ типу долини Міссісіпі (MVT). MVT та подібні стилі відбуваються шляхом заміни та деградації карбонатних послідовностей вуглеводнями, які вважаються важливими для транспортування свинцю.

Золотий

Родовища золота утворюються за допомогою дуже широкого спектру геологічних процесів. Відкладення класифікуються як первинні, алювіальні або розсипчасті відкладення, або залишкові або латерітові відкладення. Часто родовище буде містити суміш всіх трьох видів руди.

Малюнок 1. Високосортна (бонанза) золота руда, брикований кварц-адулярієвий риолит. Рідне золото (Au) зустрічається в цій породі у вигляді колоформних смуг, частково замінює класти брекчі, а також поширюється в матриці. Опубліковані дослідження показують, що породи Sleeper Mine являють собою стародавнє епітермальне родовище золота (родовище золота гарячих джерел), утворене вулканізмом під час розширеної тектоніки басейну та діапазону. Спляча шахта, округ Гумбольдт, штат Невада.

Тектоніка плит є основним механізмом генерації золотих родовищ. Більшість первинних родовищ золота поділяються на дві основні категорії: родовища золота лоде або поклади, пов'язані з вторгненням.

Родовища золота Lode, як правило, повноцінні, тонкі, вени та розломи розміщені. Вони в основному складаються з кварцових вен, також відомих як лоди або рифи, які містять або рідне золото, або сульфіди золота і телуриди. Родовища золота Lode зазвичай розміщуються в базальті або в відкладах, відомих як турбідит, хоча при розломах вони можуть займати нав'язливі магматичні породи, такі як граніт.

Лодо-золоті родовища тісно пов'язані з орогенією та іншими подіями зіткнення плит в межах геологічної історії. Більшість золотих родовищ золота надходять з метаморфічних порід, оскільки вважається, що більшість утворені зневодненням базальту під час метаморфізму. Золото транспортується до розломів гідротермальними водами і осідає, коли вода занадто сильно охолоджується, щоб утримувати золото в розчині.

Нав'язливе споріднене золото, як правило, розміщується в гранітах, порфірах або рідко дамбах. Нав'язливе споріднене золото зазвичай також містить мідь, і часто асоціюється з оловом і вольфрамом, а рідше молібденом, сурмою і ураном. Інтрузивні поклади золота покладаються на золото, існуюче в рідинях, пов'язаних з магмою (Білий, 2001), і неминуче скидання цих гідротермальних рідин у стінові породи (Lowenstern, 2001). Скарнові відкладення - ще один прояв інтрузивних родовищ.

Розсипні родовища отримані з раніше існуючих золотих родовищ і є вторинними родовищами. Розсипні відкладення утворюються намивнимипроцесами всередині річок, струмків і на пляжах. Розсипні родовища золота утворюються за допомогою сили тяжіння, щільність золота змушує його занурюватися в пастки в межах русла річки або там, де швидкість води падає, наприклад, вигини в річках і за валунами. Часто розсипи родовищ знаходяться в осадових порід і можуть мати мільярди років, наприклад, відкладення Вітватерсранда в Південній Африці. Осадові розсипні відкладення відомі як «відведення» або «глибокі свинці».

Розсипні родовища часто обробляються скам'янілостями, а панорамування золота - популярне проведення часу.

Латерітові родовища золота утворюються з раніше існуючих золотих родовищ (включаючи деякі розсипні родовища) при тривалому вивітрюванні корінної породи. Золото осідає в оксидах заліза в вивітрюваній породі або реголіті, і може бути додатково збагачене шляхом переробки ерозії. Деякі латерітові відкладення утворюються вітровою ерозією породи, залишаючи на поверхні залишок самородного металу золота.

Бактерія, Cupriavidus metallidurans відіграє життєво важливу роль у формуванні золотих самородків, шляхом осадження металевого золота з розчину тетрахлориду золота (III), сполуки, високотоксичної для більшості інших мікроорганізмів. Точно так само Delftia acidovorans може утворювати золоті самородки.

Платина

Платина і паладій - дорогоцінні метали, які зазвичай зустрічаються в ультрамафічних породах. Джерелом покладів платини та паладію є ультрамафідні породи, які мають достатньо сірки, щоб утворити сульфідний мінерал, тоді як магма все ще рідка. Цей сульфідний мінерал (зазвичай пентландит, пірит, халькопірит або пірротит) отримує платину шляхом змішування з основною частиною магми, оскільки платина є халькофілом і концентрується в сульфідах. Крім того, платина виникає в асоціації з хромітом або всередині самого мінералу хроміту, або всередині сульфідів, пов'язаних з ним.

Сульфідні фази утворюються лише в ультрамафічних магмах, коли магма досягає насичення сіркою. Це, як правило, вважається майже неможливим шляхом чистої фракційної кристалізації, тому інші процеси, як правило, потрібні в моделям генезу руди для пояснення насичення сірки. До них відносяться забруднення магми матеріалом земної кори, особливо багатими сіркою стінними породами або відкладеннями; змішування магми; летючі посилення або втрати.

Часто платина асоціюється з родовищами нікелю, міді, хрому, кобальту.

Нікель

Відкладення нікелю, як правило, зустрічаються у двох формах, або у вигляді сульфіду, або латериту.

Відкладення нікелю сульфідного типу утворюються по суті таким же чином, як і платинові родовища. Нікель - халькофільний елемент, який віддає перевагу сульфідам, тому ультрамафічна або магічна порода, яка має сульфідну фазу в магмі, може утворювати сульфіди нікелю. Кращі родовища нікелю утворюються там, де сульфід накопичується в основі лавових труб або вулканічних потоків - особливо коматітових лави.

Коматіітні нікель-мідні сульфідні відкладення вважаються утвореними сумішшю сульфідної сегрегації, незмішуваності та термічної ерозії сульфідних відкладень. Осади вважаються необхідними для сприяння насиченню сіркою.

Деякі субвулканічні підвіконня в поясі Томпсона Канади розміщують родовища сульфідів нікелю, утворені осадженням сульфідів поблизу вентиляційного отвору фідера. Сульфід накопичився поблизу вентиляційного отвору через втрату швидкості магми на межі вентиляційного отвору. Вважається, що масивне родовище нікелю в затоці Вуйсі утворилося за допомогою подібного процесу.

Процес формування родовищ нікелевих латерітів по суті схожий з утворенням золотолатеритних родовищ, хіба що потрібні ультрамафічні або магічні породи. Як правило, нікелеві латерити вимагають дуже великих ультрамафічних вторгнень, що несуть олівін. Мінерали, що утворюються в латеритних родовищах нікелю,

Мідь

Мідь зустрічається в асоціації з багатьма іншими металами та стилями родовищ. Зазвичай мідь або утворюється всередині осадових порід, або пов'язана з магматичними породами.

Основні світові родовища міді формуються в межах гранітного порфірового стилю міді. Мідь збагачується процесами кристалізації граніту і утворює халькопірит — сульфідний мінерал, який переноситься разом з гранітом.

Іноді граніти вивергаються на поверхню як вулкани, і мінералізація міді утворюється під час цієї фази, коли граніт і вулканічні породи охолоджуються за допомогою гідротермальної циркуляції.

Осадова мідь утворюється всередині океанічних басейнів в осадових породах. Як правило, це утворюється розсолом із глибоко похованих відкладень, що скидаються у глибоке море, і осадження сульфідів міді та часто свинцю та цинку безпосередньо на морське дно. Це потім закопується подальшим осадом. Це процес, подібний до цинку та свинцю SEDEX, хоча існують деякі приклади, розміщені карбонатом.

Часто мідь асоціюється з золотими, свинцевими, цинковими і нікелевими родовищами.

Уран

Уранові родовища зазвичай отримують з радіоактивних гранітів, де певні мінерали, такі як монацит, вилуговуються під час гідротермальної активності або під час циркуляції підземних вод. Уран вводиться в розчин кислими умовами і осідає при нейтралізації цієї кислотності. Як правило, це відбувається в певних вуглецевих відкладах, в межах невідповідності в осадових пластах. Більшість світової атомної енергетики отримують з урану в таких родовищах.

Малюнок 2. Види Citrobacter можуть мати концентрації урану в своїх тілах в 300 разів вище, ніж в навколишньому середовищі.

Уран також міститься майже у всьому вугіллі по кілька частин на мільйон, і у всіх гранітах. Радон є поширеною проблемою при видобутку урану, оскільки він є радіоактивним газом.

Уран також зустрічається, пов'язаний з певними магматичними породами, такими як граніт і порфір. Родовище Олімпійський Дам в Австралії є прикладом цього типу уранового родовища. Він містить 70% частки Австралії в 40% відомих світових запасів низької вартості відновлюваного урану.

Титан і цирконій

Мінеральні піски є переважаючим видом родовищ титану, цирконію і торію. Вони утворюються в результаті накопичення таких важких мінералів всередині пляжних систем, і є різновидом розсипних відкладень. Мінерали, які містять титан, - це ільменіт, рутил і лейкоксен, цирконій міститься в цирконі, а торій, як правило, міститься в монациті. Ці мінерали отримують переважно з гранітної породи шляхом ерозії та транспортуються до моря річками, де вони накопичуються в пляжних пісках. Рідко, але важливо, в пляжних розсипових відкладах можуть утворюватися золоті, олов'яні і платинові поклади.

Олово, вольфрам і молібден

Ці три метали, як правило, утворюються в певному типі граніту, за допомогою подібного механізму до інтрузивного золота та міді. Вони розглядаються разом, тому що процес формування цих відкладень по суті однаковий. Мінералізація типу Skarn, пов'язана з цими гранітами, є дуже важливим типом родовища олова, вольфраму та молібдену. Поклади Скарну утворюються в результаті реакції мінералізованих рідин з граніту, вступаючи в реакцію зі стіновими породами, такими як вапняк. Мінералізація Skarn також важлива при мінералізації свинцю, цинку, міді, золота та іноді урану.

Грайзен граніт є ще одним родинним стилем мінералізації олово-молібденового і топазу.

Рідкоземельні елементи, ніобій, тантал, літій

Переважна більшість рідкісноземельних елементів, танталу та літію знаходяться в пегматиті. Теорії генезису руд для цих руд широкі та різноманітні, але більшість включають метаморфізм та магматичну активність. Літій присутній у вигляді сподумена або лепідоліту всередині пегматиту.

Вторгнення карбонатитів є важливим джерелом цих елементів. Рудні мінерали по суті є частиною незвичайної мінералогії карбонатиту.

Фосфат

Фосфат використовується в добривах. Величезні кількості фосфатної породи або фосфориту трапляються в осадових відкладах шельфу, починаючи від протерозою до нині утворюючих середовищ. Вважається, що фосфатні поклади надходять із скелетів істот мертвого моря, які накопичилися на морському дні. Подібно до родовищ залізної руди та нафти, особливі умови в океані та навколишньому середовищі, як вважають, сприяли цим родовищам у геологічному минулому.

Фосфатні відкладення також утворюються з лужних магматичних порід, таких як нефелінові сієніти, карбонати та пов'язані з ними типи гірських порід. Фосфат в даному випадку міститься всередині магматичного патиту, монациту або інших рідкоземельних фосфатів.

Ванадій

Завдяки наявності ванабінів концентрація ванадію, виявленого в клітині крові Ascidia gemmata, що належать до підряду Флебобранхії, в 10 000 000 разів вище, ніж в навколишній морській воді. Подібний біологічний процес міг зіграти певну роль у формуванні ванадієвих руд. Ванадій також присутній у родовищах викопного палива, таких як сира нафта, вугілля, сланці та нафтові піски. У сирої нафти повідомлялося про концентрації до 1200 ppm.

Малюнок 3. Туніки, такі як ця туніка bluebell, містять ванадій як ванабін.

РЕФЛЕКСІЯ ПИТАННЯ

• Яку майстерність допомагає вам розвивати цей вміст?
• Які ключові теми висвітлюються в цьому контенті?
• Як зміст цього розділу може допомогти вам продемонструвати майстерність певної майстерності?
• Які питання у вас щодо цього вмісту?

Автори та атрибуція

• Template:ContribCandelaGeo