Volkanojenik masif sülfid cevher yatağı

2,7 milyar yıl önce eski bir deniz tabanında oluşmuş Kidd Mine, Timmins, Ontario, Kanada'daki volkanojenik masif sülfit cevheri yatağı.

Sedimanter kayıtta görüldüğü şekliyle tipik bir volkanojenik masif sülfit (VMS) cevher yatağının enine kesiti

VMS cevher yatakları olarak da bilinen volkanojenik masif sülfid cevher yatakları, denizaltı ortamlarında volkanik ilişkili hidrotermal olaylarla ilişkili ve bu olaylar tarafından oluşturulan, başta bakır - çinko olmak üzere bir tür metal sülfit cevher yatağıdır .

Bu tür yataklara bazen volkanik kayaç içinde gelişen masif sülfit (Volcanic-hosted Massive Sulphide) yatakları da denir. Yoğunluk genellikle 4500 kg/ m³. Bunlar ağırlıklı olarak, çok çeşitli eski ve güncel jeolojik ortamlarda deniz tabanının yüzeyinde veya altında hidrotermal sıvılardan çökelen sülfid minerallerinin tabakalı birikimleridir. Güncel okyanuslarda, derin deniz hidrotermal bacası olarak adlandırılan kükürtlü magma sokulumu ile eş anlamlıdırlar.

Bunlar, volkanik veya volkanik türevli (örneğin, volkano-sedimanter) kayaçların hakim olduğu ortamlarda meydana gelir ve sedimanlar, bahsedilen volkanik kayaçların oluşumu ile eş yaşlıdır ve aynı ortamda çökelir. Bir sınıf olarak, kobalt, kalay, baryum, kükürt, selenyum, manganez, kadmiyum, indiyum, bizmut, tellür, galyum ve germanyum eş/yan ürünleri ile dünyanın önemli bir bakır, çinko , kurşun, altın ve gümüş cevheri kaynağını temsil ederler.

Volkanojenik masif sülfit yatakları, günümüzde deniz altı volkanlarının etrafındaki okyanus ortası sırtları boyunca okyanus tabanında ve yay gerisi havzaları ve yay önü riftlerinde oluşuyor. Maden arama şirketleri, her ne kadar deniz tabanındaki masif sülfit yataklarını araştırıyorlarsa da; çoğu araştırma, bu yatakların karadaki eşdeğerlerinin aranmasına yoğunlaşmıştır.

Volkanik kayaçlar ve püskürme merkezleri ile olan yakın ilişki, VMS yataklarını benzer kaynak, taşıma ve kapan süreçlerini paylaşan benzer cevher yatağı türlerinden ayırır. Volkanojenik masif sülfit yatakların sedimanter ekshalasyon (SEDEX) tipi yataklardan iki temel farkı vardır. Bunlardan ilki cevher yataklarının denizaltı volkanizması ile yakın zamansal ilişki içinde oluşmasıdır. Diğeri ise, hidrotermal sirkülasyonun ve sülfitlerin dışarı salınmasının SEDEX yataklardaki tortul işlemlerinden bağımsız olarak gerçekleşmesidir.

VMS ve SEDEX yatakları arasında hibrit olan özellikleri paylaşan, volkanik ve sediman barındıran masif sülfit (VSHMS) yatakları olan bir VMS yatakları alt sınıfı vardır. Bu sınıfın dikkate değer örnekleri arasında, Bathurst Mining Camp, New Brunswick, Kanada yatakları (örneğin, Brunswick #12); İber Pirit Kuşağı yatakları, Portekiz ve İspanya ve Wolverine yatağı, Yukon, Kanada.

Oluşum/Kaynak modeli

• VMS yataklarındaki metal ve kükürt kaynağı, deniz tabanının altındaki hidrotermal alterasyon bölgesindeki volkanik yığından hidrotermal sirkülasyonla sızan uyumsuz elementlerin bir kombinasyonudur. Hidrotermal sirkülasyonun, genellikle derine yerleşmiş gabro sokulumlarıyla ilgili olarak, kabuktaki ısı yoluyla sağlandığı düşünülür.
• Metallerin taşınması, hidrotermal sıvıların konveksiyonu yoluyla gerçekleşir, bunun için gerekli ısı volkanik yapının altında bulunan magma odası tarafından sağlanır. Soğuk okyanus suyu hidrotermal bölgeye çekilir ve volkanik kayaç tarafından ısıtılır ve daha sonra okyanusa geri atılır. Bu süreç hidrotermal sıvıyı kükürt ve metal iyonları açısından zenginleştirir.
• Cevher malzemeleri, okyanusa atıldıklarında bir fümerol alanı veya hidrotermal baca alanı içinde tutulur, soğutulur ve stratiform sülfit cevheri olarak sülfit minerallerini çökeltir. Bazı yataklar, bozunmuş volkanik tortul kayaçların yerini alarak sülfür birikimi yoluyla oluşum kanıtları gösterir. Ayrıca kükürt açısından zengin tuzlu suların konsolide olmayan çökeltilere girmesiyle de oluşabilir.

Jeoloji

VMS yatakları için tipik konum, genellikle altta yatan volkaniklerle ilişkili olan volkanoklastik tüflü epiklastikler, çörtler, tortullar veya ince tüflerin içinde, felsik volkanik dizinin üstündedir. Yatağın yan duvarının büyük kısmı, Whim Creek ve Mons Cupri, Batı Avustralya veya Millenbach, Kanada örneklerinde olduğu gibi andezit veya Hellyer, Tazmanya örneğinde olduğu gibi bazalt gibi daha mafik volkanik kayaçlarla veya yalnızca tortullar ile (Kanguru Mağarası, Batı Avustralya) ilişkilidir.

VMS yatakları, mekansal ve zamansal olarak, genellikle yatağın altındaki stratigrafide bulunan ve genellikle yatağın doğrudan taban duvarı olarak bulunan felsik volkanik kayalarla ilişkilidir. Tortullar genellikle bir şekilde VMS yatakları ile bitişiktir ve tipik olarak bir denizaltı ortamında biriken (manganlı) çörtler ve kimyasal çökeltiler olarak bulunur.

Yatağın tavan duvarı, mineralizasyonun püskürmeler arası bir duraklamada geliştiğini gösteren taban duvarı kayaçlarıyla bitişik ve aynı yaştaki volkanik birimler olabilir. Bu kayaçlar taban volkaniklerine benzemeyen iki modlu volkanik alt tip kayaçlar veya mineralleşme bir patlama döngüsünün sonuna doğru meydana gelmişse tortul tabakalar olabilir.

Silisiklastik birlikteliklerin hibrit VMS-SEDEX yatakları (aşağıya bakınız), daha büyük ve esas olarak kesintisiz bir volkanik paket boyunca süreksiz olarak mevcut olan iç akış çökeltileri veya tortul kaya birimleri içinde geliştirilebilir.

Sonuç olarak, bu jeolojik özellikler, denizaltı volkanik merkezlerinin üzerinde veya çevresinde geliştirilen hidrotermal sistemler ile VMS yataklarının bir ilişkisini gösterecek şekilde yorumlanmıştır.

Morfoloji

VMS birikintileri çok çeşitli morfolojilere sahiptir, en tipik olanı tümsek biçimli ve çanak biçimli birikintilerdir. Hidrotermal çözeltilerin denizaltı çöküntülerine girmesi nedeniyle oluşan kase şeklindeki oluşumlar - çoğu durumda, bu tür birikinti sedimanter ekshalasyon (SEDEX) birikintileri ile karıştırılabilir. Höyük şeklindeki birikintiler, birbirini izleyen bacalardan oluşan bir hidrotermal tümseğin üretilmesi yoluyla, modern masif sülfür yataklarına benzer bir şekilde oluşur. Tortul kayaçların veya yüksek geçirgenliğe sahip volkanik kayaçların hakim olduğu ortamlarda oluşan yataklar, çevredeki kayaların geometrisini taklit eden yassı bir morfoloji gösterebilir.

VMS yatakları, besleyici bölge içinde oldukça altere olmuş volkanik veya volkanojenik sedimanter kayalardan oluşan ideal bir konik alan biçimine sahiptir. Bu bölge, kükürt sülfür veya damar örgüsü bölgesi olarak adlandırılır, üzerinde büyük bir eksalit yığını bulunur ve apron olarak bilinen stratiform ekshalasyon sülfitleri ile çevrilidir.

Damar zonu tipik olarak kuvars, klorit ve daha az karbonatlar ve barit ile birlikte sülfit minerallerinde (çoğunlukla kalkopirit, pirit ve pirotit ) oluşur.

Tümsek bölgesi, lamine masif ila breşik pirit, sfalerit (+/- galen ), hematit ve baritten oluşur. Tümsek birkaç on metre kalınlığa ve birkaç yüz metre çapa kadar olabilir.

Apron bölgesi genellikle SEDEX cevherlerine benzer stratiform, lamine sülfidik tortullarla daha oksidedir ve genellikle manganez, baryum ve hematitle zenginleştirilmiştir, çörtler, jasperler ve kimyasal tortular yaygındır.

Metal Bölgeleme (Zonlanma)

Çoğu VMS yatağı, dolaşım yapan hidrotermal sıvıların değişen fiziksel ve kimyasal ortamlarının neden olduğu metal zonlanmaya sahiptir. İdeal olarak, merkezdeki baca çevresinde haleler şeklinde sırasıyla masif pirit ve kalkopirit, kalkopirit-sfalerit-pirit, sfalerit-galen, galen-manganez ve son olarak çört-manganez-hematit fasiyesi olarak bulunurlar. VMS yataklarının çoğunda altın düşey zonlanmış olarak bulunur. Özellikle, nispeten daha soğuk bölge olan üst kısımlarda gümüş ile birlikte daha yoğun bulunur.

VMS masif sülfürün mineralojisi, esas olarak pirit formunda %90'ın üzerinde demir sülfit içerir.Kalkopirit, sfalerit ve galen de diğer ana bileşenlerdir. Manyetit az miktarda bulunur; manyetit içeriği arttıkça, cevherler masif oksit yataklarına dönüşür. Gang (ekonomik olmayan atık malzeme) esas olarak kuvars ve pirit veya pirotittir . Yatakların yüksek yoğunluğundan dolayı, bazılarında keşifte kullanılan belirgin yerçekimi anomalileri (Neves-Corvo, Portekiz ) vardır.

Alterasyon morfolojisi

VMS yatakları tarafından geliştirilen alterasyon haleleri tipik olarak koni şeklindedir, çoğunlukla stratigrafik olarak orijinal sıvı akış konumunun altında meydana gelir (cevherin kendisi olması gerekmez) ve tipik olarak bölgelere ayrılmıştır.

En yoğun alterasyon (stringer sülfid bölgesini içeren) genellikle doğrudan en büyük masif sülfit konsantrasyonunun altında, taban duvarı volkanik dizisi içinde yer alır. Kiriş bölgesi sülfürlerden yerinden edilirse, bu genellikle tektonik deformasyonun ürünü veya hibrit SEDEX benzeri uzak sülfür havuzunun oluşumunun ürünüdür.

Taban duvarı alterasyon zonunun alterasyon toplulukları, çekirdekten dışa doğru;

• Silika alterasyon zonu, en yoğun alterasyona uğramış örneklerde bulunan ve ana kayaçların tamamen silika yer değiştirmesiyle sonuçlanan ve kalkopirit-pirit kiriş zonları ile ilişkili olan zondur.
• Klorit zonu, hemen hemen tüm örneklerde bulunan, klorit +/- serisit +/- silikadan oluşan zondur. Çoğu zaman, ana kaya tamamen klorite dönüiür ve bu, deforme olmuş örneklerde bir klorit şist olarak görünebilir.
• Serisit zonu, hemen hemen tüm örneklerde bulunan, serisit +/- klorit +/- silikadan oluşan zondur.
• Silisleşme zonu, genellikle dereceli silika-albit metasomatizması iöeren zondur.

Her durumda, bu alterasyon bölgeleri, tam anlamıyla, potasyum, silika, magnezyum eklenmesi ve sodyumun tükenmesi ile sonuçlanan metasomatizma etkileridir. Bir VMS yatağının taban duvarı alterasyon zonu içindeki klorit mineralleri, aynı formasyonun dışındaki eşdeğer kayalara göre genellikle daha fazla magnezyen bileşimlidir. Bir VMS birikintisinin tavan duvarı genellikle zayıf bir şekilde sodyum tüketir.

Cevher oluşturma süreci ile ilgili olmayan alterasyon masif sülfid yatağının hem üstünde hem de altında, her yerde mevcut olabilir. Riyolitik camlar gibi denizaltı volkanik kayaçlarının devitrifikasyonu ile ilişkili tipik alterasyon dokuları, özellikle sferülitler, perlit, litofizler ve düşük sıcaklıktaki prehnit-pumpelliyit fasiyesi deniz tabanı alterasyonu her yerde bulunur, ancak genellikle daha sonraki metamorfizma sürecinde tüketilirler (overprint).

Yerli volkanik dizi içindeki metamorfik mineralojik, dokusal ve yapısal değişiklikler ayrıca orijinal metasomatik mineral topluluklarını gizlemeye de hizmet edebilir.

Sınıflandırma

Bu sınıfa ait yataklar çok sayıda araştırmacı tarafından farklı şekillerde sınıflandırılmıştır (örneğin, metal kaynaklar, tip örnekleri, jeodinamik ortam - bkz. Franklin ve diğerleri (1981) ve Lydon (1984)). VMS yataklarının magmatik toplulukları, VMS'nin oluşumu sırasında değişen tektonik ortam ve jeolojik çevre ile ilişkilidir. Aşağıdaki beş alt sınıf, oluşum olayı sırasında belirli bir jeodinamik ortama benzeyen belirli petrokimyasal topluluklara sahiptir:

Mafik ilişkili - Kıbrıs tipi VMS Yatakları

Genellikle ofiyolit dizileri olan mafik kayaçların hakim olduğu jeolojik ortamlarla ilişkili VMS yatakları. Newfoundland Appalachians'ta bulunan Kıbrıs ve Umman ofiyolit örnekleri ve ofiyolit barındıran yataklar bu alt sınıfın klasik bölgelerini temsil eder.

Bimodal-mafik

Mafik volkanik kayaçların hakim olduğu ortamlarla ilişkili VMS yatakları, ancak %25'e kadar felsik volkanik kayalarla, ikincisi genellikle yatakları barındırır. Noranda, Flin Flon-Snow Lake ve Kidd Creek kampları bu grubun klasik bölgeleri olacaktır.

Mafik-silisiklastik - Beşi tipi

Ada yayı oluşumu evresinde kalk-alkalin evrenin başlangıcında şekillenirler. Genellikle derin deniz fasiyesi karbonatlı çamurtaşları ve/veya kuvarsitlerle birlikte ortaç-bazik arasında değişen volkanik kayaçlarla birlikte bulunurlar. Kalın grovak seviyeleri tipiktir. Beşi tipi yataklar genellikle ince zon halinde ve geniş bir alanda bulunurlar. Metamorfik ortamlarda pelitik-mafik ilişkili VMS birikintileri olarak bilinebilir. Japonya'daki Besshi yatakları ve Windy Craggy, BC, bu grubun klasik bölgelerini temsil eder. Mineral birlikteliği bakır, çinko, altın ve gümüş'ten oluşur. Kıbrıs tipi yataklarla ortak özelliği Nikel/kobalt oranının 1'den küçük olmasıdır. Ancak ana kaya ve bulunduğu tektonik ortam ile Kıbrıs tipinden ayrılır.

Felsik-silisiklastik

Tamamen felsik kayalar ve %10'dan az mafik malzeme içeren silisiklastik tortul kayaçlarla ilişkili VMS yataklarıdır. Genellikle şeyl açısından zengin silisiklastik-felsik veya çift modlu silisiklastiktir. Kanada, New Brunswick'teki Bathurst Madencilik Kampı ; İber Pirit Kuşağı, İspanya ve Portekiz ; ve Finlayson Gölü bölgeleri, Yukon, Kanada bu grubun klasik bölgeleridir.

Kuroko tipi VMS Kesiti

Bimodal-felsik - Kuroko tipi

Felsik kayaların, yalnızca küçük tortul kayaçlara sahip mafik kayalardan daha bol olduğu çift modlu dizilerle ilişkili VMS yatakları. Kuroko yatakları, Japonya; Buchans yatakları, Kanada; ve Skellefte yatakları, İsveç bu grubun klasik bölgeleridir. İleri ada yayı oluşum evresinde oluşan felsik bileşimli volkanik kayaçlarla ilişkilidir. Sığ denizel ortamda (yaklaşık 2.5 km) ortamda oluşan bu tip yataklar riyolit ve dasit gibi felsik volkanizma ile zamansal ve mekansal olarak yakın ilişkilidir.

Dağılım

Jeolojik geçmişte, VMS yataklarının çoğu, volkanik kayaçlarla ilişkili rift ortamlarında oluşmuştur. Özellikle, okyanus ortası sırt yayılma merkezleri, yay gerisi yayılma merkezleri ve yay önü yayılma merkezleri ile ilişkili jeolojik zaman boyunca oluşmuşlardır. VMS yataklarının tüm ortamları için ortak bir tema, yayılma ile ilişkidir (yani, genişlemeli bir jeodinamik rejim). Yataklar tipik olarak iki modlu dizilerle (farklı oranlarda mafik ve felsik kayaçlara sahip diziler - örneğin, Noranda veya Kuroko), felsik ve sediman açısından zengin ortamlar (örneğin, Bathurst), mafik ve sediman açısından zengin ortamlar (örneğin, Beşi veya Windy Craggy) ile ilişkilidir veya mafik ağırlıklı ortamlar (örneğin, Kıbrıs ve diğer ofiyolit yatakları).

Dünyadaki yatakların çoğu küçüktür, bilinen yatakların yaklaşık %80'i 0,1-10 milyon ton aralığındadır. VMS yataklarına örnek olarak Kidd Creek, Ontario, Kanada; Flin Flon yeşil taş kuşağındaki Flin Flon, Manitoba, Kanada (777 ve Trout Lake Mine ); Brunswick #12, New Brunswick, Kanada; Rio Tinto, İspanya ; Greens Creek madeni, Alaska, ABD.

Ayrıca bakınız

• cevher oluşumu
• cevher tanımı
• volkanoloji
• Hidrotermal baca

Kaynakça

• Barrie, C. T., and Hannington, M. D., editors, (1999), Volcanic-Associated Massive Sulfide Deposits: Processes and Examples in Modern and Ancient Settings, Reviews in Economic Geology Volume 8, Society of Economic Geologists, Denver, 408 p.
• Barrie, C. T., and Hannington, M. D., 1999, Classification of volcanic-associated massive sulfide deposits based on host-rock composition: Reviews in Economic Geology, v. 8, p. 1-11.
• Franklin, J. M., Sangster, D. M., and Lydon, J. W., 1981, Volcanic-associated massive sulfide deposits, in Skinner, B. J., ed., Economic Geology Seventy-Fifth Anniversary Volume, Society of Economic Geologists, p. 485-627.
• Franklin, J. M., Gibson, H. L., Galley, A. G., and Jonasson, I. R., 2005, Volcanogenic Massive Sulfide Deposits, in Hedenquist, J. W., Thompson, J. F. H., Goldfarb, R. J., and Richards, J. P., eds., Economic Geology 100th Anniversary Volume: Littleton, CO, Society of Economic Geologists, p. 523-560.
• Guilbert, John M., and Charles F. Park, Jr., 1986, The Geology of Ore Deposits, pp 572–603, W. H. Freeman, 0-7167-1456-6
• Gibson, Harold L., James M. Franklin, and Mark D. Hannington, (2000) A genetic model for Volcanic-Associated Massive Sulphide Deposits https://web.archive.org/web/20050221103926/http://www.cseg.ca/conferences/2000/2000abstracts/758.PDF Accessed 12-20-2005.
• Lydon, J. W., 1984, Ore deposit models; 8, Volcanogenic sulfide deposits; Part I, A descriptive model: Geoscience Canada, v. 11, p. 195-202.
• Piercey, S. J., 2011, The setting, style and role of magmatism in the formation of volcanogenic massive sulfide deposits, Miner Deposita (2011), v. 46, p. 449-471.

Dış bağlantılar

• Derin okyanus madenciliğinin şafağı, Steven Scott, Şubat 2006 10 Haziran 2021 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• Jeokimya Üzerine İnceleme (İkinci Baskı) Cilt 13, 2014, Sayfa 463-488 Jeokimya Üzerine İnceleme 13.18 - Volkanojenik Masif Sülfür Yatakları 6 Nisan 2023 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• Eski Kükürt Döngüsünü Yeniden Düşünmek Yer ve Gezegen Bilimlerinin Yıllık İncelemesi; cilt 43:593-622 (Cilt yayın tarihi Mayıs 2015) 15 Temmuz 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.