Komatyckie złoża rud niklu typu Kambalda

Komatytowe złoża rudy niklu typu Kambalda to klasa magmowych złóż rud żelaza - niklu - miedzi - platyny , w których fizyczne procesy wulkanologii komatytu służą do osadzania, koncentracji i wzbogacania stopionego siarczku Fe-Ni-Cu-(PGE) w środowisku przepływu lawy wybuchającego wulkanu komatiite .

Definicja

Klasyfikacja typu środowiska rudy odróżnia je od innych złóż rudy magmowej Ni-Cu-PGE, które mają wiele takich samych kontroli genetycznych (formacyjnych).

Złoża rud typu Kambalda wyróżniają się tym, że osadzanie się niemieszającego się stopu siarczku Fe-Ni-Cu zachodzi w kanale przepływu lawy na paleopowierzchni. Różni się to od innych złóż magmowych Ni-Cu-PGE, w których stopiony siarczek Fe-Ni-Cu gromadzi się w subwulkanicznej grobli zasilającej, progu lub komorze magmowej.

model genetyczny

Model genetyczny złóż rudy Ni-Cu- (PGE) typu Kambalda jest podobny do wielu innych złóż rudy magmowej Ni-Cu-PGE:

Źródło metalu : magma komatytowa, która powstała w wyniku częściowego stopienia płaszcza w wysokim stopniu i która była silnie niedosycona siarczkami w źródle (Wendlandt, 1982; patrz także Mavrogenes i O'Neill, 1999)
Źródło siarki : bogate w S skały wiejskie (osady siarczkowe i skały wulkaniczne), z których siarczek topi się przez wysokotemperaturową magmę komatiitową
Układ dynamiczny : Ni-Cu-Co-PGE są chalkofilami i preferencyjnie rozdzielają się ze stopionego krzemianu do stopionego siarczku. Tenory metali (obfitość w 100% siarczku) są wzmacniane przez spłukiwanie objętościowego stopu komatytowego przez nagromadzenie siarczków.
Fizyczna pułapka : zagłębienia w skałach spągowych, które mogą reprezentować wulkaniczne nieregularności topograficzne zmodyfikowane przez erozję termomechaniczną. Siarczki w przepływach lawy komatiitu są gęstsze niż stopiony krzemian i mają tendencję do gromadzenia się w dołach topograficznych, co może być wzmocnione w kanale lawy przez proponowaną erozję termiczną podłoża przez lawę komatiitu.

Niedawne badania nad składem izotopowym S siarczków komatytowych (Bekker i in., 2009) wskazują, że brakuje im frakcjonowania izotopów niezależnego od masy, typowego dla siarczków powstających na powierzchni podczas archeanu, czego można by się spodziewać, gdyby znaczna część siarki była pochodzi z podłoża osadowego, potwierdzając, że S pochodzi „w górę” systemu, a nie z lokalnych skał wiejskich.

Ustawienie wulkaniczne

Osady Ni-Cu-PGE związane z komatiitami mogą tworzyć się w wielu środowiskach wulkanicznych i pokrywać szeroką gamę skał spągowych, w tym bazaltów (np. Kambalda, Zachodnia Australia), andezytów (np. Alexo, Ontario), dacytów (np. , Bannockburn, Ontario; Silver Swan, Zachodnia Australia), ryolity (np. Dee's Flow, Ontario), siarczkowe formacje żelaza (np. Windarra, Zachodnia Australia) i siarczkowe semi-pelity (np. Raglan, Quebec).

Morfologia

Morfologia osadów Ni-Cu-PGE typu Kambalda jest charakterystyczna, ponieważ siarczki Fe-Ni-Cu występują wzdłuż dna strumienia lawy komatiitowej, skoncentrowanej w strefie największego przepływu w facjach kanałów lawy (Lesher i in., 1984).

Kanał lawy jest zwykle rozpoznawany w sekwencji komatiitu przez;

Pogrubienie przepływu podstawowego sekwencji komatytu
Podwyższony poziom MgO, Ni, Cu i towarzyszący mu spadek Zn, Cr, Fe, Ti w porównaniu do „przepływów flankujących”
„Okno wolne od osadów”, w którym osad został oczyszczony lub stopiony z kontaktu podstawy lub ściany podstawy komatytu z podłożem
Morfologia koryta, którą można rozpoznać po płaskich i stromych zagłębieniach w dnie pod najgrubszymi stosami skumulowanymi

Strefa rudy zazwyczaj składa się, od podstawy w górę, ze strefy masywnych siarczków, siarczków o strukturze macierzy / sieci, siarczków rozproszonych i siarczków chmur.

Masywne siarczki nie zawsze są obecne, ale tam, gdzie są obecne, składają się z> 90% siarczków Fe-Ni-Cu, czasami z egzotycznymi enklawami oliwinu , metasedimentary lub stopionego materiału pochodzącego ze ściany podstawy do strumienia lawy. Masywny siarczek zwykle znajduje się na dnie bazaltowej lub felsowej skały wulkanicznej, do której masywny siarczek może lokalnie wnikać, tworząc żyły, siarczki między poduszkami i siarczki interbrekcji. Siarczki półmasywne są bardziej powszechne i składają się z 75-90% siarczków Fe-Ni-Cu z wtrąceniami oliwinu i skał ściennych.

Siarczki o teksturze netto (Kanada) lub siarczki matrycy (Australia) składają się z 30-50% śródmiąższowych siarczków do oliwinu (zwykle serpentynizowanych), które zostały zinterpretowane jako utworzone przez statyczną segregację grawitacyjną, segregację przepływu dynamicznego lub infiltrację kapilarną . Ta tekstura jest dobrze zachowana na wielu obszarach (np. Alexo, Ontario; Kambalda, Zachodnia Australia; Raglan, Nowy Quebec), ale w obszarach metamorficznych o wysokim stopniu zaawansowania została zastąpiona teksturą słomianą, składającą się z ostrzy do igieł metamorficznych oliwinów , które powierzchownie przypomina oliwin teksturowany spinifexem, w matrycy siarczków Fe-Ni-Cu.

Rozsiane siarczki są najpowszechniejszym rodzajem rudy i składają się z 5-30% siarczków Fe-Ni-Cu i przechodzą w górę w subekonomiczne i jałowe skały skumulowane oliwinu. W większości komatiitów strefy o niższym stopniu złośliwości są rzadko opłacalne, z wyjątkiem sytuacji, gdy znajdują się blisko powierzchni.

Lokalizacja rudy

Rudy kontaktowe typu I: Rudy wzdłuż kontaktu podstawy są zwykle zlokalizowane w zagłębieniach spągowych, z których większość została zdeformowana w wyniku nałożonej deformacji, ale które na mniej zdeformowanych obszarach wahają się od szerokich płytkich zagłębień (np. Alexo, Ontario) i płytkich zagłębienia wejściowe (np. wiele złóż rudy Kambalda) do zagłębień podkolistych (np. niektóre złoża rudy Kamblada, Raglan, Quebec).

Rudy wewnętrzne typu II: niektóre złoża zawierają również lub zamiast nich rozsiane, pęcherzykowate lub siatkowate

siarczki międzyformacyjne ; Tak zwana serp-serp , która rozwija się z wypychania pchnięcia lub poprzez remobilizację masywnego siarczku wzdłuż powierzchni ścinania lub naporu, który ciągnie rudę z kontaktu do serpentynitowego komatytu. Ruda serp-serp może w niektórych przypadkach być podobna do rudy interspinifex, diagnostycznych tekstur spinifex często nieobecnych z powodu erozji termicznej lub nadruku metamorficznego i można ją określić jako taką jedynie przez porównanie chemii ultramaficznych powyżej i poniżej.
Bazalt-bazalt pinchout lub pinchout lub Bas-bas ruda powstaje podczas deformacji poprzez ponowne uruchomienie masywnego siarczku do ściany podstawy poprzez osłabienie koryta i ponowne zamknięcie strukturalne. Rudę bas-bas można znaleźć do 40–60 m w spągu prowadzącym z koryta.
Ruda Interspinifex , rozwinięta na górnym kontakcie strumienia podstawowego i na kontakcie podstawowym płodnego drugiego strumienia. W niektórych przypadkach ciekły siarczek z drugiego strumienia jest dokładnie wymieszany z ultramaficznymi wierzchołkami strumienia podstawowego o teksturze spinifexu (np. Hilditch Prospect, Wannaway, Bradley Prospect, lokalizacja 1 i prawdopodobnie inne).
Zremobilizowana ruda . W rzadkich przypadkach ruda może zostać ponownie zmobilizowana do pozycji bas-bas lub serp-serp, geometrycznie odmiennej od stratygrafii. Takie przykłady obejmują Waterloo-Amorac, Emily Ann, Wannaway i potencjalnie inne małe strąki remobilizowanych i strukturalnie skomplikowanych siarczków (np. Wedgetail w kompleksie Honeymoon Well). W większości przypadków siarczki przemieszczają się na mniej niż 100 m, chociaż w przypadku Emily Ann znane jest ponad 600 m przemieszczenia.

Nadruk metamorficzny

Metamorfizm jest prawie wszechobecny wśród archaickich komatiitów. Typowa lokalizacja złóż Ni-Cu-PGE typu Kambalda przeszła kilka zdarzeń metamorficznych, które zmieniły mineralogię, teksturę i morfologię rudy zawierającej komatyt.

Kilka kluczowych cech historii metamorficznej wpływa na współczesną morfologię i mineralogię środowisk rudnych;

Prograde metamorfizmu

Metamorfizm progresywny do facji zieleńcowej lub facji amfibolitowej ma tendencję do przekształcania magmowego oliwinu w metamorficzny oliwin, serpentynit lub talkowe łupki ultramaficzne .

W środowisku rudy metamorfizm ma tendencję do ponownej mobilizacji siarczku niklu, który podczas szczytowego metamorfizmu ma granicę plastyczności i zachowanie pasty do zębów zgodnie z koncepcją pracowników w tej dziedzinie. Masywne siarczki mają tendencję do przemieszczania się od dziesiątek do setek metrów od ich pierwotnej pozycji osadzania w zawiasy fałdowe , osady spągowe, uskoki lub zostają uwięzione w asymetrycznych strefach ścinania .

Podczas gdy minerały siarczkowe nie zmieniają swojej mineralogii podczas metamorfizmu, tak jak robią to krzemiany, granica plastyczności pentlandytu siarczku niklu i chalkopirytu siarczku miedzi jest mniejsza niż pirotynu i pirytu , co powoduje możliwość mechanicznej segregacji siarczków w strefie ścinania.

Metamorfizm wsteczny

Mineralogia ultramaficzna jest szczególnie podatna na metamorfizm wsteczny, zwłaszcza w obecności wody. Niewiele sekwencji komatiitów wykazuje nawet nieskazitelne zespoły metamorficzne, przy czym większość metamorficznego oliwinu została zastąpiona przez serpentynę , antofilit , talk lub chloryt . Piroksen ma tendencję do cofania się do aktynolitu - kummingtonitu lub chlorytu. Chromit może hydrotermalnie zmienić się w stichtyt , a pentlandyt może cofnąć się w milleryt lub heazlewoodyt .

Modyfikacja supergenu

Komatytowa mineralizacja niklu w stylu Kambalda została po raz pierwszy odkryta przez Gossana w około 1965 roku, podczas którego odkryto pędy Long, Victor, Otter-Juan i inne w Kambalda Dome. Redross, Widgie Townsite, Mariners, Wannaway, Dordie North i Miitel nikiel gossans zostały zidentyfikowane ogólnie w czasie wiercenia obszaru Widgiemoltha lub w jego pobliżu, rozpoczynającego się w 1985 roku i trwającego do dziś.

Gossany o mineralizacji niklu, zwłaszcza masywne siarczki, są zdominowane w suchym kratonie Yilgarn przez szkielety goethytu, hematytu, maghemitu i ochry. Niesiarczkowe minerały niklu są zazwyczaj rozpuszczalne i rzadko zachowują się na powierzchni w postaci węglanów, chociaż często można je zachować w postaci arsenianów niklu ( nikielina ) w gossanach. Jest mało prawdopodobne, aby w regionach subtropikalnych i arktycznych zachowały się gossany lub, jeśli tak, nie zawierały minerałów węglanowych.

Minerały, takie jak gaspeit , hellyerite , otwayite , widgiemoolthalite i pokrewne uwodnione węglany niklu są diagnostyczne dla gossanów niklowych, ale są niezwykle rzadkie. Częściej malachitu , azurytu , chalkozynu i kobaltu są bardziej trwałe w pudełkach i mogą dostarczać informacji diagnostycznych.

Mineralizacja niklu w regolicie , w górnym saprolicie występuje zwykle jako getyt, hematyt, limonit i często jest związana z polidymitem i wiolarytem , siarczkami niklu, które są związane z supergenami . W dolnym saprolicie violaryt jest przejściowy z niezmienioną rudą pentlandytu-pirytu-pirotytu.

Poszukiwania rud Kambalda Ni-Cu-PGE

Poszukiwania rud niklu w stylu Kambalda koncentrują się na identyfikacji potencjalnych elementów sekwencji komatiitu za pomocą geochemii, geofizycznych metod poszukiwawczych i analizy stratygraficznej.

Z punktu widzenia geochemii współczynnik Kambalda Ni :Cr/Cu:Zn identyfikuje obszary wzbogaconego Ni, Cu oraz zubożonego Cr i Zn. Cr jest związany z frakcjonowanymi skałami o niskiej zawartości MgO, a Zn jest typowym zanieczyszczeniem osadów. Jeśli stosunek wynosi około jedności lub jest większy niż 1, przepływ komatytu jest uważany za żyzny. Inne poszukiwane trendy geochemiczne obejmują wysoką zawartość MgO w celu zidentyfikowania obszaru o najwyższej skumulowanej zawartości oliwinu; identyfikacja przepływów o niskiej zawartości Zn; śledzenie zawartości Al w celu identyfikacji zanieczyszczonych law, a przede wszystkim identyfikacji anomalnie wzbogaconego Ni (bezpośrednie wykrywanie). Na wielu obszarach złoża gospodarcze są identyfikowane w obrębie halo o niższej mineralizacji, z zarysowaną wartością 1% lub 2% Ni w otworze.

Z geofizycznego punktu widzenia siarczki niklu są uważane za skuteczne nadprzewodniki w kontekście geologicznym. Eksploruje się je za pomocą technik eksploracji elektromagnetycznej, które mierzą natężenie prądu i pola magnetyczne generowane w zakopanej i ukrytej mineralizacji. Mapowanie regionalnej odpowiedzi magnetycznej i grawitacji jest również przydatne w definiowaniu sekwencji komatytu, chociaż jest mało przydatne w bezpośrednim wykrywaniu samej mineralizacji.

Analiza stratygraficzna obszaru ma na celu zidentyfikowanie zagęszczających się podstawowych przepływów lawy, morfologii koryt lub obszarów ze znanym oknem wolnym od osadów w kontakcie z podstawą. Podobnie, identyfikacja obszarów, w których skumulowany i ukierunkowany przepływ dominuje nad pozorną stratygrafią cienkiego przepływu flankującego, zdominowaną przez wiele cienkich horyzontów lawy określonych przez nawroty teksturowanych skał spinifex strefy A, jest skuteczna w regionalnym wektorowaniu w kierunku obszarów o najwyższej przepustowości magmy. Wreszcie, regionalnie często zdarza się, że sekwencje komatytu są wiercone w obszarach o wysokim anomalii magnetycznej w oparciu o wywnioskowane prawdopodobieństwo, że zwiększona odpowiedź magnetyczna koreluje z najgrubszymi stosami skumulowanymi.

Ogólne zjawiska morfologiczne

Równoległe trendy rudy

Jednym z godnych uwagi zjawisk w okolicach kopuł, w których znajduje się większość komatytowych złóż rudy niklu w Australii, jest wysoki stopień równoległości pędów rudy , zwłaszcza w Kambalda Dome i Widgiemooltha Dome .

Pędy rudy trwają, zasadniczo równolegle, przez kilka kilometrów w dół; ponadto w przypadku niektórych trendów rudy w Widgiemooltha trendy rudy i zagęszczone podstawowe kanały przepływu są odzwierciedlone przez „kanały flankujące” o niskim tenorze i niskiej jakości. Te flankujące kanały naśladują kręte, meandrujące pędy rudy. Dlaczego niezwykle gorące i nadpłynne komatytowe lawy i siarczki niklu osadzałyby się w równoległych systemach, można opisać jedynie uskokami typu Horsta-Grabena, które są powszechnie obserwowane w strefach szczelin.

Podajnik subwulkaniczny a mega-kanały

Jednym z głównych problemów w klasyfikowaniu i identyfikowaniu złóż rudy NiS zawierających komatiit jako typu Kambalda jest strukturalna komplikacja i nadruk metamorfizmu na wulkanicznej morfologii i teksturze złoża rudy.

Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku perydotytów i dunitów , w których znajdują się złoża rozproszonego Ni-Cu- (PGE) o niskiej zawartości, takie jak Perseverance, Mount Keith MKD5, Yakabindie i Honeymoon Well , które zajmują ciała perydotytów o grubości co najmniej 300 m i do 1200 m ( albo więcej).

Główną trudnością w zidentyfikowaniu akumulowanych stosów perydotytu przekraczających 1 km jako całkowicie wulkanicznych jest trudność w wyobrażeniu sobie erupcji komatyitowej, która jest wystarczająco długa, aby utrzymywać się wystarczająco długo, aby narastać poprzez akumulację takiej grubości materiału składającego się wyłącznie z oliwinu. Uważa się za równie prawdopodobne, że takie duże bryły dunitowo-perydotytowe reprezentują kanały lawowe lub progi, przez które być może wielkie ilości lawy płynęły w drodze na powierzchnię.

Przykładem jest złoże Mount Keith MKD5 w pobliżu Leinster w Zachodniej Australii, które zostało niedawno przeklasyfikowane zgodnie z subwulkanicznym modelem inwazyjnym. Ekstremalnie grube stosy osadów oliwinu zostały zinterpretowane jako reprezentujące „mega” facje kanałów przepływowych i dopiero po wydobyciu w marginesie ciała o niskim naprężeniu w Mount Keith odkryto nienaruszony kontakt typu intruzyjnego.

Podobne grube ciała nagromadzone o powinowactwie komatytowym, które mają ścinane lub zerwane styki, mogą również reprezentować ciała natrętne. Na przykład złoża rudy Maggie Hays i Emily Ann w pasie Lake Johnston Greenstone Belt w Australii Zachodniej są silnie zremobilizowane strukturalnie (do 600 m w skały spągowe), ale znajdują się w złożonym akumulacie strąkowatym do mezokumulowanych ciał, które nie mają typowego spinifexu facje przepływowe i wykazują margines ortokumulacyjny. Może to reprezentować progową lub lopolityczną formę intruzji, a nie ukierunkowany przepływ, ale strukturalna modyfikacja kontaktów wyklucza ostateczne wnioski.

Przykładowe złoża rud

Ostateczny typ Kambalda

Dystrykt Kambalda-St Ives-Tramways, Australia Zachodnia (w tym pędy Durkin, Otter-Juan, Coronet, Long, Victor, Loreto, Hunt, Fisher, Lunnon, Foster, Lanfranci i Edwin)
Złoże Carnilya Hill, Zachodnia Australia
Widgiemooltha Dome , Australia Zachodnia (w tym złoża Miitel, Mariners, Redross i Wannaway)
Pas Forrestania, Australia Zachodnia (w tym złoża Cosmic Boy, Flying Fox i Liquid Acrobat)
Złoże Silver Swan, Zachodnia Australia
Dystrykt Raglan, New Quebec (w tym złoża Cross Lake, Zone 2-3, Katinniq, Zone 5-8, Zone 13-14, West Boundary, Boundary i Donaldson)

Natrętne odpowiedniki

Thompson Nickel Belt, Manitoba (w tym złoża Birchtree, Pipe i Thompson)

Prawdopodobny typ Kambalda

Maggie Hays i Emily Ann , Lake Johnstone Greenstone Belt, Zachodnia Australia
Waterloo Nickel Deposit, Agnew-Wiluna Greenstone Belt, Zachodnia Australia

Zobacz też

Arndt, N.; Lesher, CM; Barnes, SJ (2008). Komatyt . Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-87474-8 .
Bekker, A.; Jęczmień, MNIE; Fiorentini, ML; Rouxel, Dz.U.; Rumble, D.; Beresford, SW (2009). „Siarka atmosferyczna w złożach niklu hostowanych przez archean komatiite”. nauka . 326 (5956): 1086–1089. doi : 10.1126/science.1177742 .
Gresham, JJ; Loftus-Hills, GD (1981). „Geologia złoża niklu Kambalda w Australii Zachodniej”. Geologia ekonomiczna . 76 (6): 1373–1416. doi : 10.2113/gsecongeo.76.6.1373 .
Wzgórze, RET; Gole, MJ; Barnes, SJ (1990). Wulkanologia fizyczna komatytów: przewodnik terenowy po komatytach między Kalgoorlie i Wiluna, wschodnia prowincja Goldfields, blok Yilgarn, Australia Zachodnia . Perth: Towarzystwo Geologiczne Australii. ISBN 0-909869-55-3 .
Lesher, CM; Barnes, SJ (2009). „Złoża Ni-Cu-(PGE) związane z komatytem” . W Li, C.; Ripley, EM (red.). Złoża magmowe Ni-Cu-PGE: modele genetyczne i eksploracja . Wydawnictwo geologiczne Chin. s. 27–101.
Lesher, CM i Keays, RR, 2002, Komatiite-Associated Ni-Cu-(PGE) Deposits: Mineralogy, Geochemistry and Genesis, w: LJ Cabri (redaktor), The Geology, Geochemistry, Mineralogy, and Mineral Beneficiation of the Platinum -Group Elements , Kanadyjski Instytut Górnictwa, Metalurgii i Ropy Naftowej, tom specjalny 54, s. 579-617
Lesher, CM, 1989, osady siarczku niklu związane z Komatiite, rozdział 5 w JA, Whitney i AJ Naldrett (redaktorzy), Deposition Ore Associated with Magmas , Recenzje w geologii ekonomicznej, t. 4, Wydawnictwo geologii ekonomicznej, El Paso, s. . 45-101
Lesher, CM; Goodwin AM; Campbell, IH; Gorton, poseł (1986). „Geochemia pierwiastków śladowych związanych z rudą i jałowych, felsowych skał metawulkanicznych w prowincji Superior w Kanadzie”. Kanadyjski Dziennik Nauk o Ziemi . 23 (2): 222–237. doi : 10.1139/e86-025 .
Lesher, CM, Arndt, NT i Groves, DI, 1984, Geneza osadów siarczku niklu związanych z komatytem w Kambalda, Australia Zachodnia: dystalny model wulkaniczny, w Buchanan, DL i Jones, MJ (redaktorzy), Złoża siarczków w Skały maficzne i ultramaficzne , Instytut Górnictwa i Metalurgii, Londyn, s. 70-80.
Mavrogenes, JA; O'Neill, HSC (1999). „Względny wpływ ciśnienia, temperatury i lotności tlenu na rozpuszczalność siarczków w magmach maficznych”. Geochimica et Cosmochimica Acta . 63 (7–8): 1173–1180. doi : 10.1016/S0016-7037(98)00289-0 .
Wendlandt, RF (1982). „Nasycenie siarczkami bazaltu i andezytu topi się pod wysokim ciśnieniem i temperaturą”. amerykański mineralog . 67 (9–10): 877–885.