Замена карбоната Депозиты (CRD) — это геологические образования, возникшие в результате замещения ранее существовавших карбонатов. горные породы by рудные минералы, часто такие металлы, как вести, цинки медь. Эти месторождения являются важными источниками цветных металлов и имеют экономическое значение из-за концентрации ценных полезные ископаемые внутри них.

Схематический разрез и месторождение карбонатного замещения

Основные характеристики:

  1. Процесс формирования: CRD обычно формируются в процессе замены, когда гидротермальные жидкости Богатые металлами просачиваются сквозь карбонатные породы, растворяя исходные минералы и замещая их рудными минералами. Процесс замены происходит в ответ на изменение температуры, давления и химического состава жидкостей.
  2. Рудные минералы: Основные рудные минералы, обнаруженные в CRD, включают сфалерит (цинк), галенит (ведущий), и халькопирит (медь). Эти минералы часто накапливаются в измененных карбонатных вмещающих породах, создавая экономически выгодные месторождения.
  3. Принимающие камни: Вмещающими породами для CRD являются карбонатные породы, такие как известняк доломит. Замещение этих карбонатных пород рудными минералами приводит к образованию в пределах месторождения четко выраженных минерализованных зон.
  4. Пространственное распределение: CRD могут иметь широкий диапазон пространственного распределения: от локализованных рудных тел до обширных минерализованных зон. На распределение рудных минералов влияют геологические структуры, пути движения флюидов и природа вмещающих пород.

Исторический контекст и открытия: Открытие CRD относится к концу 19 - началу 20 веков. Одно из примечательных ранних открытий произошло на знаменитом месторождении Брокен-Хилл в Австралии в 1883 году. Брокен-Хилл — классический пример CRD, содержащий свинец, цинк и Серебряный минералы, замещающие карбонатные породы.

Со временем CRD были обнаружены в различных геологических условиях по всему миру. Мексика, США, Канада, Перу и Китай входят в число стран, располагающих значительными месторождениями CRD. Достижения в геологическом понимании и методах разведки сыграли решающую роль в продолжающемся открытии CRD.

Важность: CRD экономически важны, поскольку они могут содержать высокие концентрации ценных металлов. Добыча этих месторождений вносит значительный вклад в мировое производство свинца, цинка и меди. Понимание геологических процессов и характеристик CRD имеет важное значение для успешной разведки и эксплуатации этих минеральных ресурсов.

Геологическая обстановка и формирование

Принимающие камни: Карбонатно-замещающие отложения (CRD) в основном встречаются в карбонатных толщах, причем преобладающими вмещающими породами являются известняк и доломит. Эти карбонатные породы создают необходимую основу для формирования CRD за счет замещения исходных минералов рудными минералами.

Тектонические условия, способствующие формированию CRD: CRD часто связаны с конкретными тектоническими условиями и геологической средой. Некоторые из общих тектонических условий, способствующих образованию CRD, включают:

  1. Сложенный Гора Ремни: CRD часто встречаются в регионах, связанных со складчатыми горными поясами. Сжатие и деформация, связанные с тектонической активностью в этих условиях, создают трещины и неисправности, обеспечивая пути для гидротермальных флюидов.
  2. Зоны субдукции: Тектонические условия, в которых одна тектоническая плита погружается под другую, могут способствовать образованию CRD. Магматизм, связанный с субдукцией, и циркуляция флюидов могут привести к изменение и замещения карбонатных пород.
  3. Рифтовые зоны: Рифтовые зоны, в которых литосфера Земли раздвигается, могут создать благоприятные условия для циркуляции гидротермальных флюидов. Тектоника растяжения, связанная с рифтовыми зонами, может привести к развитию трещин и разломов, обеспечивая пути для минерализации флюидов.
  4. Вина Зоны: Системы разломов, независимо от конкретной тектонической обстановки, могут играть решающую роль в формировании CRD. Разломы действуют как каналы для гидротермальных жидкостей, позволяя им мигрировать через земную кору и взаимодействовать с карбонатными породами.

Гидротермальные процессы, участвующие в формировании CRD: Формирование карбонатных залежей включает сложные гидротермальные процессы. Вот ключевые шаги:

  1. Гидротермальные жидкости: Горячие, богатые металлами жидкости, часто связанные с магматической активностью, циркулируют через земную кору. Эти жидкости могут происходить из мантии или из более глубоких частей земной коры.
  2. Взаимодействие флюид-порода: Гидротермальные флюиды взаимодействуют с карбонатными вмещающими породами (известняками и доломитами). Это взаимодействие включает растворение исходных карбонатных минералов и осаждение на их месте рудных минералов. Процесс замены обусловлен изменениями температуры, давления и химического состава жидкостей.
  3. зонирование: CRD часто имеют зональную структуру с различными зонами минерализации, соответствующими изменениям температуры, давления и состава флюида. Эта зональность может включать центральные зоны с наибольшими концентрациями металлов, окруженные периферийными зонами с более низкими концентрациями.
  4. Минерализация, связанная с трещинами и разломами: Разломы и трещины во вмещающих породах служат проводниками для гидротермальных флюидов. Оруденение часто концентрируется вдоль этих структур, что приводит к образованию рудных тел в более широкой системе CRD.

Понимание геологических и гидротермальных процессов, связанных с образованием CRD, имеет важное значение для разведки полезных ископаемых и оценки ресурсов. Достижения в области геологического картирования, геохимии и геофизика способствовать выявлению и характеристике потенциальных месторождений CRD.

Рудные минералы и минерализация

Сфалерит-Элмвуд-Майн-Смит-Каунти-Теннесси-США2
Сфалерит-Элмвуд-Майн-Смит-Каунти-Теннесси-США2

Рудные минералы:

К основным рудным минералам, связанным с карбонатно-замещающими месторождениями (CRD), относятся:

  1. Сфалерит (сульфид цинка): Сфалерит — часто встречающийся рудный минерал в CRD и основной источник цинка. Он часто образует четко выраженные кристаллы и может варьироваться по цвету от желтого до коричневого и черного.
  2. Галенит (сульфид свинца): Галенит — еще один важный рудный минерал, обнаруженный в CRD, служащий основным источником свинца. Обычно он выглядит как блестящие металлические кубы или октаэдрические кристаллы.
  3. Халькопирит (медь Утюг Сульфид): Халькопирит — медьсодержащий рудный минерал, присутствующий в некоторых CRD. Он имеет медно-желтый цвет и является важным источником меди.
  4. Тетраэдрит (медь сурьма Сульфид): Тетраэдрит иногда встречается в CRD, что способствует содержанию меди. Часто встречается в виде темных металлических кристаллов.
  5. пирит (Сульфид железа): Хотя пирит не является основным экономическим рудным минералом в CRD, он часто связан с рудными телами. Пирит образует кубические кристаллы и может присутствовать в различных количествах.

Ганговые минералы:

Жиловые полезные ископаемые – это непромысловые полезные ископаемые, связанные с рудные месторождения. В случае CRD могут присутствовать следующие полезные ископаемые:

  1. Кальцит: Кальцит – распространенный пустой минерал в CRD, особенно с учетом карбонатных вмещающих пород. Он часто образует ромбоэдрические кристаллы и встречается в срастании с рудными минералами.
  2. Доломит: Доломит, еще один карбонатный минерал, также может присутствовать в виде пустой породы в CRD. По внешнему виду он похож на кальцит, но его можно отличить по химическому составу.
  3. Кварц: Кварц является распространенным жильным минералом во многих рудных месторождениях и может быть связан с CRD. Он образует шестиугольные кристаллы и устойчив к выветривание.
  4. барит: Барит иногда встречается в виде жильного минерала в CRD. Он имеет высокий удельный вес и может образовывать таблитчатые кристаллы.

Текстуры и парагенезис рудных минералов:

  1. Замена текстур: Наиболее характерной текстурой в CRD является замещение, при котором исходные карбонатные минералы заменяются рудными минералами. Эта замена может произойти с сохранением исходной каменной ткани, что приведет к созданию отличительной текстуры.
  2. зонирование: CRD часто демонстрируют зональность минерализации, при этом различные минеральные ассоциации соответствуют изменениям температуры, давления и состава флюида. Эта зональность может включать центральное ядро ​​рудных минералов с более высоким содержанием, окруженное периферийными зонами с более низкими концентрациями.
  3. Парагенезис: Парагенетическая последовательность в CRD относится к хронологическому порядку минералообразования. Это помогает понять эволюцию месторождения с течением времени. Обычно сульфидные минералы, такие как сфалерит и галенит, образуются на ранних стадиях парагенетической последовательности, за которыми следуют минералы более поздних стадий, такие как кварц и кальцит.
  4. Пересечение вен: Помимо замещения, рудные минералы в CRD могут образовывать секущие жилы во вмещающих породах. Эти жилы часто связаны с трещинами и разломами, представляющими собой события поздней стадии минерализации.

Понимание этих рудных минералов, жильных минералов, текстур и парагенетических взаимоотношений имеет решающее значение как для разведки, так и для разработки CRD. Геологические исследования, в том числе детальные полевые исследования и лабораторный анализ, способствуют раскрытию сложной истории этих месторождений.

Геохимическая подпись CRD

Геохимические характеристики карбонатно-замещающих отложений (CRD) предоставляют ценную информацию о происхождении и эволюции минерализующих флюидов. К основным геохимическим показателям относятся:

  1. Содержание металла: Повышенные концентрации таких металлов, как цинк, свинец и медь, являются основными индикаторами ХРЗ. Геохимический анализ образцов горных пород может выявить наличие этих экономически ценных металлов.
  2. Элементы следопыта: Определенные элементы связаны с конкретными типами рудных месторождений. В случае CRD элементы-путеводители могут включать такие элементы, как серебро, сурьма, мышьяки висмут. Эти элементы могут служить индикаторами при разведке.
  3. Сера Изотопы: Изотопный состав серы сульфидных минералов в CRD может дать представление об источнике серы в минерализующих флюидах. Вариации изотопов серы могут указывать на вклад различных источников, таких как магматическая или осадочная сера.
  4. Изотопы углерода и кислорода: Карбонатные минералы в CRD, такие как кальцит и доломит, могут иметь различия в изотопах углерода и кислорода. Изотопные исследования помогают понять источник углерода и кислорода в гидротермальных жидкостях и могут предоставить информацию о взаимодействии флюид-порода.

Исследования включения жидкости:

Флюидные включения представляют собой микроскопические полости внутри минералов, содержащие захваченные флюиды, что является прямым свидетельством состава и характеристик минерализующих флюидов. Исследования включения жидкости при ХРЗ включают:

  1. Состав жидкости: Анализ состава флюидов, захваченных включениями, помогает определить химические характеристики гидротермальных флюидов, ответственных за минерализацию.
  2. Условия температуры и давления: Изучение флюидных включений позволяет геологам оценить температурно-барический режим при минерализации. Эта информация помогает реконструировать геологическую историю месторождения.
  3. Соленость: Соленость флюидных включений является важнейшим параметром. Изменение солености может указывать на изменение химического состава гидротермальных флюидов в ходе эволюции месторождения.
  4. Фазовые изменения: Наблюдение фазовых изменений (например, переходов пар-жидкость или жидкость-жидкость) в жидких включениях помогает определить условия захвата и понять поведение жидкости.

Изотопные исследования:

Изотопные исследования дают дополнительную информацию об источниках и процессах, участвующих в формировании CRD:

  1. Стабильные изотопы (кислород, углерод): Стабильные изотопы кислорода и углерода в карбонатных минералах могут указывать на температуру и источник гидротермальных флюидов. Вариации стабильных изотопов могут помочь различать различные источники флюидов и предоставить информацию о взаимодействии флюида с породой.
  2. Радиогенные изотопы (свинец, стронций): Радиогенные изотопы, такие как изотопы свинца и стронция, можно использовать для установления возраста минерализации и отслеживания происхождения металлов. Соотношения изотопов помогают различать различные геологические источники металлов.
  3. Изотопы серы: Как упоминалось ранее, изотопы серы в сульфидных минералах дают информацию об источнике серы в гидротермальных флюидах.

Интеграция этих геохимических, флюидных включений и изотопных исследований позволяет геологам получить всестороннее понимание происхождения и эволюции CRD, помогая в разведке полезных ископаемых и оценке ресурсов.

Типы карбонатно-замещающих месторождений

Карбонатно-замещающие месторождения (CRD) могут иметь различные типы и классификации в зависимости от их геологических характеристик. минералогияи геологические условия. Некоторые распространенные типы CRD включают:

  1. Тип долины Миссисипи (MVT) Депозиты:
    • Ведущий рок: Обычно располагается в карбонатных породах, таких как известняк и долестон.
    • Полезные ископаемые: Преимущественно состоит из сфалерита (цинка), галенита (свинца) и Preset Shop Beauty Editing Pack Lightroom Fashion Presets Master Collection. Иногда связан с баритом.
    • Распространение: Часто встречается в зонах, контролируемых разломами, в осадочных бассейнах.
  2. Цинк-свинцовые месторождения ирландского типа:
    • Ведущий рок: Расположен в известняке каменноугольного периода.
    • Полезные ископаемые: Характеризуется сфалеритом и галенитом как первичными рудными минералами.
    • Распространение: Встречается в Ирландии и некоторых частях Соединенного Королевства.
  3. SEDEX (Осадочные выдыхательные) отложения:
    • Ведущий рок: Размещено в осадочные породы, включая карбонатные толщи.
    • Полезные ископаемые: Состоит из сульфидных минералов, таких как сфалерит, галенит и пирит. Также может присутствовать барит.
    • Распространение: Широко распространен по всему миру, часто связан с бассейнами и рифтами.
  4. Месторождения типа Брокен-Хилл:
    • Ведущий рок: В основном располагается в карбонатных породах.
    • Полезные ископаемые: Характеризуется галенитом, сфалеритом и небольшими количествами других сульфидов.
    • Распространение: Яркими примерами являются месторождение Брокен-Хилл в Австралии.
  5. Месторождения скарнового типа:
    • Ведущий рок: Карбонатные породы, претерпевающие метасоматические изменения в результате внедрения магматических пород.
    • Полезные ископаемые: Рудные минералы включают сфалерит, галенит и халькопирит, часто связанные с скарн полезные ископаемые, такие как гранат пироксен.
    • Распространение: Связаны с зонами контактного метаморфизма вокруг интрузивных магматических тел.
  6. Замещающие депозиты, привязанные к слоям:
    • Ведущий рок: Обычно встречаются в карбонатных толщах в осадочных бассейнах.
    • Полезные ископаемые: Рудные минералы могут включать сфалерит, галенит и другие сульфиды.
    • Распространение: Встречается в стратиграфических горизонтах и ​​может подвергаться влиянию региональной тектоники.
  7. Гидротермальные месторождения, содержащие доломиты:
    • Ведущий рок: Преимущественно расположен в доломитах.
    • Полезные ископаемые: Рудные минералы, такие как сфалерит и галенит, связаны с замещением доломита.
    • Распространение: Встречаются в регионах, где произошла доломитизация, часто связанная с потоком гидротермальных флюидов.
  8. Карбонатные свинцово-цинковые (СЦЗ) месторождения:
    • Ведущий рок: Карбонатные породы, в том числе известняк и доломит.
    • Полезные ископаемые: В основном состоит из галенита и сфалерита.
    • Распространение: Встречается в различных геологических условиях, включая платформенные карбонаты и рифтовые условия.

Эти типы CRD демонстрируют разнообразие геологических сред и процессов, которые могут привести к образованию экономически значимых месторождения полезных ископаемых. Каждый тип имеет свой набор характеристик, и понимание этих различий имеет решающее значение для успешной разведки и эксплуатации полезных ископаемых.

Региональные примеры CRD

  1. Месторождение Брокен-Хилл, Австралия:
    • Место: Новый Южный Уэльс, Австралия.
    • Полезные ископаемые: Преимущественно галенит (свинец) и сфалерит (цинк).
    • Геологические характеристики: Брокен-Хилл - один из самых богатых CRD в мире, минерализация которого происходит в последовательности силурийских осадочных пород. Месторождение связано с разломами и находится в богатой карбонатами среде. Это был исторически значимый источник свинца, цинка и серебра.
  2. Шахты Трепча, Косово:
    • Место: Северное Косово.
    • Полезные ископаемые: Галенит, сфалерит, халькопирит и пирит.
    • Геологические характеристики: Рудники Трепча представляют собой комплекс CRD, расположенных в карбонатных породах. Минерализация связана с зонами разломов и залегает в пределах тектонически активной области. Месторождение исторически имело важное значение для добычи свинца, цинка и других цветных металлов.
  3. Майн Пайн-Пойнт, Канада:
    • Место: Северо-Западные территории, Канада.
    • Полезные ископаемые: Сфалерит, галенит и пирит.
    • Геологические характеристики: Пайн-Пойнт — классический пример месторождения типа долины Миссисипи (MVT). Руда залегает в доломитах и ​​известняках, а минерализация связана с карстовыми образованиями и разломами. В прошлом это был крупный производитель свинца и цинка.
  4. Бориева шахта, Болгария:
    • Место: Маданское рудное поле, Болгария.
    • Полезные ископаемые: Сфалерит, галенит, пирит и халькопирит.
    • Геологические характеристики: Рудник Бориева расположен в регионе с давней историей добычи полезных ископаемых и известен своими месторождениями карбонатных руд. Минерализация связана с разломами и происходит в карбонатных породах, что способствует производству свинца и цинка в Болгарии.
  5. Рудник Раммельсберг, Германия:
    • Место: Нижняя Саксония, Германия.
    • Полезные ископаемые: Сфалерит, галенит, пирит и халькопирит.
    • Геологические характеристики: Раммельсберг — исторический горнодобывающий район, который эксплуатировался на протяжении веков. Руда залегает на полиметаллическом месторождении, расположенном в комплексе вулканических и осадочных пород. Это одно из крупнейших месторождений свинца, цинка и серебра в мире.
  6. Оздагский горнодобывающий район, Турция:
    • Место: Центральная Анатолия, Турция.
    • Полезные ископаемые: Сфалерит, галенит и пирит.
    • Геологические характеристики: Горнодобывающий район Оздаг известен своими CRD, содержащими карбонаты. Минерализация связана с зонами разломов, а руда залегает в доломитах и ​​известняках. Турция была крупным производителем цинка и свинца из таких месторождений.
  7. Наванский горнодобывающий район, Ирландия:
    • Место: Графство Мит, Ирландия.
    • Полезные ископаемые: Сфалерит, галенит и пирит.
    • Геологические характеристики: Наванский горный район — цинк-свинцовое месторождение ирландского типа. Руда залегает в известняках каменноугольного периода и связана с разломами. Он был основным источником цинка и свинца в Ирландии.

Эти региональные примеры подчеркивают глобальное распространение залежей карбонатного замещения и геологическое разнообразие сред, в которых они формируются. Каждое месторождение имеет уникальные характеристики, обусловленные его геологической историей и тектоническими условиями, что повышает экономическое значение соответствующих горнодобывающих районов.

Сравнение с другими типами депозитов

1. Медно-порфировые месторождения:

  • Контраст: Медно-порфировые месторождения связаны преимущественно с магматическими интрузиями и характеризуются вкрапленной минерализацией в больших объемах вмещающих пород. Напротив, CRD обычно располагаются в карбонатных породах и возникают в результате замены исходных минералов рудными минералами за счет гидротермальных флюидов.
  • общность: Оба типа месторождений могут быть важными источниками цветных металлов, включая медь, и часто связаны с границами тектонических плит.

2. Вулканогенный массивный сульфид (ЗИС) Депозиты:

  • Контраст: Депозиты VMS образуются в связи с подводной вулканической деятельностью и характеризуются массивными скоплениями сульфидов на морском дне. CRD, с другой стороны, часто связаны с осадочными средами и возникают в результате замещения карбонатных пород рудными минералами.
  • общность: И VMS, и CRD могут содержать различные недрагоценные металлы, включая цинк и свинец, и могут иметь некоторые общие геохимические характеристики.

3. Скарновые месторождения:

  • Контраст: Скарновые отложения образуются в результате взаимодействия гидротермальных флюидов с карбонатными породами, подобно CRD. Однако скарны обычно связаны с внедрением магматических пород, что приводит к метаморфическим изменениям в окружающих породах. CRD, напротив, не могут иметь прямой связи с интрузивным магматизмом.
  • общность: Оба типа месторождений могут содержать цветные металлы, такие как цинк, свинец и медь, и могут иметь перекрывающиеся минеральные ассоциации.

4. Осадочные выдыхательные (SEDEX) отложения:

  • Контраст: Отложения SEDEX образуются в осадочных бассейнах в результате выделения богатых металлами жидкостей с морского дна. CRD, хотя они также связаны с осадочной средой, часто включают замену карбонатных пород рудными минералами за счет гидротермальных флюидов.
  • общность: Оба типа месторождений могут быть стратиформными и вмещать полиметаллическую минерализацию, но конкретные геологические процессы, приводящие к их образованию, различаются.

5. Эпитермальный Золото Депозиты:

  • Контраст: Эпитермальные месторождения золота образуются из низкотемпературных гидротермальных флюидов у поверхности Земли и характеризуются отложениями золота и серебра. CRD, хотя и включают гидротермальные флюиды, ориентированы на замещение карбонатных пород сульфидами цветных металлов.
  • общность: Оба типа месторождений связаны с гидротермальными процессами, а некоторые CRD могут также содержать золото и серебро в качестве побочных продуктов.

6. Стратиформные свинцово-цинковые месторождения:

  • Контраст: Стратиформные свинцово-цинковые месторождения, подобные месторождениям SEDEX, представляют собой слоистые отложения в осадочных породах. CRD, хотя и встречаются в карбонатных толщах, могут включать более сложные процессы гидротермального замещения.
  • общность: Оба типа месторождений могут быть стратиформными и содержать свинцовую и цинковую минерализацию, но геологические процессы, приводящие к их образованию, могут различаться.

Хотя эти типы месторождений имеют некоторые общие элементы, различия заключаются в их геологических условиях, минералогии и конкретных процессах, которые приводят к их образованию. Понимание этих различий имеет решающее значение для эффективной разведки полезных ископаемых и оценки ресурсов.

Справочные списки

Книги:

  1. Гильберт, Дж. М., и Парк, К. Ф. (1986). Геология рудных месторождений. Фриман.
  2. Спрай, П.Г. (2003). Сульфидная минералогия и геохимия. Издательство Кембриджского университета.
  3. Кеслер, С.Е., и Уилкинсон, Б.Х. (2008). Ранняя атмосфера Земли и океаныи Происхождение жизни. Спрингер.
  4. Эванс, AM (1993). Рудная геология и промышленные полезные ископаемые: Введение. Блэквелл Наука.

Журнальные статьи:

  1. Лардж, Р.Р., и Булл, SW (2006). Карбонатные свинцово-цинковые месторождения. Специальная публикация Общества экономических геологов, 10, 307–328.
  2. Лайдон, JW (1984). Роль карбонатных пород в развитии Типа долины Миссисипи депозиты. Экономическая геология, 79 (3), 321–337.
  3. Хофстра, АХ (1995). Скарновые месторождения. Обзоры по экономической геологии, 7, 13-29.
  4. Ханнингтон, доктор медицины, и Барри, Коннектикут (1999). Гигантское вулканогенное массивно-сульфидное месторождение Кидд-Крик, западная субпровинция Абитиби, Канада: обзор. Обзоры геологии руды, 14 (1), 101–138.

Интернет-ресурсы:

  1. Общество экономических геологов (SEG): https://www.segweb.org/
  2. Геологическое общество Америки (GSA): https://www.geosociety.org/
  3. Геологическая служба США (USGS): https://www.usgs.gov/
  4. Атлас шахт Австралии – геолого-геофизические исследования Австралии: http://www.australianminesatlas.gov.au/