Mineralne surovine
🇸🇮
In Slovenian
In Slovenian
Practice Known Questions
Stay up to date with your due questions
Complete 5 questions to enable practice
Exams
Exam: Test your skills
Test your skills in exam mode
Learn New Questions
Manual Mode [BETA]
Select your own question and answer types
Specific modes
Learn with flashcards
Listening & SpellingSpelling: Type what you hear
multiple choiceMultiple choice mode
SpeakingAnswer with voice
Speaking & ListeningPractice pronunciation
TypingTyping only mode
Mineralne surovine - Leaderboard
Mineralne surovine - Details
Levels:
Questions:
85 questions
| 🇸🇮 | 🇸🇮 |
| Kaj so hidrotermalna rudišča? | Hidrotermalna rudišča so rudišča, pri nastanku katerih so minerali izločeni iz visokotemperaturnih vodnih raztopin. Glavno topilo je voda– Vodne raztopine (fluidi) lahko imajo zelo visoko slanost (koncentrirane slanice), ki nekajkrat presega slanost morske vode (38.30 ‰) – Fluidi lahko vsebujejo tudi raztopljene pline (npr. CO2, CH4, …) – Temperature fluidov znašajo od 100°C (epitermalna okolja) do magmatskih temperatur (ca. 800°C) Večina hidrotermalnih fluidov ima pri visoki temperaturi in tlaku gostoto v območju med tekočo vodo in vodno paro • Pri temperaturah višjih od kritične točke vode (376°C), voda ne bo zavrela s zniževanjem tlaka ali poviševanjem temperature, ampak se ji bo postopno zniževala gostota – superkritični fluid • Slane vodne raztopine lahko vrejo pri višjih temperaturah, pri čem nastane (1) gosta konecentrirana slanica in (2) manj gost, šibko slan fluid ali para. |
| Temperaturno-tlačni fazni diagram vode v razponu pogojev pri katerih nastajajo hidrotermalna rudišča. Konture gostote vode v g cm-3 | • Svetlo senčeno območje predstavlja polje mogočih felzičnih talin. Gostota vode variira od tekoče pri visokem tlaku in razmeroma nizkih temperaturah do plinaste pri nizkem tlaku. Pri pogojih A bo tekoča voda zavrela v paro, če znižamo tlak. Pri pogojih B tekoča voda ne bo zavrela, temveč se ji bo postopoma zmanjševala gostota z zniževanjem tlaka – to je območje superkritičnega fluida. Temno senčeno območje predstavlja polje soobstoja slanih tekočin in manj slanih par, kjer so NaCl in druge soli v vodni raztopini. |
| Hidrotermalna rudišča - splošno | Rudni minerali se iz raztopin izločajo v (1) vrzelih, (2) nadomeščanjem drugih mineralov ali (3) na fazni meji med kamnino, vodo ali atmosfero (npr. oceansko dno, …) • Hidrotermalna rudišča so najbolj pomembna kategorija rudišč, saj iz njih pridobivamo večino ekonomsko pomembnih surovin (Cu, Au, Zn, Pb, U, Ag, Sn in Mo) |
| Hidrotermalni sistemi | Hidrotermalna aktivnost pomeni transport snovi v vodni raztopini v skladovnici kamnin • Naftni sistemi = raziskovanje izvornih kamnin ogljikovodikov, čas maceracije, migracijskih poti in pasti v katerih sta ujeta nafta in zemeljski plin. • Hidrotermalni sistemi = ugotavljanje izvora in ponora fluidov in kemičnih komponent v raztopini, določevanje migracijskih struktur raztopin skozi skorjo ter povezanih geotektonskih procesov in dogodkov (tektonski, magmatski, …), ki so to migracijo povzročili. Določanje temperature in tlaka in njune evolucije tekom aktivnosti hidrotermalnega sistema. Rudišča zajemajo manjši del hidrotermalnega sistema – samo nekaj kilometrov vertikalno in lateralno – običajno okrog magmatskih centrov ali na regionalnem nivoju vzdolž orogenetskih pasov ali sedimentnih bazenov. |
| Tipi fluidov v hidrotermalnih sistemih | Hidrotermalne raztopine glede na izvor delimo na (1) tiste, ki izvirajo iz globin ter (2) tiste, ki izvirajo iz zemeljskega površja V hidrotermalnem sistemu je lahko prisotnih več tipov fluidov, katerih sestava se lahko postopoma spremeni. • Poleg vodnih raztopin, sta v hidrotermalne sisteme pogosto vključena tudi nafta in zemeljski plin (ne prenašata kovin, vendar reagirata z vodnimi raztopinami in vplivata na njihovo sestavo). |
| Sestavni deli hidrotermalnega sistema | Ločimo pet komponent rudnega hidrotermalnega sistema: 1. Izvor fluidov in nadzor sestave fluida pri izvoru 2. Vir raztopljenih kovin. Na splošno se kovine raztopijo v fluid pri izvoru in vzdolž toka fluida skozi proces izluževanja in kemičnih reakcij s prikamnino. 3. Pot za migracijo fluida. To sta lahko poroznost in propustnost kamnine. V kristaliničnih kamninah so poti pogosteje planarne nezveznosti v kamninski masi (prelomi, razpoke, strižne cone). Poti fluida so običajno strukture – tako govorimo o konceptu strukturnega nadzora na tvorjenje rudišča. 4. Vir energije za migracijo fluida. Termični ali mehanični viri energije (npr. variacije v tlaku, toplota magmatskega telesa, topografija, …) 5. Kemični dejavniki za precipitacijo mineralov. Precipitacija mineralov je posledica spremembe topnosti rudnih mineralov, na kar vplivajo temperatura, tlak, pH, Eh in sprememba kemične sestave fluida. |
| Masno-bilančni pogoji za nastanek hidrotermalnih rudišč | Hidrotermalni sistem mora zadostiti dvema pogojema za nastanek hidrotermalnega rudišča: 1. Disolucija-Precipitacija • Raztapljanje – raztopina, ki je podnasičena relativno na mineral • Precipitacija – raztopina, ki je supernasičena relativno na mineral • Precipitacija je sprožena zaradi sprememb fizikalno-kemičnih pogojev (P, T, X; X = mešanje fluidov, reakcija s kamnino, …) 2. Usmerjen in koncentriran tok • Fluid mora biti iz velikega kamninskega volumna skoncentriran na zelo majhen volumen kamnin, da nastane ekonomska koncentracija mineralov. • Rudišča so geokemične anomalije – eden ali več elementov je pomembno obogaten glede na povprečno obilnost v skorji! Kaj to pomeni? • Clarki koncentracij! (ang. Clarke of concentration) - naloga Shematski prikaz hidrotermalnega sistema. Alternativna shema bi lahko denimo imela izvor kovin in fluidov iz istega volumna kamnin, kot je to na primer pri magmatskohidrotermalnih rudiščih |
| Kemija hidrotermalnih raztopin, vodni kompleksi in mineralna topnost | • Večina mineralov je šibko topnih v čisti vodi pri (geološko) nizkih temperaturah – Topnost kremena pri 25°C je le nekaj ppm, večina silikatov in sulfidov ima topnost v območju ppb – Izjema so alkalne halidne soli (npr. halit) in karbonati • Topnost mineralov se poveča z višanjem temperature in tlaka – Topnost kremena pri 400°C in tlaku 1 kbar 1000 ppm (1.0 g kg-1) • Topnosti večine mineralov so nizke zaradi nizke kemične stabilnosti komponentnih ionov v vodi – r ion << in previsok naboj ioni za elektrostatično vezavo z vodo • Topnost mineralov se drastično poveča pod vplivom fluidov, ki vsebujejo ligande • Ob reakciji z ligandom kovinski ion tvori poliatomske ione ali neutralne poliatomske enote (vodni kompleksi), ki so v vodni raztopini bolj stabilni kot prosti ioni – zelo pomembno pri topnosti tranzicijskih kovin! |
| Kemija hidrotermalnih raztopin, vodni kompleksi in mineralna topnost | • Večina disolucijskih reakcij se odvije s protonacijo ali deprotonacijo(hidrolizna reakcija) pri kateri ioni v raztopini tekmujejo z OH–za vezavo s protonom, zato njihova prisotnost vpliva na pH raztopine • Ligandi v kompleksih so lahko: (1) baze, (2) anioni, (3) negativno nabiti ionski pari, (4) negativno nabite molekule ali (4) molekule z negativno nabito površinsko pozicijo. • Pogosti ligandi v naravnih vodah in hidrotermalnih fluidih so : F,Cl,Br,I,HS,SO4, HCO3,NH3,OH-,PO4, CN, CH3CO2 • Primeri kovinsko-ligandskih kompleksov, ki nastanejo so: ZnCl2, ZnCl4–, Au(HS)2–, Cu(NH3)4, Zn(CH3CO2)+, itd. Nastanejo lahko tudi molekulske enote z več kovinami: • NaAuCl2 ali NaAu(HS)2 Kovine, kot so Au, Cu, Zn, Pb, U, Ag, Sn in Mo so lahko v vodnih raztopinah prisotne v visokih koncentracijah takrat kot tvorijo komplekse – tvorijo stabilne komplekse • Kovine, ki ne tvorijo močno topnih kompleksov s splošno prisotnimi ligandi se v hidrotermalnih rudiščih redko pojavljajo v velikih koncentracijah (npr. Ni, Ti, Sc in V) |
| Kateri ligandi so pomembni za transport specifičnih kovin? | • V naravnih sistemih je težko predvideti, kateri kovinsko-ligandski kompleksi bodo nastali v raztopini in oceniti njihovo stabilnost v hidrotermalnem sistemu. • Za ocenjevanje pomena ligandov za transport specifične kovine uporabljamo "hard-soft klasifikacijo za kovine in ligande " Klasifikacija kovin in ligandov glede na njihove hard–soft značilnosti. Kovina bo tvorila kompleks preferenčno z ligandom enake "trdote".Ligandi zapisani odebeljeno so najpogostejši in najpomembnejši v geoloških okoljih.Klorid je dominanten anion v morski vodi in tudi v večinihidotermalnih raztopin – velja, da je večina prehodnih kovin transportiranih s kloridom kot glavnim ligandom. Podobno so mehki kovinski ioni, kot sta Cu+in Au+ transportirani v raztopini kot sulfidna kompleksa. Topnost kovin v hidrotermalnih raztopinah je močno odvisna od sestave hidrotermalnega fluida • Primer: Koncentracija cinkovega dikloro kompleksa ZnCl2 v ravntoežju s sfaleritom se eksponentno poviša s povišanjem Cl– v fluidu. • Pričakujemo, da bodo elementi, ki imajo podobne topnostne karakteristike tudi soobstajali v hidrotermalnih sistemih in rudiščih. Nasprotno, elementi z različnimi topnostnimi lastnosti (npr. Au in La) ne morejo biti obogateni v istem hidrotermalnem sistemu |
| Interakcija med kamnino in hidrotermalno raztopino | Mineralizacija v obliki hidrotermalnih rud predstavlja zelo majhen del hidrotermalnih sistemov. • Spremljajoče lastnosti toka hidrotermalnih raztopin skozi kamninsko maso: – Hidrotermalne spremembe – Žile – Breče |
| Hidrotermalne spremembe | Agresivne vroče hidrotermalne raztopine povzročijo mineraloške, kemične in teksturne spremembe v prikamnini rudišča • Nekateri minerali so raztopljeni, na njihovem mestu pa so odloženi drugi minerali – metasomatizem oz. alteracija • Alteracija je lahko: – Pervazivna (zajame celotno kamnino) – Selektivno pervazivna (zajame določen mineral) – Nepervazivna (zajame omejeno območje ob npr. razpokah) • Volumen spremenjenih kamnin mnogo večji od mineralizacije – Alteracija se uporablja kot vektor in indikator bližine raziskovalnega cilja |
| Mineralna združba hidrotermalno spremenjenih kamnin je odvisna od kombinacije fizikalno-kemičnih pogojev: | – Temperatura – Tlak – Sestava fluida (koncentacije H, CO2, Cl-, B, F, Na+, K+, H2, S, …) – Sestava prikamnine (Pl, Kfs, Qtz, Hbl, …) – Masne bilance kamnine in fluida (razmerje fluid/kamnina) Na podlagi diagnostičnih mineralnih združb določimo Facies hidrotermalnih sprememb |
| ŽILE | • Žile so tabularna telesa mineralov, ki so se izločili iz hidrotermalne raztopine • V rudni geologiji ločimo dva tipa žil: – Natezne žile – izločanje mineralov v odprtem s fluidom zapolnjenem prostoru. – Žile nastale z nadomeščanjem – planarna telesa hidrotermalno spremenjenih kamnin ob razpoki ali porušeni coni • Razpoke so lahko v kamnini (1) prisotne že pred mineralizacijo,(2) nastanejo kot posledica tektonskih napetosti ali (3) so povzročene zaradi tlaka fluida • Hidrofrakturacija – proces lomljenja kamnine s fluidom, katerega tlak je višji od minimalne tlačne trdnosti kamnine (σ3) – "fracking |
| Žila nastala z nadomeščanjem | Kateri minerali se bodo oborili v žilah in v kakšnih količinah je funkcija (a) topnosti minerala v hidrotermalnem fluidu in (b) spremembi topnostnih in fizikalno-kemičnih pogojev tekom toka hidrotermalne raztopine vzdolž razpoke • Primer: – Kremen je obilen mineral v žilah ker ima SiO2 visoko topnost pri visokih T in P. Njegova topnost se zniža z nižanjem T in P zato se izloči iz vseh z SiO2 nasičenih raztopin, ki se dvigujejo skozi skorjo. Podobno je s karbonatnimi minerali. • Kremen in kalcit sta najpogostejša jalovinska minerala v žilah v večini hidrotermalnih sistemov. |
| Breče | Breče različnih tipov so pogost kamninski tip v večini hidrotermalnih sistemov – v njih se pogosto nahajajo rudna telesa • Rudna telesa v brečah so običajno sub-vertikalne cevaste do tabularne oblike • Osnova breč v hidrotermalnih sistemih in prostor med klasti je običajno delno ali v celoti zapolnjen z mineralnimi precipitati kot opisano pri Žilah. • Brečizacija je posledica fragmentacije kamnine v tlačnem gradientu • Pogosti vzroki fragmentacije kamnine v hidrotermalnih sistemih so (tipi breč): – Tektonske breče – Kolapsne breče – Eksplozivne breče |
| Tektonske breče | Tektonske breče – Nastanejo kot posledica migracije hidrotermalnih raztopin vzdolž prelomov. Ob prelomih se odvija mehansko lomljenje kamnin in fragmentacija krovnine in talnine prelomov. |
| Kolapsne (disolucijske) breče | – Nastanejo zaradi vdora podzemnih kavern. Kaverne nastanejo zaradi migracije hidrotermalnih raztopin, ki preferečno raztapljajo bolj topne plasti mineralov. Običajno se rast kaverne začne ob prelomu, ki poviša izhodiščno poroznost in propustnost kamnine. Analogno nastanku kraških jam. |
| Eksplozivne breče | – Nastanejo zaradi eksplozivne razbremenitve fluidov pod visokim tlakom. Tlak hidrotermalnih raztopin je lahko višji od litostatičnega tlaka prikamnine. Ta se ne more izenačiti zaradi počasnega pronicanja raztopine. Majhen padec tlaka lahko v takšnih sistemih povzroči izredno povišanje volumna fluida, še posebej v primerih kjer padec tlaka povzroči hidrotermalno vretje → hipna tranzicija iz tekočega v plinasto stanje, čemu sledi eksplozivna relaksacija. – Nastanek hidrotermalnih erupcij in maar-ov plitvo pod površjem ali hidrofrakturacije v globini. |
| Hidrotermalna rudišča povezana z magmatskimi centri | Veliko število rudišč različnih kovin je tesno časovno-prostorsko povezanih z magmatizmom srednje do kisle sestave • Magmatski centri v kontekstu ekonomske geologije pomenijo veliko število manjših intruzij (dajki), ki predstavljajo erodirane čoke dolgoživih vulkanov • Majhne intruzije pogosto izvirajo iz večjega plutona v globini • Vsaj dva tipa hidrotermalnih raztopin različnih izvorov bosta prisotna v bližini magmatskih centrov: – Magmatsko-hidrotermalni fluidi – Konvekcijska talna voda |
| Magmatsko-hidrotermalni fluidi | – So raztopine vode in drugih lahkohlapnih ter topnih kemičnih komponent, ki so bile raztopljene v magmi in tekom dekompresije ali kristalizacije izločene v imiscibilno vodno raztopino. Ta raztopina nato migrira v kamnine nad intruzijo ali celo v hidrosfero in atmosfero – temu procesu pravimo magmatsko razplinjevanje. |
| • Konvekcijska talna voda | • Konvekcijska talna voda – Magmatsko telo nekaj km pod zemeljskim površjem bo predstavljalo lokaliziran vir toplote za vzpostavitev konvekcije talnih voda v skorji. Te vode so po izvoru lahko meteorne, konatne ali oceanske. |
| Magmatsko-hidrotermalni fluidi | Silikatne taline lahko vsebujejo do nekaj odstotkov raztopljenih lahkohlapnih komponent. • S terminom lahkohlapno označujemo spojine, ki izhajajo kot hlapi aliplini iz aktivnih vulkanov • Lahkohlapne komponente v talini, ki ne morejo biti vgrajeni v mineraletekom kristalizacije (npr. voda v biotitu), bodo izšle kot ločen fluid (faza) • Gre zlasti za spojine, ki pri standardnih pogojih tvorije tekočine ali pilne • Najbolj pogosta lahkohlapna komponenta v magmatsko-hidrotermalnih fluidih je voda, skupaj s CO2, HCl, CH4, H2S in SO2itd. Topnost vode in drugih lahkohlapnih komponent se v silikatni talini znižuje z upadanjem tlaka, zato pride do izločanja le-teh tekom dvigovanja magmatskega telesa skozi skorjo (prvo vretje). • Sočasno, ali ko se je magma prenehala dvigovati, se eksolucija lahkohlapnih komponent zgodi zaradi povečanja koncentracije le-teh v silikatni talini zaradi kristalizacije magme (drugo vretje). • Magmatsko-hidrotermalna raztopina ima enako temperaturo kot magma. • Izločen fluid bo v magmi izhodiščno tvoril razpršene imiscibilne mehurčke, ki se bodo zaradi svoje relativno nižje gostote dvigali proti vrhu ognjišča. • Če se fluid izločil iz magme v globini < 1 km bo imel gostoto tipičnega plina, kot je to značilno za fumarole, globlje bo imel gostoto podobno tekoči vodi |
| Tipi rudišč ob magmatskih centrih | • Za rudišča, genetsko povezana z magmatskimi centri, je značilno, da so deloma ali v celoti nastala pod vplivom magmatsko-hidrotermalnih raztopin, ki so izvirale iz magme – torej rudišča so produkt eksolucije in razplinjevanja magmatskih lahkohlapnih komponent.• V okolici magmatskega centra lahko najdemo eno ali več izmed naštetih rudišč, pogosto pa tudi nobenega |
| • Med magmatsko-hidrotermalna rudišča umeščamo: | 1. Porfirska rudišča Cu-Mo-Au--Volumsko velika rudišča z razpršeno siromašno mineralizacijo, povezano z pervazivno hidrotermalno alteracijo v in v bližnji okolici srednjih ali kislih porfirskih kamnin, vtisnjenih v plitvo skorjo. Najpogosteje iz njih pridobivamo Cu, Cu-Au, Cu-Mo, redkeje Mo in Sn-Ag. 2. Rudišča v greisenih----Rudišča Sn in W, skupaj z Mo, F, Li in B v kremenovo-muskovitno spremenjenih (greiseniziranih) granitih na vrhu intruzij, ali v kremenovih žilah v in ob hidrotermalno spremenjenih granitih. 3. Rudišča v skarnih---Rudišča Cu, Au, Fe, W in Pb-Zn, v karbonatnih kamninah, ko so bile intenzivno metasomatsko spremenjene. Ločimo skarne v katerih je metasomatska reakcija povzročila nastanek, visokotemperaturnih kalcijsko-silikatnih mineralov in tiste v katerih je prišlo do pretežnega odlaganja sulfidov. 4. Polimetalne žile---Sistemi žil, ki obdajajo srednje do kisle intruzije, pogosto več kilometrov stran od magmatskega centra. Žile pogosto kažejo prostorsko conacijo kovin. 5. Visoko sulfidizacijska epitermalna rudišča --Nizko-temperaturna rudišča, iz katerih pretežno pridobivamo Au, Ag in Cu. Nastajajo plitvo pod površjem okrog magmatskih centrov ali v geotermalnih poljih. Tesno povezana z vulkanskimi centri, prikamnino predstavljajo intenzivno spremenjene kamnine. 6. Nizko sulfidizacijska epitermalna rudišča Imajo značilno drugačno združbo rudnih mineralov, kot tudi tipov hidrotermalnih sprememb, so pravilnoma v žilah in bolj oddaljena od magmatskih centrov. 7. Rudišča vulkanogenih masivnih sulfidov Volumetrično najpomembnejši fluid je oceanska voda, ki se je konvekcijsko dvigala skozi skorjo pod vplivom toplote iz plitve podmorske intruzije. V teh sistemih so kovine pretežno izlužene iz kamnin oceanskega dna v pogreto hidrotermo, ki je mešanica oceanske vode in magmatskohidrotermalnega fluida. Vloga slednjega je sekundarna. |
| NA | NA |
| NA | NA |
| NA | NA |
| NA | NA |
| NA | NA |
| UVOD | Uvod • Rudišča MVT so globalno splošno prisoten tip Pb-Zn rudišč • Njihovo ime izhaja iz klasičnih lokacij, ki so v porečju reče Mississippi v osrednjem delu ZDA • Povprečno rudišča MVT vsebujejo zaloge 7 Mt @ 7.9 wt. % Pb+Zn • Rudišča tipa MVT predstavljajo 38 % globalne proizvodnje Pb in Zn • Rudišča niso izolirana, ampak nastopajo v obliki provinc, ki obsegajo tudi do 400 rudišč • Zaradi debele zrnavosti rude je procesiranje razmeroma enostavno • Karbonatna prikamnina zmanjšuje vpliv na okolje (nevtralizacija izcednih vod) |
| Povezani tipi rudišč | • SEDEX (Sedimentno-ekshalativna rudišča) • Tip rudišč, za katerega je značilno sin-sedimentno do zgodnje diagenetsko odlaganje rudnih mineralov v obliki plasti in lamin z značilnimi sedimentnimi teksturami. SEDEX in MVT rudišča nastajajo iz bazenskih slanic pri podobnih temperaturah in načinu izločanja rudnih mineralov. Najpomembnejša razlika med SEDEX in MVT je tektonsko okolje odlaganja rud, ki tudi diktira temeljne atribute (npr. orudena kamnina, oblika rudišča in rudne teksture). • Pb(-Zn) rudišča v peščenjakih • Tip rudišča za katerega so značilne impregnacije z galenitom v bazalnih kremenovih konglomeratih, tipično odloženih v transgresivnih sedimentnih sekvencah na podlagi kristaliničnih kamnin. |
| Glavne dobrine in stranski produkti | • Glavni dobrini sta Zn in Pb v razmerju 10:1 – v nekaterih primerih se pridobiva samo Zn • Stranski produkti vključujejo srebro (Ag), baker (Cu) in indij (In) • Srednja vrednost vsebnosti Ag znaša 32.5 g t-1; celokupna proizvodnja Ag je lahkozelo pomembna – Viburnum Trend je med 1960 – 1990 pridobil 45.9 t Ag • V preteklosti so iz rudišč MVT pridobivali kameni agregat za izgradnjo cest ter železove sulfide za proizvodnjo žveplove kisline • Nekatera rudišča vsebujejo ekonomsko pomembne koncentracije germanija (Ge),galija (Ga) in kadmija (Cd). Kobalt (Co) je splošno prisoten toda pretežno v subekonomskih koncentracijah |
| Tektonsko okolje nastanka MVT rudišč | Tektonsko okolje nastanka MVT rudišč • Večina rudišč tipa MVT je prostorsko in časovno povezana s predgorji kolizijskih in transpresijskih orogenov • MVT rudišča so nastala pretežno v dveh epizodah: • Devon do perm – sosledje intenzivnih tektonskih dogodkov v povezavi z asimilacijo Pangee (61 % vseh MVT rudišč) • Kreda do terciar – tektonika povezana z asimilacijo mikroplošče, ki je zajela zahodni rob Severnoameriške in Evrazijska plošče (36 % vseh MVT rudišč) • Manjši del MVT rudišč je nastal v času ekstenzijske tektonike tekom neoproterozoika do zgodnjega paleozoika ali tekom razpada Pangee med triasom in juro. |
| Časovni pogoj | Časovni pogoj • Večina MVT rudišč je nastala tekom fanerozoika – časovni pogoj • Povečano recikliranje karbonatnih kamnin na pasivnih kontinentalnih robovih in bistvena razlika v teksturi in poroznosti karbonatnih platform • Antične karbonatne platforme so bile zgrajene iz stromatolitov in kemičnih sedimentov • Sin-sedimentna litifikacija, zgodnje-diagenetska dolomitizacija in silicifikacija in odsotnost bioturbacije so naredili antične platforme nepropustne • Nižje vsebnosti sulfata v proterozojski morski vodi so onemogočale nastanek evaporitov, ki sodelujejo pri nastanku MVT rud • Nastanek MVT rudišč in tvorjenje evaporitnih sekvenc tudi v času fanerozoika ni praviloma kogenetsko, kar kaže, da rudonosne raztopine verjetno izhajajo iz starejših slanic ujetih v karbonatnih platformah. |
| Strukturni pogoj | Strukturni pogoj • Najpomembnejši strukturni dejavnik na nivoju rudišča in province so ekstenzijski normalni prelomi (normalni, transtenzijski) • Litosferska fleksura ali velike dilatacijske cone znotraj con zmičnih prelomov • Pogosta je reaktivacija starejših struktur v podlagi rudišč • Ekstenzijske domene omogočijo nastanek odtokov za velike regionalne vodonosnike ali poti za dvigajoče se hidrotermalne fluide v vzgonsko gnanih hidrotermalnih sistemih |
| Povezava s sedimetnimi kamninami | • Rudišča tipa MVT so po definiciji povezana s karbonatnimi kamninami • Mesta izločanja mineralov so kontrolirana z litološkimi tranzicijami – še posebej s tistimi, ki povzročijo dramatične spremembe v vertikalni in lateralni permeabilnosti kamnin v sekvenci karbonatne platforme Primeri litoloških tranzicij • Glinavec → karbonat • Apnenec → dolomit • Plastnat apnenec → grebenski apnenec Primeri strukturnih faktorjev • Disolucijska breča • Topografija podlage • Prelomi in razpoke • Pred-mineralizacijske disolucijske strukture |
| Fizični opis MVT rudišč | Fizični opis MVT rudišč • OBLIKA RUDNIH TELES • Rudna telesa so na nivoju rudišča diskordantna, ampak na regionalnem nivoju vezana na specifično formacijo (ang. stratabound) • Lokacija in geometrija MVT rudišč je odraz prelomov, prepustnih stratigrafskih enot ter predmineralizacijskih disolucijskih struktur (npr. paleokras) • Rudna telesa se pojavljajo v diskordantnih strukturah ali v obliki struktur nadomeščanja primarnega karbonata (ang. stratiform) • Ena izmed bolj prominentnih struktur v MVT rudiščih so kolapsne breče - vzorec podoben kraškim jamam • Z normalnimi prelomi povezana rudna telesa kažejo vpliv strukturnih in litoloških dejavnikov • Dva tipa (1) Normalni prelomi s strmim vpadom (npr. Mežica, Raibl) in (2) mineralizacija v grabnih (npr. Toussit Bou-Beker) • Mineralizacija ob solnih čokih – mineralizacija v krovnih kamninah, kot zaplonitev razpok in nadomeščanje karbonatne kamnine |
| S solnim diapirjem povezano orudenje tipa MVT v Tuniziji (iz Leach in sod. 2005 | S solnim diapirjem povezano orudenje tipa MVT v Tuniziji (iz Leach in sod. 2005 |
| Petrologija orudenih kamnin | • Debelozrnati karbonati so najpomembnejša prikamnina MVT rud,in hkrati pomemben rezervoar ogljikovodikov • Geokemične pasti za ogljikovodike ter njihove akumulacije predstavljajo ugodna mesta za redukcijo oksidiranih rudonosnih raztopin ali za njihovo mešanje z reduciranim z žveplom Bogatim plinom, kar povzroči izločanje sulfidov • Karbonatne platforme z debelozrnatimi, fragmentiranimi in zakraselimi karbonati s povečano sekundarno poroznostjo in propustnostjo so najugodnejše za precipitacijo sulfidov • Več MVT rudišč je v dolomitih kot v apnencih, slednji imajo tudi večje zaloge Pb, Zn in Ag • Perspektivnost dolomitov za orudenje je najverjetneje povezana z višjo propustnostjo za fluide v primerjavi z apnencem – izjema je rudišče Navan na Irskem Na karbonatnih platformah lahko prepoznamo več karbonatnih faciesov: • Kamnine neugodne za nastanek MVT rudišč: masivni mikritni apnenci, drobnozrnati globokovodni karbonati, glinaste črne kamnine zagrebenskega faciesa in kemični precipitati • Ugodne kamnine so: zaporedja pasivnih kontinentalnih robov, karbonatne platforme – še posebej tiste, kjer so se karbonati odlagali v okoljih aridne klime |
| Značilnosti hipogenih rud | MINERALOGIJA IN MINERALNA ZDRUŽBA • Večina MVT rudišč ima enostavno mineralno združbo, ki vključuje sulfidne minerale med katerimi so najpogostejši sfalerit, galenit in železovi sulfidi • V vseh MVT rudiščih je glavni mineral sfalerit z Zn/(Zn+Pb) razmerjem večjim od 0.5 – izjema je provinca Southeast Missouri, kjer je to razmerje manjše od 0.1 • V nekaterih rudah je bil prepoznan tudi wurtzit (provinca Tri-State) • Delež Fe-sulfidov je zelo variabilen in je v razponu od akcesorne do glavne komponente (npr.Nanisivik) • Halkopirit je običajno akcesorna komponenta, izjema je Viburnum Trend provinca, kjer je Cuena izmed glavnih stranskih produktov predelave Pb-Zn koncentrata • V manjših ali slednih količinah sta prisotna tudi barit in fluorit (Bleiberg) • V nekaterih primerih rudišč so lahko koncentracije barita višje od sulfidnih mineralov kar je povezano z časovno različnima rudotvornima dogodkoma (npr. Central Missouri, Sweetwater Tennessee • Provinca Viburnum Trend ima eno izmed bolj kompleksnih mineralnh združb med MVT rudišči, saj vsebuje množico Cu, Ni, Fe, Sb in Ag sulfidov in sulfosoli • Sledne komponente MVT rudišč so lahko tudi: arzenopirit, bravoit, bornit, boulangerit, halkozin, halkopirit, kovelin, digenit, djulerit, enargit, gallit, germanit, millerit, molibdenit, pirotin, siegenite, tennantit in vaesit |
| • MINERALNA PARAGENEZA | • Mineralna parageneza je lahko izredno enostavna do kompleksna polifazna kar zavisi od kemične kompleksnosti razvoja hidrotermalnega fluida – običajno je v kompleksnih rudiščih prepoznanih več rudotvornih hidrotermalnih dogodkov • Najbolj kompleksna parageneza je v rudišču Vibrunum Trend • Običajno imajo rudišča znotraj province zelo podobno mineralno združbo, četudi so medsebojno oddaljena več sto kilometrov • Generalizirana globalna mineralna parageneza MVT rudišč je sledeča: • Sfalerit 1 → Sfalerit 2 + Galenit 1 → Galenit 2 (glej interpretacijo spodaj) • Železovi sulfidi, v kolikor so prisotni, zlasti v poznih fazah v robnih delih metalogenetskega sistema Sfalerit 1 – zgodnji s slednimi elementi bogat sfalerit glavne rudne faze Galenit 2 – galenit zadnje rudne faze običajno povezna s poznim kalcitnim cementom |
| STRUKTURE, TEKSTURE IN ZRNAVOST | • Odlaganje MVT rud vključuje tesno povezavo med precipitacijo sulfidov, disolucijo in remobilizacijo, nadomeščanjem prikamnine, zapolnjevanjem praznih prostorov in nastankom disolucijskih kolapsnih breč • To razmerje obstaja, ker je precipitacija sulfidov skoraj vedno proces pri kateri nastajajo kisline • Rude so lahko izredno drobnozrnate, med tem ko lahko kristali v nekaterih provincah merijo tudi več kot 1 m (npr. Tri-State in Central Tennessee |
| Najpomembnejše rudnih mineralov v rudiščih MVT so: | Najpomembnejše rudnih mineralov v rudiščih MVT so: 1. Drobnozrnata trakasta ruda 2. Koloformna in dendritska ruda 3. Rude nastale z nadomeščanjem 4. Disolucijska kolapsna breča 5. Prelomne in sedimentne breče 6. Sedimentne breče 7. Druge teksture: snow-on-roof, pseudobreča, zebrasta tekstura, rudni ritmiti, sulfidne speleoteme |
| 1. DROBNOZRNATA TRAKASTA RUDA | 1. DROBNOZRNATA TRAKASTA RUDA Vzporedni trakovi rude µm – mm dimenzij. Najpogosteje genetska interpretacija tovrstnih rud vključuje progradacijo odpiranja razpoke in sočasno precipitacijo rudnih mineralov – zapolnjevanje praznega prostora. |
| 2. KOLOFORMNA IN DENDRITSKA RUDA (SCHALLENBLENDE) | 2. KOLOFORMNA IN DENDRITSKA RUDA (SCHALLENBLENDE) • Koloformne in dendritske rude sestojijo iz tankih sekvenčno zaporedno izločenih prirastnic sulfidov (< 1 mm) in sferulitnih agregatov koloformnega natečnega sfalerita, vlaknatih kristalnih agregatov in con dendritičnega skeletnega galenita in železovih sulfidov • Gre za teksturo zapolnjevanja praznih prostorov v žilah in brečah – nastanejo t.i. koloformne breče. |
| 3. RUDE NASTALE Z NADOMEŠČANJEM | 3. RUDE NASTALE Z NADOMEŠČANJEM Skoraj popolno nadomeščanje prikamnine lahko povzroči nastanek masivnih sulfidnih rud (npr. Nanisivik) ali pa je izjemno selektivno in zajame le zelo specifičen del zloga orudene kamnine. |
| 4. DISOLUCIJSKA KOLAPSNA BREČA | 4. DISOLUCIJSKA KOLAPSNA BREČA • Disolucijske kolapsne breče so večinoma polifazne in vključujejo pred in sin-mineralizacijske breče. Klasti v breči so karakteristično polilitični, kar odraža vertikalno litološko heterogenost kamninske sekvence. • Glavne teksture so vključujejo hidrotermalno raztapljanje in selektivno nadomeščanje pred obstoječih klastov • V večini MVT rudišč obstajajo starejše kolapsne breče, ki niso povezane z rudno fazo, ki so pomembne, ker omogočajo mešanje fluidov |
| 5. PRELOMNE IN SEDIMENTNE BREČE | 5. PRELOMNE IN SEDIMENTNE BREČE Breče sestojijo iz klastov bližnje litologije, v nasprotju s polilitičnimi fragmenti, ki so prisotni v disolucijskih kolapsnih brečah. Orudene sedimentne breče lahko kažejo deformacijo mehkih nekonsolidiranih sedimentov v obliki tipičnih obremenitvenih struktur |
| Značilnosti hipogene jalovine | Najpogostejši jalovinski minerali so: dolomit, železov dolomit, ankerit, siderit in kalcit • Hidrotermalni dolomit nastopa kot debelo- do drobnozrnat sparitni dolomit ali sedlast dolomit, ali kot cement intergranularne poroznosti in odprtih prostorov ter pri nadomeščanju izhodiščnega zloga prikamnine • Sparitni dolomit tvori nabor različnih tekstur – zebra dolomit, zapolnitev razpok in nadomeščanje klastov • Za dolomit je značilna zapletena kompozicijska conarnost –uporabno za določevanje pogojev nastanka rudiš • Kalcit je pogostejši v rudiščih, v katerih je glavni litološki tip apnenec • Kremen je prisoten v manjših količinah, njegova obilnost zavisi od hitrosti ohlajanja in redčenja hidrotermalne raztopine • Silicifikacija je lahko v obliki tankih žilic ali debelozrnatih euhedralnih kristalov • Organska snov, ki se MVT rudiščih pojavlja kot posledica degradacije tekočih ogljikovodikov in bitumna, je povezana s poznimi zapolnitvami praznih votlinic, kjer tvori prevleke prek mineralov odloženih v rudnih fazah • Tekoča in trdna organska snov naftnega tipa je bila redko opažena v povezavi z glavnimi rudnimi fazami |
| Hidrotermalne spremembe | DISOLUCIJA IN HIDROTERMALNA BREČIZACIJA • Disolucija in hidrotermalna brečizacija sta najpogostejši modifikaciji prikamnine rudišč v rudiščih tipa MVT - karbonatni reagirajo s kislo rudno raztopino • V največjem obsegu se te teksture pojavijo ob mešanju reducirane z žveplom bogate raztopine in rudne raztopine, manj pogosto se intenzivno raztapljanje zgodi v coni termokemične redukcije sulfata DOLOMITNA IN KALCITNA ALTERACIJA • Alteracija z dolomitom in kalcitom je prisotna v večini MVT rudišč, kjer hidrotermalni karbonati zapolnjujejo razpoke in odprte prostore po več 100 m od mesta mineralizacije • Hidrotermalna alteracija se odraža v razvoju debelozrnatih kristalov dolomita, ki nadomeščajo karbonatno prikamnino. SILICIFIKACIJA • Običajno alteracija manjšega obsega, ki spremlja dolomitizacijo, v obliki ozkih nezveznih con mikrokristalnega kremena med in na obrobju sulfidnih rudnih teles |
| Značilnosti supergenih rud in jalovine | Značilnosti supergenih rud in jalovine • Nihanje nivoja podzemne vode je pomemben faktor pri nastanku supergene alteracijske conerudišč • Vsak ciklus nihanja podzemne vode vnese s kisikom bogato vodo do primarnega sulfidnega rudnega telesa kar promovira proces oksidacije • Območja z visoko precipitacijo: nivo podzemne vode je običajno zelo plitvo (< 10 m), zato je supergena alteracija v teh okoljih manj obsežna, ker je vertikalni pas oksidacije ožji in je razpoložljivi prosti kisik porabljen razmeroma hitro. • Aridna območja: globina nivoja podzemne vode je višja. S kisikom bogate površinske vode pronicajo skozi večji volumen kamnine skozi nenasičeno (vadozno) cono med površjem in nivojem podzemne vode. Višja stopnja in večja debelina supergene alteracije. • Supergena alteracija primarnih Pb-Zn rudišč v karbonatih je izražena z izločanjem ekonomskih mineralov kot so: smithsonit, hidrocinkit in hemimorfit • Preperevanje galenita povzroči nastanek anglezita, ceruzita in fosgenita • Supergeni jalovinski minerali so: kalcit, aragonit, sadra in podrejeno kremen • Železovi sulfidi preperevajo v goethit in hematit • V povezavi s supergenimi conami MVT rudišč so prepoznana tudi wulfenit in vanadinit |
| Geokemične značilnosti MVT rudišč | ZDRUŽBA MINERALOV IN SLEDNIH PRVIN • Sfalerit je glavni nosilec slednih elementov v rudiščih tipa MVT. Galenit lahko v manjši meri vsebuje omejen nabor elementov (npr. Ag), ki nastopajo v nizkih koncentracijah. SFALERIT • Kubični dimorf cinkovega sulfida in glavna cinkova ruda • Sfalerit je stabilen v širokem naboru fizikalno-kemičnih pogojev • Lahko vsebuje širok nabor elementov v sledeh, ki na tetraedrskih mestih nadomeščajo za Zn Sledne elemente v sfaleritu delimo: - Visokotehnološki kritični elementi (Ga, In, Ge) - Elementi, ki predstavljajo tveganje za okolje (Hg, Tl, As, Cd, Sb) • Vsebnost in porazdelitev elementov v sfaleritu je odvisna od razpoložljivosti kovin in fizikalnokemičnih pogojev kristalizacije – dobro orodje za rekonstrukcijo miner |
| Termometrija in geokemija tekočinskih vključkov | TEMPERATURA, SLANOST IN KEMIČNA SESTAVA HIDROTERMALNIH RAZTOPIN • Tekočinski vključi so mikroskopski do submikroskopski žepki tekočine ali plina ujetih tekom hidrotermalne rasti kristala (primarni in sekundarni) • Nosijo pomembne podatke o naravi rudotvornega procesa – temperatura, tlak in kemična sestava hidrotermalne raztopine • Temperature pri katerih so se izločali rudni minerali v rudiščih MVT so na podlagi podatkov iz tekočinskih vključkov med 50 – 250 °C, pri čem se večina meritev giblje med 75 – 200 °C • Najvišja izmerjena temperatura v rudiščih tipa MVT je bila 250 °C (Irish Midlands in Gays River) • Na podlagi tekočinskih vključkov določene slanosti raztopin se gibljejo med 10 – 30 wt. % NaCl equiv. – raztopine so podobne tipičnim slanicam povezanih z ogljikovodiki • Visoka slanost bazenskih slanic je interpretirana z raztapljanjem evaporitov, mešanjem z konatnimi raztopinami in infiltracijo oceanske vode • Kemična sestava slanic je podobna sestavi današnjim evaporitov morske vode • Interakcija fluid-voda (dolomitizacija in diageneza glinenih mineralov) povzroči odklon od pričakovanih vrednosti evaporirane morske vode zlasti v odnosu do Mg, Ca in K |
| Geokemija stabilnih izotopov SESTAVA IZOTOPOV ŽVEPLA (δ34S) | • Sestava izotopov žvepla iz vseh rudišč MVT se ujema z različnimi viri iz skorje, kar vključuje sulfatne evaporite, konatne vode, diagenetske sulfide, z žveplom bogato organsko snov in H2S • Najbolj pogost vir žvepla je sulfat iz morske vode ali sulfat iz konatnih fluidov, ki je bil kasneje reduciran prek enega ali več mehanizmov • Vrednosti δ34S galenita in sfalerita so običajno nižje od morske vode sočasne z mineralizacijo • Sestava izotopov žvepla pogosto odraža mešanje žvepla različnega izvora, izotopsko frakcionacijo kot funkcijo mineralogije, kemični disekvilibrij in kinetični efekt med mineralnimi pari in kemičnimi okolji Za MVT rudišča so značilni široki razponi δ 34S, kar pojasnjujemo s procesom biogene redukcije sulfata (BSR). Hkrati lahko z BSR dobro pojasnimo ekstremno negativne vrednosti δ34S vnekaterih primerih rudišč. |
| OGLJIKOVI IN KISIKOVI IZOTOPI (δ13C in δ18O) | • Jalovinski karbonati imajo izrazito lažjo sestavo izotopov ogljika in kisika v primerjavi z orudeno kamnino MVT rudišč, kar kaže na infiltacijo eksternih fluidov tekom mineralizacije • Frakcionacija sistema kisikovih izotopov je temperaturno odvisna, pri čem lahko spremljamo smer toka hidrotermalne raztopine (njeno ohlajanje) prek postopnega višanja vrednosti δ18O • Za razjasnitev procesa sulfidne mineralizacije in vira reduciranega žvepla običajno uporabimo ogljikove izotope, ker je odtis ogljikovih izotopov meteorne vode, morske vode, karbonatov in organske snovi zelo izrazit – rezultati niso konsistentni • Osiromašenje z 13C v jalovinskem hidrotermalnem dolomitu je lahko indikativno za termokemično redukcijo sulfata, ki je povzročila izpust izotopsko lažjega CO2 iz organske snovi • Vrednosti δ13C hidrotermalnih karbonatov podobne tistim orudene kamnine, so interpretirane kot mešanje med rudonosno raztopino in raztopino, ki je transportirala reducirano žveplo na mestu odlaganja rudnih mineralov |
| Teorija nastanka rudišč | • Rudišča tipa MVT nastajajo iz bazenskih slanic v kamninskih zaporedjih karbonatnih platform in jih prištevamo k podvrsti rudišč imenovanih „svinčeva in cinkova rudišča v sedimentnih kamninah„ (ang. sediment-hosted Pb-Zn deposit) |
| IZVOR KOVIN | IZVOR KOVIN • Sestava radiogenih izotopov svinca kaže na izvor kovin iz heterogenih virov zgornje skorje – kamnine kristalinične podlage in njihovi derivati (klastiti) • Velik pomen na koncentracijo kovin v rudonosni raztopini ima koncentracija reduciranega žvepla – raztopine z manjšo količino le tega imajo večji potencial za izluževanje kovin • Majhne koncentracije le tega so uravnava prisotnost reaktivnega železa v kamninski sekvenci (sulfidizacija) • Kamnine z veliko vsebnostjo železovih mineralov (vodonosniki v hematitnih peščenjakih – red beds) pomagajo tvoriti rudne raztopine z nevtralizacijo žvepla v globinah |
| IZVOR ŽVEPLA | IZVOR ŽVEPLA • Najpomembnejši vir žvepla za nastanek rudišč MVT je sulfat iz morske vode, ki je reduciran s procesom (1) bakterijske redukcije (BSR) ali (2) termokemične redukcije sulfata (TSR) IZVOR ŽVEPLA (…) • Sulfat lahko izvira direktno iz disolucije sulfatnih evaporitov, konatne morske vode, diagenetskih sulfidov, iz z žveplom bogate organske snovi, reduciranega žvepla v anoksičnih vodah stratificiranih bazenov ter iz H2 S • Reducirano žveplo je lahko na mesto izločanja mineralov prineseno z ločeno hidrotermalno raztopino ali pa je žveplo reducirano lokalno s pomočjo reducentov, kot je npr. organska snov ali prek delovanja sulfat reducirajočih bakterij |
| IZVOR LIGANDOV ZA TRANSPORT KOVIN | IZVOR LIGANDOV ZA TRANSPORT KOVIN • Glavni ligand pri prenosu snovi pri nastanku rudišč tipa MVT je klorid – dominanten kovinski ligand • Transport tako poteka v obliki kovinsko kloridnih kompleksov • Pri pogojih nastanka mora biti kloridnost fluida >10 wt.% da se lahko učinkovito transportirata Pb in Zn • Klorid izvira iz subaerseke evaporacije morske vode ali iz raztapljanja evaporitov (pretežno halita) pod površjem (npr. v solnih čokih) • Poleg klorida, sta kot liganda bila predlagana bisulfid in organsko-kovinski kompleksi |
| IZVOR RUDONOSNIH FLUIDOV | IZVOR RUDONOSNIH FLUIDOV • Rudonosne slanice v večji meri nastanejo z evaporacijo morske vode • Evaporacija je lahko sočasna z migracijo rudnih raztopin v obalnih evaportinih okoljih ali znotraj zaprtih morskih bazenov • Večina rudišč je nastalih z mešanjem s kovinami nasičene slanice z drugim fluidom na mestu izločanja mineralov (ΔT, ΔP, pH, Eh…) • Drugi fluidi vključujejo: meteorno vodo, dehidracijske diagenetske/metamorfne vode, … |
| KEMIČNI TRANSPORT SNOVI | KEMIČNI TRANSPORT SNOVI • Glavni dejavniki, ki nadzorujejo ekstrakcijo, prenos in precipitacijo mineralov v MVT rudiščih so procesi povezani z redoks stanjem in koncentracijo žvepla (SO4 in H2S) • Koncentracija žvepla je glavni faktor, ki nadzoruje vsebnost kovin v rudni slanici – manjša kot je vsebnost žvepla, večji potencial ima slanica za ekstrakcijo kovin iz sedimentnih sekvenc • Za nastanek rudišč so nujno potrebni določeni geokemični faktorji, ki nevtralizirajo raztopino • Večina MVT raztopin je v kemijskem ekvilibriju s karbonatno prikamnino, kar omeji vrednost pH ≈ 4.5 – 5 |
| MEHANIZEM TOKA FLUIDA | MEHANIZEM TOKA FLUIDA • Predlagani mehanizmi toka fluidov so: • Topografsko induciran tok • Sedimentna kompakcija • Orogenetsko iztiskanje (narivanje) • Termično in gostotno dvigovanje • Univerzalnega modela za rudišča MVT ni, običajno gre za kombinacijo vsega naštetega • Najpogosteje je mehanizem pripisan topografsko induciranemu toku, saj nastanek rudišča sovpada s časom orogeneze. |
| Podskupina: Rudišča Alpskega tipa (APT) | • Podskupina rudišč, ki jo je vpeljal Schroll (2005) • Skupina zajema rudišča v triasnih platformskih karbonatih Vzhodnih in Južnih Alp • Glavne prikamnine rudišč so anizijski dolomit (Muschelkalk) in karnijski apnenci (npr. Wettersteinski apenec) • Ekonomsko pomembna rudišča se nahajajo vzdolž Periadriatskega prelomnega sistema • Bleiberg in Mežica (Vzhodne Alpe) • Salafossa, Raibl (Južne Alpe) • Geološka situacija: Mezozojski karbonati ležijo na podlagi permskih in spodnjetriasnih klastitov, ki nalegajo na kristalinično podlago iz metamorfnih kamnin |
| Podskupina: Rudišča Alpskega tipa (APT) | • Mineralna sestava: galenit, sfalerit, pirit, markazit, ± barit, fluorit • Pb/Zn razmerje je v razponu od 1:1 – 1:20 • Sfalerit iz APT rudišč je karakteriziran z Ge-Tl-As združbo slednih elementov in Ga/Ge razmerjem <1 • Svinčevi izotopi kažejo na izvor iz glinencev s približno realističnimi uranogenimi modelnimi starostmi – indikacija za mešanje Hercinskega orogenega svinca in svinca iz zgornje skorje • Sestava izotopov žvepla kažejo na izvor žvepla iz triasne morske vode, evaporitov ter deloma na epigenetski izvor – redukcija se je vršila prek BSR, v končnih fazah v kombinaciji z TSR • Geokemija stroncijevih (Sr) izotopov na karbonatih in sulfatih kaže na mešanje morske vode in rudnega fluida • Kovine so bile transportirana s klorom kot glavnim ligandom – klor pa je izviral iz pretežno iz raztapljanja evaporitov (Cl/Br vs. Na/Br) • Pozno-diagenetski procesi se kažejo prek osiromašenja raztopine z Na |
| Značilnosti MVT rudišč | 1. Rudišča so epigenetska 2. Nastanek ni povezan z magmatsko dejavnostjo 3. Orudeni so apnenci in dolomiti, redkeje peščenjaki 4. Glavni minerali so: sfalerit, galenit, pirit, markazit, dolomit in kalcit ± barit in fluorit 5. Orudene kamnine so platformski karbonati na robu bazenov ali na območju predgornih narivnih pasov 6. Vezani na določeno formacijo in na njeno poroznost in propustnost 7. Pojavljajo se v obliki velikih regionalnih provinc 8. Rudonosne raztopine so bazenske slanice s slanostjo 10 – 30 wt. % NaCl equiv. 9. Kovine in žveplo izvirajo iz skorje 10. Minerali se izločajo pri temperaturi 75 – 200 °C 11. Najpomembnejše strukture so prelomi, disolucijske breče in litološki prehodi 12. Minerali so debelozrnati do drobnozrnati, rude masivne do impregnacijske 13. Rude nastajajo z nadomeščanjem karbonata in z zapolnjevanjem praznih prostorov 14. Hidrotermalne spremembe zajemajo dolomitizacijo in raztapljanje ter brečizacijo prikamnine |
| Rudišče Mežica - Uvod | • Rudišče Mežica se nahaja v severni Sloveniji, med Mežico in Črno na Koroškem • Rudo so na tem območju odkopavali že kelti v pred-rimskem obdobju (Ferrum Norikum) • Prva pisna omemba rudišč v okolici Črne na Koroškem sega v leto 1429 • Rudarske operacije so bile zaključene leta 1993, kot posledica padca cene Pb-Zn koncentratov ter visokih stroškov odvodnjavanja • Leta 2004 je bilo rudišče popolnoma zaprto in deloma poplavljeno ter dano v upravljanje PP • Tekom zgodovine rudarjenja je bilo odkritih več kot 350 rudnih teles na površini 10 km2 pri čem so odkopali za 1000 km rovov • Skupno so odkopali 19 Mt rude pri povprečnih vsebnosti kovin Pb @ 3.5 wt.% in Zn @ 2.7 wt.% • Rudišče še ima 6 Mt dokazanih zalog Pb+Zn (ob neupoštevanju obstoječe rudarske „jalovine“) • V okolici Črne na Koroške obstaja več kot 7500000 m3 Pb-Zn jalovine, ki je razporejena na 33 jaloviščih (Kavšakova grapa, Fridrih, Glančnik) – gre za rudarsko jalovino in siromašno rudo |
| Geološka umestitev - regionalno | • Rudišče Mežica se nahaja v kamninah formacije imenovane Dravski niz (nem. Drauzug) • Dravski niz pa je sestavni del Avstroalpinskih pokrovov, ki skupaj z enotami Zahodnih Karpatov tvorijo mega-enoto imenovano ALCAPA • Avstroalpinske enote predstavljajo alohtone kontinentalne fragmente, ki izvirajo iz severnega kontinentalnega roba Gondwane - ti fragmenti so bili nato tekom Alpske orogeneze narinjeni v t.i. Avstroalpinske pokrove • Avstroalpinske pokrove relativno na Eoalpinsko visoko-tlačno cono delimo na Spodnji in Zgornji Avstroalpin • Dravski niz tako pripada Zgornjemu Avstroalpinu oz. Drauzug-Gurktalskemu narivnemu sistemu |
| Geološka umestitev - lokalno | • Dravski niz na območju Slovenije sovpada z enoto Severnih Karavank (Vzhodne Alpe) • Na območju Mežice izdanjajo tako kamnine paleozojske podlage kot vrhnjega dela DrauzugGurktalskega narivnega pokrova • Kamnine podlage izdanjajo kot E-W oreintirani tanki pasovi kamnin, ki segajo od Črne na Koroškem do Slovenj Gradca; južno je formacija omejena s Periadriatskim prelomom • Formacija Paleozojskih filitov (Neznano) • Štalenskogorska formacija z bazalti in diabazi (Devon) • Železnokapleska magmatska cona (zgornje permski an-/post-orogeni magmatizem) • Kamnine vrhnjega dela narivnega sestojijo iz: • Srednje do zgornje permske Grödenske formacije, • Triasnih karbonatov (in klastitov), ki vertikalno prehajajo v alohtone • Jurske karbonate • Miocenski peščenjaki in laporovci s premogom (Leše – premog) |
| Opredelitev orudene kamnine | Opredelitev orudene kamnine • Na spodnjetriasno sterilno Werfensko formacijo nalegajo anizijski karbonati Koprivniške formacije, ki jo gradijo apnenci, dolomiti in lapornati apnenci – rudišče Topla • Rudišče Mežica je v formaciji Wettersteinskega apnenca • Wettersteinska karbonatna platforma je obstajala v času zgornjega triasa vzdolž šelfa oceana Meliata-Hallstadt • Zaradi evstatičnih nihanj morske gladine so za to formacijo značilna sporadična ciklotemska sedimentacija z značilnimi prehodni sedimentnih faciesov: • Predgrebenski in zagrebenski facies • Lagunski facies s podplimskimi in nadplimskimi karbonati • Emerzijske paleokraške površine – črni prodniki • Wettersteinsko formacijo prekrivajo Rabeljske plasti – karbonati in glinavci (karnij; jul-tuval) • Bituminozni glinavci bogati s piritizirano makrofosilno favno (amoniti) • Lokalno orudeno s Pb-Zn |
| Mineralizacija | Mineralizacija • MINERALNA PARAGENEZA • Ekonomsko pomembna rudna minerala v Mežiškem rudišču sta galenit in sfalerit (2:1) • Podrejeno sta prisotna še pirit in markazit • V rudišču Mežica je prepoznanih 31 različnih rudnih in jalovinskih mineralov • Hipogeno jalovino predstavljajo kalcit in dolomit, ter redkeje kremen, fluorit, barit, sadra in anhidrit • V supergeni oksidacijski coni so wulfenit, greenockit, anglezit, smithsonit, hemmimorfit, ceruzit, descloezit, hidrocinkit in limonit • RUDNA TELESA • Mežiško rudišče je sestavljeno iz več rudarskih okrožij – to je delov, kjer so skoncentrirane populacije rudnih teles – revirji • Največ rude je bilo izkopane iz Centralne cone, ki vključuje revirje Naveršnik, Srednja cona, Helena, Triurno rudišče, Union in Moring • Ostali: Graben, Barbara, Igerčevo, Mučevo, Fridrih, Peca, Srce Jezusovo in Luskačevo |
| • MORFOLOGIJA RUDNIH TELES | • Rudna telesa se delijo v naslednje skupine: • (1) Grebenska, (2) Konkordantna, (3) Diskordantna in (4) Brečasta • Grebenska – so v kamninah grebenskega faciesa Wettersteisnke formacije v revirju Graben in so nastala kot posledica facielnih tranzicij in poroznosti in prepustnosti (primarna, sekundarna) • Konkordantna – potekajo vzdolž plastnatosti prikamnine in so praviloma v zgornjih 150 m Wettersteinske formacije. Imajo nepravilno ali stebričasto obliko merijo do 100 m, debeline do 3 m. Pogoste teksture so zebrasta ruda ter rudni ritmiti. Revirji Naveršnik, Graben, Fridrih, Igerčevo. • Diskordantna – povezana z mineraliziranimi prelomi, toda najpogosteje so mineralizirane razpoke paralelno na glavno prelomno cono. Ekonomsko pomembni so strmo vpadajoči prelomi, pri čem gre najverjetneje za do 60 m globoke orudene cone, ki so služile kot dovodnice hidrotermalnih raztopin. Ruda je praviloma oksidirana. Značilne teksture vključujejo kokardna koloformna ruda, žile, zapolnjevanje praznih prostorov, impregnacija in nadomeščanje fragmentov kamnine. Opazna večfazna reaktivacija. • Brečasta – nepravilna, stebričasta rudna telesa, brez vidne povezave med stratigrafski in tektonsko pozicijo. Nastale so kot posledica tektonskih faktorjev, kolapsa kraških jam in selektivnega raztapljanja prikamnine s hidrotermalno raztopino. Ruda iz breč je bila domnevno remobilizirana v žile. |
| • GENETSKI MODEL | • GENETSKI MODEL • Sodeč po teksturnih razlikah med rudnimi minerali in hidrotermalno jalovino je rudišče nastalo tekom dveh mineralizacijskih pulzov • Orudenje je nastalo med zgornjim triasom in spodnjo juro v ekstenzijskem tektonskem režimu, kot posledica inicialne faze Pliensbachijskega riftinga • Prvo fazo označuje obilna mineralizacija s sfaleritom, med tem ko je za drugo fazo značilen predvsem galenit s spremljajočim sfaleritom • V rudišču je prepoznanih šest (6) generacij sfalerita ter dve (2) generaciji galenita • Mineralizacija se je odvijala pri temperaturi 70-200 °C in slanosti fluida 15-30 wt.% NaCl ekviv. • Izvor žvepla – kombinacija termokemičnega in biološko pridobljenjega reduciranega žvepla • Izvor fluidov in kovin |
| DENTIFIKACIJA HIDROTERMALNIH SPREMEMB KAMNIN | Študija hidrotermalnih sprememb kamnin naslovi vprašanja povezana s fizikalno-kemičnimi pogoji pod vplivom katerih je do nje prišlo, ukvarja se z evolucijo hidrotermalnega sistema, odgovori na ta vprašanja pa imajo tako praktičen kot tudi akademski pomen. Ne glede na razlog zakaj geolog proučuje hidrotermalno spremembo, se mora tekom postopka vprašati nekaj ključnih vprašanj, da lahko postavi realistično končno interpretacijo. 1. Najprej je potrebno ugotoviti kateri minerali so v kamnini, določiti njihove mineraloške in teksturne značilnosti ter podati dokaze o primarnosti, sekundarnosti oz. o njihovem hidrotermalnem izvoru.2. Določiti razporeditev mineralov na nivoju izdanka, vzorca in v petrografskem preparatu. Vprašati se je potrebno ali minerali predstavljajo zapolnitev vrzeli in žil? Ali minerali v vzorcu kamnine nadomeščajo specifičen primarni mineral, sekundarni mineral ali klast (selektivna sprememba)? Ali minerali nadomeščajo celotno kamnino in vsebovane minerale v omejenem območju npr. ob žilah (selektivna pervazivna sprememba)? Ali minerali nadomeščajo celotno kamnino na nivoju izdanka (pervazivna sprememba)? Ali se minerali pojavljajo v specifičnih conah okrog žil in razpok, in če se, kakšen je njihov odnos glede na omenjeno strukturo in morebitne druge povezane cone? V nekaterih primerih je mogoča tudi vizualna kvantifikacija intenzitete hidrotermalne spremembe v smislu deleža kamnine, ki ga predstavljajo hidrotermalni minerali, kar je dober indikator primarne poroznosti in propustnosti. 3. Opredeliti razmerje med minerali, kjer je potrebno biti še posebej pozoren na dokaze teksturnega ekvilibrija ali nadomeščanja. Ta opažanja nam pomagajo pri določevanju paragentskega zaporedja izločanja, zlasti v kompleksnih sistemih, kjer se seka več sistemov žil s pripadajočimi conami hidrotermalnih sprememb. |
| SILICIFIKACIJA | Silicifikacija, tudi okremenitev, je geokemični proces in tip hidrotermalne spremembe, ki nastane pod vplivom visoko-temperaturnih hidrotermalnih raztopin, zanjo pa je značilna mobilizacija kremenice(SiO2) in njeno izločanje znotraj kamninskih zaporedij. Te raztopine, katerih delovanje je pravilomapovezano z magmatskimi in geotermalnimi sistemi, povzroči pervazivno hidrotermalno spremembo ali nadomeščane predhodnih mineralov s kremenico, najbolj pogosto v obliki kremena ali amorfnih faz, kot sta kalcedon in opal.Hidrotermalna silicifikacija je povezana z visoko-temperaturnimi okolji, ki jih predstavljajo magmatske intruzije in cone intenzivne vulkanske dejavnosti. Glavni vir kremenice je raztapljanje primarnih kamninotvornih silikatov in kremena. Hidrotermalne raztopine so lahko magmatskega ali meteornega izvora, ter postanejo obogatene s kremenico tekom dolgotrajne interakcije s silikati in kremenom v kamninah podlage. Topnost kremenice v vodi je tesno povezana s povišanimi temperaturo in tlakom. V hidrotermalnih sistem je kremenica prisotna kot (Si(OH)4) ali v podobnih polimeriziranih oblikah, odvisno od temperature, vrednosti pH ter kemične sestave raztopine. Ob dviganju s kremenico nasičenih raztopin proti površju, pride do postopne spremembe fizikalnokemičnih parametrov raztopine (ΔT, Δp, Eh, pH, …). Spremembe slednjih pomembno znižajo topnost kremenice v raztopini in sprožijo njeno izločanje. Sprememba temperature zniža topnost kremenice, kar povzroči njeno hitro izločanje, pogosto v obliki drobno kristaliničnega kremena ali amorfnega opala.Podobno lahko nenaden padec tlaka raztopine (dekompresija), ki ga povzroči nastanek prelomov, povzroči nenadno razplinjevanje lahkohlapnih komponent in izločanje kremenice iz raztopine. Tlačno pogojen proces je pogost v geotermalnih okoljih, kjer so hidrotermalne raztopine podvržene epizodičnemu procesu, imenovanem hidrotermalno vretje. Pri slednjem pride do fazne separacije, pri čem nastane visoko slana tekoča faza ter plinasta faza. Pri hidrotermalnem vretju je kremenica segregirana v plinasto fazo, kar omogoči, da se izloči hipoma, ob kondenzaciji plinaste faze. |
| SILICIFIKACIJA | Pomemben dejavnik so, poleg fizikalnih sprememb, tudi spremembe v geokemični sestavi raztopine. V visokotemperaturnih režimih (200–400°C), je kremenica pretežno izločena kot kremen, medtem ko sta za nižje temperaturne pogoje (25–150°C) značilnejša kalcedon in opal. Spremembe v slanosti raztopine in vrednosti pH, lahko tudi pomembno vplivajo na topnost kremenice in njeno izločanje. Denimo, visoko slane raztopine, lahko stabilizirajo kremenico v raztopini in preprečujejo njeno izločanje, vse dokler niso preseženi kritični pogoji nasičenosti. Nasprotno lahko, mešanje super nasičenih raztopin s hladnejšimi, manj slanimi raztopinami, pospešuje izločanje kremena ali opala. Spremembe v, denimo vrednosti pH, kot je nevtralizacija kislih raztopin, lahko destabilizirajo kremenico v raztopini in povzročijo njeno izločanje. Hkrati lahko tudi mešanje super nasičenih raztopin s hladnejšimi, manj slanimi raztopinami, povzroči izločanje kremena ali opala. Prostorski obseg in intenziteta silicifikacije zavisi od trajanja hidrotermalnega sistema ter koncentracije razpoložljive kremenice v raztopini. Dolgotrajni hidrotermalni sistemi okrog velikih magmatskih centrov lahko povzročijo nastanek obsežnih con hidrotermalnih sprememb, medtem ko kratkoživi hidrotermalni sistemi povzročijo le lokalizirano silicifikacijo.Hidrotermalna silicifikacija se odvija prek 1) mehanizmov nadomeščanja, 2) zapolnjevanja praznih prostorov ali vrzeli ter 3) sin-sedimentnega odlaganja. Pri procesu hidrotermalnega nadomeščana pride do selektivnega raztapljanja in nadomeščanja primarnih mineralov. Še posebej dovzetni za to so karbonati, kar vodi v nastanek kremeničnih kamnin kot je jaspis. Kremenica se pogosto izloči v razpokah in prelomnih conah, kar vodi v nastanek mineraliziranih žil. Kremenica je v žilah lahko izločena v obliki granularnega kremena ali mikrokristaliničnega kalcedona. Pogosto lahko v žilah opazujemo epizodično izločanje mineralov, kar se kaže v obliki sosledja epizodično izločenih trakov, pogosto variabilnih tekstur kremena in kalcedona. V poroznih kamninah, kot so klastične sedimentne kamnine (npr. peščenjak), se izločanje kremenice zgodi v prostorih med sedimentnimi zrni, pri čem nastane čvrsta, silicificirana kamnina. V primerih, ko se s kremenico nasičene raztopine izlivajo na površje, nastanejo posebni tipi plastnatih kremeničnih ekshalitov, ki jih imenujemo hidrotermalni sintri. |