Μαγματικός μεταλλεύματα ορυκτών, γνωστό και ως πρωτογενές μετάλλευμα ορυκτά, είναι ορυκτά που σχηματίζονται απευθείας από την κρυστάλλωση του μάγματος ή από την υδροθερμικά υγρά συνδέονται με τη μαγματική δραστηριότητα. Μαγματικά μεταλλεύματα συσχετίζονται συχνά με πυριγενή πετρώματα, όπως παρεμβατικό βράχους (πλουτονικά πετρώματα) και εξωθητικά πετρώματα (ηφαιστειακά πετρώματα), και μπορούν να αποτελέσουν σημαντική πηγή διαφόρων οικονομικά πολύτιμων στοιχείων. Ακολουθούν μερικά παραδείγματα μαγματικών ορυκτών:

  1. Χρωμίτης (FeCr2O4): Ο χρωμίτης είναι ένα μαγματικό ορυκτό που είναι η κύρια πηγή χρώμιο, το οποίο χρησιμοποιείται στην παραγωγή ανοξείδωτου χάλυβα, κραμάτων και άλλων βιομηχανικών εφαρμογών. Ο χρωμίτης σχηματίζεται συνήθως σε υπερμαφικά και μαφικά πυριγενή πετρώματα, όπως ο δουνίτης, περιδοτίτης, να βασάλτης, και μπορεί να εξαχθεί από χρωμίτη καταθέσεις μέσω διαφόρων μεθόδων εξόρυξης.
  2. Μαγνητίτης (Fe3O4): Ο μαγνητίτης είναι ένα κοινό μαγματικό ορυκτό που αποτελεί σημαντική πηγή σίδερο, το οποίο χρησιμοποιείται στην παραγωγή χάλυβα και άλλες βιομηχανικές εφαρμογές. Ο μαγνητίτης μπορεί να σχηματιστεί σε ένα ευρύ φάσμα πυριγενών πετρωμάτων, συμπεριλαμβανομένων των μαφικών και υπερμαφικών πετρωμάτων, και μπορεί να εξαχθεί από κοιτάσματα μαγνητίτη μέσω ανοιχτών ή υπόγειων μεθόδων εξόρυξης.
  3. Σουλφίδια (π.χ. σιδηροπυρίτης, χαλκοπυρίτης, πενταλαντίτης, και βορνίτης): Τα σουλφίδια είναι μια ομάδα μαγματικών ορυκτών που περιέχουν θείο σε συνδυασμό με ένα ή περισσότερα μεταλλικά στοιχεία, όπως ο σίδηρος, χαλκός, νικέλιο, να πλατίνα στοιχεία ομάδας (PGEs). Τα σουλφίδια μπορούν να σχηματιστούν σε διάφορα πυριγενή πετρώματα, όπως τα μαφικά και υπερμαφικά πετρώματα, και μπορεί να είναι σημαντικές πηγές αυτών των μεταλλικών στοιχείων.
  4. Στοιχεία ομάδας πλατίνας (PGEs) (π.χ. πλατίνα, παλλάδιο, να ρόδιο): Τα PGE είναι μια ομάδα μαγματικών ορυκτών που είναι σπάνια και εξαιρετικά πολύτιμα. Συνήθως εμφανίζονται σε υπερμαφικά πετρώματα, όπως ο δουνίτης και ο περιδοτίτης, και συχνά συνδέονται με θειούχα ορυκτά. Τα PGE χρησιμοποιούνται σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, συμπεριλαμβανομένων των καταλυτών, των ηλεκτρονικών και των κοσμημάτων.
  5. Κασσίτερος ορυκτά (π.χ. κασσιρίτης, σταννίτη και σουλφίδια που περιέχουν κασσίτερο): Τα ορυκτά κασσίτερου είναι ορυκτά μαγματικού μεταλλεύματος που περιέχουν κασσίτερο, ο οποίος χρησιμοποιείται στην παραγωγή συγκόλλησης, ηλεκτρονικών και άλλων εφαρμογών. Τα ορυκτά κασσίτερου μπορούν να σχηματιστούν σε διάφορα πυριγενή πετρώματα, συμπεριλαμβανομένων των γρανιτών και των πηγματιτών, και μπορούν να εξαχθούν από κοιτάσματα που φέρουν κασσίτερο μέσω μεθόδων εξόρυξης, όπως η βυθοκόρηση, η εξόρυξη ανοιχτού λάκκου και η υπόγεια εξόρυξη.
  6. Βολφράμιο ορυκτά: Ορυκτά βολφραμίου, όπως ο βολφραμίτης ((Fe,Mn)WO4) και scheelite (CaWO4), μπορεί να σχηματιστεί ως ορυκτά μέσα στα γρανιτικά πετρώματα κατά τα τελευταία στάδια της κρυστάλλωσης του μάγματος. Τα ορυκτά βολφραμίου μπορούν να εμπλουτιστούν και να συγκεντρωθούν σε συγκεκριμένες ζώνες εντός του γρανίτης, που συνήθως συνδέονται με το greisen και χαλαζίας σχηματισμούς φλεβών και σχηματίζουν οικονομικά βιώσιμα κοιτάσματα βολφραμίου.
  7. Λίθιο ορυκτά: Ορυκτά λιθίου, όπως π.χ spodumene (LiAlSi2O6) και λεπιδολίτης (K(Li,Al,Rb)3(Al,Si)4O10(F,OH)2), μπορεί να σχηματιστεί ως ορυκτά μέσα στα γρανιτικά πετρώματα κατά τα τελευταία στάδια της κρυστάλλωσης του μάγματος. Τα ορυκτά λιθίου μπορούν να συγκεντρωθούν σε πηγματίτης σχηματισμοί, οι οποίοι είναι εξαιρετικά χονδρόκοκκοι πετρώματα που μπορούν να περιέχουν υψηλές συγκεντρώσεις λιθίου και να σχηματίσουν οικονομικά βιώσιμα κοιτάσματα λιθίου.
  8. Βανάδιο ορυκτά: Ορυκτά βαναδίου, όπως μαγνητίτης (Fe3O4) και βαναδινίτη (Pb5(VO4)3Cl), μπορεί να σχηματιστεί ως ορυκτά μέσα σε μαφικά και υπερμαφικά πυριγενή πετρώματα, όπως τα γάββρα και οι περιδοτίτες, κατά τη διάρκεια της κρυστάλλωσης του μάγματος. Το βανάδιο χρησιμοποιείται στην παραγωγή χάλυβα και άλλων κραμάτων και τα κοιτάσματα βαναδίου μπορεί να είναι οικονομικά σημαντικά.
  9. Τιτάνιο ορυκτά: Ορυκτά τιτανίου, όπως π.χ ιλμενίτης (FeTiO3) και ρουτίλιο (TiO2), μπορούν να σχηματιστούν ως ορυκτά μέσα σε μαφικά και υπερμαφικά πυριγενή πετρώματα, όπως τα γάββρα και οι νορίτες, κατά τη διάρκεια της κρυστάλλωσης του μάγματος. Τα ορυκτά τιτανίου χρησιμοποιούνται στην παραγωγή μετάλλου τιτανίου, το οποίο χρησιμοποιείται ευρέως στην αεροδιαστημική, στρατιωτική και βιομηχανική εφαρμογή.
  10. Ορυκτά σπάνιων γαιών: Ορυκτά σπάνιων γαιών, όπως ο μοναζίτης ((Ce,La,Nd,Th)PO4) και ο μπαστονσίτης ((Ce,La,Nd,Pr)CO3F), μπορούν να σχηματιστούν ως ορυκτά μέσα σε αλκαλικά πυριγενή πετρώματα, όπως ανθρακίτες και υπεραλκαλικοί γρανίτες , κατά την κρυστάλλωση του μάγματος. Τα στοιχεία σπανίων γαιών είναι ζωτικής σημασίας για πολλές σύγχρονες τεχνολογίες, συμπεριλαμβανομένων των ηλεκτρονικών, των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και των αμυντικών συστημάτων.
  11. Φωσφορικά ορυκτά: Φωσφορικά ορυκτά, όπως π.χ απατίτης (Ca5(PO4)3(F,Cl,OH)) και ξενοτίμη (YPO4), μπορούν να σχηματιστούν ως ορυκτά μέσα σε πυριγενή πετρώματα, όπως αλκαλικά πετρώματα και ανθρακίτες, κατά την κρυστάλλωση του μάγματος. Τα φωσφορικά ορυκτά είναι σημαντικές πηγές φωσφόρου, ο οποίος είναι κρίσιμο στοιχείο για τα λιπάσματα και την αγροτική παραγωγικότητα.
  12. Ουράνιο ορυκτά: Ορυκτά ουρανίου, όπως π.χ ουρανίτης (UO2) και pitchblende (U3O8), μπορούν να σχηματιστούν ως ορυκτά μέσα σε γρανιτικά και πηγματιτικά πυριγενή πετρώματα, κατά την κρυστάλλωση του μάγματος. Το ουράνιο είναι μια βασική πηγή καυσίμου για την παραγωγή πυρηνικής ενέργειας και έχει διάφορες βιομηχανικές και στρατιωτικές εφαρμογές.

Αυτά είναι μερικά παραδείγματα μαγματικών ορυκτών. Ο σχηματισμός ορυκτών μαγματικού μεταλλεύματος συνδέεται στενά με τις διαδικασίες παραγωγής μάγματος, κρυστάλλωσης και υδροθερμικής δραστηριότητας που σχετίζονται με πυριγενή πετρώματα, και ο εντοπισμός και η εξόρυξη αυτών των ορυκτών είναι σημαντικές για την εξερεύνηση και την εκμετάλλευση των αποθέματα ορυκτών.

Κιμπερλίτης από το νησί Baffin που περιέχει χονδροειδείς κρυστάλλους χρωμίου diopside, μικρά κρύσταλλα κόκκινου λυχνίτης, και περιλαμβάνουν θραύσματα του ασβεστόλιθος (https://geo.libretexts.org)

Σχηματισμός ορυκτών μεταλλευμάτων μέσω μαγματικού διαχωρισμού

Ο μαγματικός διαχωρισμός είναι μια διαδικασία κατά την κρυστάλλωση του μάγματος όπου ορισμένα ορυκτά συγκεντρώνονται και διαχωρίζονται από το υπόλοιπο μάγμα λόγω διαφορών στην πυκνότητα και τη χημική συγγένεια. Αυτή η διαδικασία μπορεί οδηγήσει στον σχηματισμό ορυκτών μεταλλευμάτων μέσω μαγματικού διαχωρισμού, καθώς ορισμένα στοιχεία ή ορυκτά εμπλουτίζονται και συγκεντρώνονται σε συγκεκριμένες ζώνες εντός του πυριγενούς πετρώματος. Ακολουθεί μια επισκόπηση του σχηματισμού ορυκτών μεταλλευμάτων μέσω μαγματικού διαχωρισμού:

  1. Κλασματική κρυστάλλωση: Κατά την ψύξη και τη στερεοποίηση του μάγματος, τα ορυκτά κρυσταλλώνονται σε διαφορετικές θερμοκρασίες με βάση τα σημεία τήξης τους. Καθώς το μάγμα ψύχεται, τα πρώτα ορυκτά που κρυσταλλώνονται είναι συνήθως ορυκτά υψηλής θερμοκρασίας, ενώ το υπόλοιπο μάγμα εμπλουτίζεται σε στοιχεία που είναι πιο συμβατά με το υπόλοιπο τήγμα. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως κλασματική κρυστάλλωση. Τα μεταλλεύματα μπορούν να σχηματιστούν μέσω κλασματικής κρυστάλλωσης όταν ορισμένα στοιχεία ή ορυκτά συγκεντρώνονται στο στερεοποιούμενο μάγμα και τελικά σχηματίζουν οικονομικά βιώσιμα κοιτάσματα ορυκτών.
  2. Μη αναμίξιμα: Ορισμένα μάγματα μπορούν να διαχωριστούν σε μη αναμίξιμες φάσεις λόγω διαφορών στην πυκνότητα και τη χημική συγγένεια. Για παράδειγμα, τα θειούχα ορυκτά είναι πιο πυκνά από το περιβάλλον μάγμα και μπορούν να διαχωριστούν και να βυθιστούν στον πυθμένα του θαλάμου μάγματος κατά την κρυστάλλωση, σχηματίζοντας ένα πυκνό στρώμα θειούχου γνωστό ως συσσώρευση. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται μη αναμίξιμο και μπορεί να οδηγήσει στο σχηματισμό πλούσιου σε σουλφίδια κοιτάσματα μεταλλεύματος, όπως κοιτάσματα ομάδας στοιχείων νικελίου-χαλκού-πλατίνας (Ni-Cu-PGE).
  3. Πηγματική Διαφοροποίηση: Οι πηγματίτες είναι εξαιρετικά χονδρόκοκκα πυριγενή πετρώματα που σχηματίζονται από τα τελικά στάδια της κρυστάλλωσης του μάγματος. Είναι γνωστά για την εξαιρετική ορυκτολογική τους ποικιλομορφία και μπορούν να περιέχουν σπάνια και οικονομικά πολύτιμα ορυκτά, συμπεριλαμβανομένων μεταλλευμάτων. Οι πηγματίτες μπορούν να σχηματιστούν μέσω μαγματικής διαφοροποίησης, όπου το υπολειμματικό μάγμα εμπλουτίζεται σε ορισμένα στοιχεία ή ορυκτά, οδηγώντας στο σχηματισμό ορυκτών πηγματιτικών μεταλλευμάτων, όπως ορυκτά που περιέχουν λίθιο (π. bastnäsite).
  4. Υδροθερμικές διεργασίες: Ο μαγματικός διαχωρισμός μπορεί επίσης να οδηγήσει στον σχηματισμό ορυκτών μεταλλευμάτων μέσω υδροθερμικών διεργασιών. Καθώς το μάγμα ψύχεται και κρυσταλλώνεται, υδροθερμικά υγρά πλούσια σε στοιχεία και μέταλλα μπορούν να απελευθερωθούν από το κρυσταλλοποιούμενο μάγμα και αυτά τα υγρά μπορούν να μεταναστεύσουν μέσω καταγμάτων και σφάλματα στα γύρω πετρώματα, εναποθέτοντας μεταλλεύματα στη διαδικασία. Αυτό μπορεί να οδηγήσει στον σχηματισμό υδροθερμικών κοιτασμάτων μεταλλεύματος που σχετίζονται με μαγματική δραστηριότητα, όπως κοιτάσματα χαλκού πορφυρίτη και επιθερμικά χρυσοι καταθέσεις.

Ο σχηματισμός μεταλλευμάτων μέσω μαγματικού διαχωρισμού είναι μια πολύπλοκη διαδικασία που εξαρτάται από διάφορους παράγοντες, συμπεριλαμβανομένης της σύνθεσης του μάγματος, των συνθηκών θερμοκρασίας και πίεσης και της παρουσίας κατάλληλων πετρωμάτων ξενιστή. Η κατανόηση των μηχανισμών μαγματικού διαχωρισμού και των σχετικών διεργασιών ανοργανοποίησης μεταλλεύματος είναι σημαντική για την εξερεύνηση και την εκμετάλλευση κοιτασμάτων ορυκτών, καθώς μπορεί να παρέχει πληροφορίες για την κατανομή και τα χαρακτηριστικά των ορυκτών μεταλλευμάτων σε πυριγενή πετρώματα.

Υψηλής ποιότητας μετάλλευμα χρυσού από το ορυχείο του Χάρβαρντ, Τζέιμσταουν, Καλιφόρνια, μια φαρδιά φλέβα χρυσού χαλαζία στο Mother Lode της Καλιφόρνια. Το δείγμα έχει πλάτος 3.2 cm (1.3 in).

Παραδείγματα μαγματικών κοιτασμάτων

Υπάρχουν πολλά παραδείγματα μαγματικών κοιτασμάτων μεταλλεύματος που σχηματίζονται μέσω μαγματικού διαχωρισμού και σχετικών διεργασιών. Μερικά κοινά παραδείγματα περιλαμβάνουν:

  1. Σύμπλεγμα Bushveld, Νότια Αφρική: Πρόκειται για μια μεγάλη πολυεπίπεδη μαφική έως υπερμαφική πυριγενή εισβολή που περιέχει σημαντικές αποθέσεις στοιχείων της ομάδας πλατίνας (PGEs) όπως η πλατίνα, το παλλάδιο και το ρόδιο, καθώς και άλλα ορυκτά όπως το χρώμιο και το βανάδιο. Το σύμπλεγμα Bushveld είναι μια από τις πιο σημαντικές πηγές PGE στον κόσμο, οι οποίες χρησιμοποιούνται σε διάφορες βιομηχανικές εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένων των καταλυτών, των ηλεκτρονικών και των κοσμημάτων.
  2. Norilsk-Talnakh, Ρωσία: Πρόκειται για ένα σημαντικό μαγματικό κοίτασμα θειούχου που βρίσκεται στη Σιβηρία της Ρωσίας, γνωστό για τα τεράστια κοιτάσματα νικελίου, χαλκού και στοιχείων της ομάδας της πλατίνας. Το κοίτασμα συνδέεται με μια μεγάλη πυριγενή διείσδυση και περιέχει σημαντικά αποθέματα αυτών των μετάλλων, καθιστώντας το ένα από τα μεγαλύτερα και πιο σημαντικά οικονομικά κοιτάσματα μαγματικού μεταλλεύματος στον κόσμο.
  3. Sudbury Basin, Καναδάς: Πρόκειται για ένα άλλο γνωστό κοίτασμα μαγματικού σουλφιδίου που βρίσκεται στο Οντάριο του Καναδά, γνωστό για τα σημαντικά του κοιτάσματα από στοιχεία της ομάδας νικελίου, χαλκού και πλατίνας. Η λεκάνη του Sudbury είναι ένας αρχαίος κρατήρας πρόσκρουσης που φιλοξενεί έναν μοναδικό τύπο κοιτάσματος μεταλλεύματος που σχηματίζεται μέσω της αλληλεπίδρασης του τήγματος που δημιουργείται από κρούση με προϋπάρχοντα πετρώματα. Είναι ένα από τα μεγαλύτερα και παλαιότερα γνωστά κοιτάσματα μαγματικού μεταλλεύματος που σχετίζονται με κρούσεις.
  4. Great Dyke, Ζιμπάμπουε: Πρόκειται για μια μεγάλη πολυεπίπεδη μαφική-υπερμαφική πυριγενή εισβολή στη Ζιμπάμπουε που φιλοξενεί σημαντικά κοιτάσματα χρωμίου, στοιχεία ομάδας πλατίνας και άλλα ορυκτά. Το Great Dyke είναι ένα από τα μεγαλύτερα αποθέματα PGE στον κόσμο και είναι μια σημαντική πηγή αυτών των μετάλλων.
  5. Stillwater Complex, Ηνωμένες Πολιτείες: Πρόκειται για μια πολυεπίπεδη μαφική-υπερμαφική πυριγενή εισβολή που βρίσκεται στη Μοντάνα των Η.Π.Α., γνωστή για τις καταθέσεις της από στοιχεία της ομάδας πλατίνας, το χρώμιο και άλλα ορυκτά. Το σύμπλεγμα Stillwater είναι μια από τις λίγες πηγές PGEs στις Ηνωμένες Πολιτείες και υπήρξε σημαντική πηγή αυτών των μετάλλων για βιομηχανικούς και οικονομικούς σκοπούς.
  6. Jinchuan, Κίνα: Πρόκειται για ένα μεγάλο μαγματικό κοίτασμα θειούχου που βρίσκεται στη βορειοδυτική Κίνα, γνωστό για τα σημαντικά κοιτάσματα νικελίου και χαλκού. Το κοίτασμα Jinchuan είναι ένα από τα μεγαλύτερα κοιτάσματα θειούχου νικελίου-χαλκού στον κόσμο και υπήρξε σημαντική πηγή αυτών των μετάλλων για την ταχέως αναπτυσσόμενη οικονομία της Κίνας.

Αυτά είναι μερικά μόνο παραδείγματα κοιτασμάτων μαγματικών μεταλλευμάτων που εμφανίζονται παγκοσμίως και είναι οικονομικά σημαντικά λόγω των άφθονων αποθεμάτων πολύτιμων ορυκτών τους. Τα κοιτάσματα μαγματικού μεταλλεύματος μπορούν να βρεθούν σε διάφορα γεωλογικά περιβάλλοντα και μπορούν να φιλοξενήσουν ένα ευρύ φάσμα οικονομικά σημαντικών ορυκτών, καθιστώντας τα κρίσιμες πηγές ορυκτών πόρων για την παγκόσμια οικονομία.