Υδροθερμικές αποθέσεις

Υδροθερμικοί καταθέσεις are αποθέματα ορυκτών που σχηματίζονται από την κατακρήμνιση των ορυκτά διαλυμένο σε ζεστό νερό που κυκλοφορεί μέσα βράχους. Υδροθερμικά υγρά είναι συνήθως καυτά, υψηλά ανοργανοποιημένα υδατικά διαλύματα που δημιουργούνται από την αλληλεπίδραση των υπόγειων υδάτων με τις βαθιές πηγές θερμότητας. Τα υγρά συχνά οδηγούνται από ηφαιστειακή δραστηριότητα, όπως μαγματικές εισβολές ή ηφαιστειακές οπές. Καθώς κυκλοφορούν μέσω των πετρωμάτων ξενιστή, τα υδροθερμικά υγρά μπορούν να διαλυθούν και να μεταφέρουν μια μεγάλη ποικιλία ορυκτών. Όταν αυτά τα υγρά κρυώσουν και τα μέταλλα που περιέχουν υπερκορεσθούν, μπορούν να καθιζάνουν έξω από το διάλυμα και να σχηματίσουν κοιτάσματα ορυκτών.

Οι υδροθερμικές αποθέσεις μπορούν να σχηματιστούν σε μια ποικιλία γεωλογικών πλαισίων, συμπεριλαμβανομένων των φλεβών, των βρακών και των σωμάτων αντικατάστασης. Μπορούν επίσης να εμφανιστούν σε μια σειρά διαφορετικών πετρωμάτων ξενιστών, συμπεριλαμβανομένων των πυριγενών, μεταμορφωμένων και ιζηματογενή πετρώματα. Ο τύπος και η κατανομή των ορυκτών που βρίσκονται στα υδροθερμικά κοιτάσματα εξαρτάται από τη σύνθεση των υδροθερμικών ρευστών, τις συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης υπό τις οποίες κυκλοφορούσαν τα υγρά και τη φύση των πετρωμάτων ξενιστή.

Τύποι υδροθερμικών κοιτασμάτων

Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι υδροθερμικών κοιτασμάτων, αλλά μερικά από τα πιο σημαντικά είναι:

1. Καταθέσεις φλεβών: Πρόκειται για κοιτάσματα ορυκτών που εμφανίζονται σε ρωγμές ή ρωγμές σε πετρώματα. Σχηματίζονται όταν υδροθερμικά ρευστά κυκλοφορούν μέσα στα πετρώματα και εναποθέτουν ορυκτά στις ρωγμές. Οι φλεβικές εναποθέσεις είναι συχνά πλούσιες σε μέταλλα όπως π.χ χρυσοι, αργυροι, χαλκός, να οδηγήσει.
2. Skarn καταθέσεις: Τα Skarns είναι επαφή μεταμορφικά πετρώματα που σχηματίζονται όταν τα υδροθερμικά ρευστά έρχονται σε επαφή με ανθρακικά πετρώματα. Κοιτάσματα Skarn μπορεί να περιέχει ένα ευρύ φάσμα ορυκτών, συμπεριλαμβανομένου του χαλκού, ψευδάργυρος, σίδερο, να βολφράμιο.
3. Ανταλλακτικές καταθέσεις: Αυτά τα κοιτάσματα σχηματίζονται όταν τα υδροθερμικά ρευστά αντικαθιστούν τα ορυκτά στα πετρώματα με τα οποία έρχονται σε επαφή. Οι καταθέσεις αντικατάστασης συνδέονται συχνά με ασβεστόλιθος ή άλλα ανθρακικά πετρώματα και μπορεί να περιέχει μόλυβδο, ψευδάργυρο και χαλκό.
4. Ηφαιστειογενές ογκώδες σουλφίδιο καταθέσεις (VMS): Καταθέσεις VMS συνδέονται με την υποθαλάσσια ηφαιστειακή δραστηριότητα. Σχηματίζονται όταν ζεστά, πλούσια σε μέταλλα υδροθερμικά ρευστά αναμειγνύονται με κρύο θαλασσινό νερό και καθιζάνουν σουλφίδια μετάλλων. Τα κοιτάσματα VMS μπορεί να περιέχουν χαλκό, ψευδάργυρο, μόλυβδο, χρυσό και ασήμι.
5. Κοιτάσματα πορφυρίου: Τα κοιτάσματα πορφυρίτη είναι μεγάλα κοιτάσματα χαμηλής ποιότητας που συχνά συνδέονται με χαλκό και χρυσό. Σχηματίζονται όταν μεγάλοι όγκοι υδροθερμικών ρευστών κυκλοφορούν σε μια μεγάλη περιοχή πετρώματος, αλλοιώνοντας το πέτρωμα και εναποθέτοντας ορυκτά.
6. Επιθερμικές αποθέσεις: Τα επιθερμικά κοιτάσματα σχηματίζονται σε μικρά βάθη και συνήθως συνδέονται με ανοργανοποίηση υψηλής θείωσης ή χαμηλής θείωσης. Αυτά τα κοιτάσματα συνδέονται συχνά με ηφαιστειακά πετρώματα και μπορεί να περιέχουν χρυσό, ασήμι, χαλκό και άλλα μέταλλα.

Διαδικασίες σχηματισμού και ορυκτολογία

Οι υδροθερμικές αποθέσεις σχηματίζονται από καυτά, φορτωμένα με ορυκτά ρευστά που αποβάλλονται από τους θαλάμους μάγματος ή ρέουν μέσα από πετρώματα βαθιά στο φλοιό της Γης. Τα υγρά συνήθως θερμαίνονται από το μάγμα και βρίσκονται υπό υψηλή πίεση, η οποία τους επιτρέπει να διαλύουν και να μεταφέρουν μέταλλα και άλλα στοιχεία σε διάλυμα. Καθώς τα υγρά κινούνται μέσα στα πετρώματα, αντιδρούν μαζί τους και εναποθέτουν την περιεκτικότητά τους σε ορυκτά καθώς αλλάζουν η θερμοκρασία, η πίεση και οι χημικές συνθήκες.

Υπάρχουν διάφοροι τύποι υδροθερμικών κοιτασμάτων, όπως:

1. Καταθέσεις φλεβών: Σχηματίζονται από την εναπόθεση ορυκτών από υγρά που γεμίζουν ανοιχτά κατάγματα ή κοιλότητες σε πετρώματα. Τα ορυκτά μπορεί να σχηματίσουν μεγάλες, συνεχείς φλέβες ή μπορεί να είναι διάσπαρτα σε ένα δίκτυο μικρότερων φλεβών. Τα κοιτάσματα φλεβών είναι συχνά πλούσια σε πολύτιμα μέταλλα όπως ο χρυσός και το ασήμι, καθώς και σε βασικά μέταλλα όπως ο χαλκός και ο ψευδάργυρος.
2. Ανταλλακτικές καταθέσεις: Σχηματίζονται όταν η περιεκτικότητα σε ορυκτά ενός πετρώματος αντικαθίσταται από ορυκτά που εισάγονται από υδροθερμικά ρευστά. Αυτή η διαδικασία συμβαίνει όταν τα υγρά αντιδρούν χημικά με το βράχο, διαλύοντας ορισμένα ορυκτά και αντικαθιστώντας τα με άλλα. Τα αποθέματα αντικατάστασης βρίσκονται συχνά σε ασβεστόλιθο και άλλα ανθρακικά πετρώματα και μπορεί να είναι πλούσια σε μόλυβδο, ψευδάργυρο και άλλα μέταλλα.
3. Κοιτάσματα Skarn: Σχηματίζονται όταν τα υδροθερμικά υγρά αντιδρούν με ανθρακικά πετρώματα, προκαλώντας την ανάπτυξη μεταμορφωμένος βράχος που ονομάζεται skarn. Τα κοιτάσματα Skarn μπορεί να είναι πλούσια σε μια ποικιλία ορυκτών, όπως χαλκό, χρυσό, σίδηρο και βολφράμιο.
4. Κοιτάσματα πορφυρίου: Σχηματίζονται όταν μεγάλοι όγκοι υδροθερμικών ρευστών αλληλεπιδρούν με ένα μεγάλο, διεισδυτικό σώμα μάγματος βαθιά στον γήινο φλοιό. Τα υγρά απελευθερώνονται από το μάγμα και κινούνται μέσω των γύρω πετρωμάτων, εναποθέτοντας ορυκτά καθώς πηγαίνουν. Τα κοιτάσματα πορφυρίτη μπορεί να είναι πολύ μεγάλα και μπορεί να περιέχουν μεγάλη ποικιλία ορυκτών, όπως χαλκό, χρυσό και μολυβδαίνιο.
5. Ηφαιστειογενή μαζικά θειούχα κοιτάσματα (VMS).: Σχηματίζονται στον πυθμένα της θάλασσας από την αλληλεπίδραση ζεστών, πλούσιων σε μεταλλικά υγρά με κρύο θαλασσινό νερό. Τα υγρά συνήθως απελευθερώνονται υποβρύχια ηφαίστεια και περιέχουν υψηλές συγκεντρώσεις μετάλλων όπως ο χαλκός, ο ψευδάργυρος και ο μόλυβδος.

Η ορυκτολογία των υδροθερμικών κοιτασμάτων μπορεί να είναι αρκετά περίπλοκη και εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις ειδικές συνθήκες σχηματισμού του κοιτάσματος. Τα κοινά ορυκτά που βρίσκονται σε υδροθερμικά κοιτάσματα περιλαμβάνουν χαλαζίας, ασβεστίτης, σιδηροπυρίτης, χαλκοπυρίτης, γαληνίτης, σφαλερίτη, να βορνίτης, Μεταξύ άλλων.

Παραδείγματα αξιοσημείωτων υδροθερμικών κοιτασμάτων

Μερικά αξιοσημείωτα υδροθερμικά κοιτάσματα περιλαμβάνουν:

1. Επιθερμικά κοιτάσματα χρυσού: Αυτά τα κοιτάσματα σχηματίζονται σε μικρά βάθη (λιγότερο από 1 km) και συνήθως συνδέονται με πρόσφατη ηφαιστειακή δραστηριότητα. Παραδείγματα περιλαμβάνουν τις καταθέσεις στο Comstock Lode στη Νεβάδα των ΗΠΑ.
2. Κοιτάσματα χαλκού πορφυρίτη: Πρόκειται για μεγάλα κοιτάσματα χαλκού χαμηλής ποιότητας που συχνά συνδέονται με μεγάλα γρανίτης εισβολές. Παραδείγματα περιλαμβάνουν τα κοιτάσματα στο Bingham Canyon, Utah, ΗΠΑ.
3. Ογκώδη κοιτάσματα θειούχου: Αυτά τα κοιτάσματα σχηματίζονται στον πυθμένα της θάλασσας κοντά σε υδροθερμικές οπές και είναι συνήθως πλούσιες σε χαλκό, ψευδάργυρο, μόλυβδο και άλλα μέταλλα. Παραδείγματα περιλαμβάνουν τα κοιτάσματα στην Ιβηρική Ζώνη Πυρίτη στην Ισπανία και την Πορτογαλία.
4. Κιμπερλίτης σωλήνες: Πρόκειται για ηφαιστειογενείς σωλήνες που φέρνουν στην επιφάνεια πετρώματα που φέρουν διαμάντια. Παραδείγματα περιλαμβάνουν τα κοιτάσματα στο Premier Mine στη Νότια Αφρική, όπου παρήχθη το περίφημο Cullinan διαμάντι.
5. Κοιτάσματα οξειδίου του σιδήρου-χαλκού-χρυσού: Τα κοιτάσματα αυτά είναι υδροθερμικά μεγάλης κλίμακας μεταβολή και συστήματα ανοργανοποίησης που είναι πλούσια σε χαλκό, χρυσό και σίδηρο. Παραδείγματα περιλαμβάνουν τα κοιτάσματα στο Olympic Dam στην Αυστραλία και το ορυχείο Grasberg στην Ινδονησία.
6. τύπου Mississippi Valley κοιτάσματα μολύβδου-ψευδαργύρου: Αυτά τα κοιτάσματα σχηματίζονται από την κυκλοφορία άλμης πλούσιων σε μέταλλα σε ιζηματογενείς λεκάνες. Παραδείγματα περιλαμβάνουν τα κοιτάσματα στην περιοχή εξόρυξης Tri-State στις κεντρικές Ηνωμένες Πολιτείες.
7. Κοιτάσματα χρυσού τύπου Carlin: Τα κοιτάσματα αυτά χαρακτηρίζονται από την παρουσία διάχυτου χρυσού σε ιζηματογενή πετρώματα που έχουν αλλοιωθεί από υδροθερμικά ρευστά. Παραδείγματα περιλαμβάνουν τις καταθέσεις στο Carlin Trend στη Νεβάδα των ΗΠΑ.
8. Ιζηματογενείς εκπνευστικές αποθέσεις: Αυτές οι αποθέσεις σχηματίζονται από την εκκένωση ρευστών πλούσιων σε μέταλλα από αεραγωγούς του πυθμένα της θάλασσας σε ιζηματογενείς λεκάνες. Παραδείγματα περιλαμβάνουν τα κοιτάσματα στο ορυχείο του ποταμού McArthur στην Αυστραλία.
9. Κοιτάσματα που φιλοξενούνται στο Breccia: Αυτές οι αποθέσεις σχηματίζονται από τη διάσπαση και την αλλοίωση των υπαρχόντων πετρωμάτων από υδροθερμικά ρευστά. Παραδείγματα περιλαμβάνουν τις καταθέσεις στο Τουρκουάζ Ορυχείο Ridge στη Νεβάδα, ΗΠΑ.
10. Κοιτάσματα φλεβών: Τα κοιτάσματα αυτά σχηματίζονται από την εναπόθεση ορυκτών σε κατάγματα και σφάλματα σε βράχους. Παραδείγματα περιλαμβάνουν τα κοιτάσματα χρυσού στη λεκάνη του Witwatersrand στη Νότια Αφρική.

αναφορές

• Guilbert, JM, and CF Park Jr. (2007). Η Γεωλογία των Αποθέματα μεταλλευμάτων. Waveland Press.
• Heinrich, CA, and T. Pettke (επιμ.). (2012). Κοιτάσματα μεταλλεύματος και λοφία μανδύα. Springer-Verlag.
• Kusky, TM (2011). Παγκόσμια Γεωλογία: Μια Τεκτονική Ερμηνεία της Γεωλογίας της Γης. John Wiley & Sons.
• Marshak, S. (2015). Βασικά στοιχεία Γεωλογίας. WW Norton & Company.
• Skinner, BJ και SC Porter (επιμ.). (2016). Ο μανδύας της Γης: Σύνθεση, Δομή και Εξέλιξη. Cambridge University Press.
• Sverjensky, DA, EE Shock και HC Helgeson. (2014). Θερμοδυναμική και Κινητική Αλληλεπίδρασης Νερού-Βράχου. Springer-Verlag.
• Taylor, RP (επιμ.). (2010). Γεωλογία Κοιτασμάτων Βασικών Μετάλλων. Γεωλογική Εταιρεία του Λονδίνου.
• Vearncombe, JR και BJ Franklin (επιμ.). (1992). Οικονομική Γεωλογία 75ος επετειακός τόμος. Εκδοτική Εταιρεία Οικονομικής Γεωλογίας.