Рудообразование: Возвращение влияния флюидов
В последнем выпуске нашей продолжающейся серии о том, как планеты добывают руду – эти замечательные горные породы, богатые промышленными минералами, которые стоит добывать, – мы начали говорить о залежах гидротермальных флюидов. Гидротермальный флюид — это очень горячая, очень соленая, очень агрессивная вода, которая выделяется из магмы, когда она охлаждается под землей и под давлением.
Мы узнали, что если жидкость остается в магматическом очаге и способствует росту там крупных кристаллов, мы называем это отложением пегматита. Если она вытекает из трещин на поверхности породы, то образуются характерные жилы орогенного месторождения. Что, если жидкость выйдет из магматического очага, но не найдет никаких трещин?
Возможно, окружающая порода слегка проницаема для воды, и гидротермальный флюид может пробиться сквозь нее, разъедая основную породу и обогащая ее новыми металлами. Такое может случиться! Мы называем это порфировым месторождением, особенно в магматических породах. Нет ничего удивительного в том, что гидротермальный флюид обнаружил магматическую породу: в конце концов, этот флюид вулканического происхождения, как и магматические породы. (Это определение термина «магматический»: горная порода вулканического происхождения. ) Магматические породы, такие как гранит, как правило, не обладают высокой химической активностью, поэтому жидкость может диффундировать через них в относительно неизменном виде. Однако магматические породы — не единственный вариант. Если гидротермальный флюид попадает в карбонаты, что ж, я уже упоминал, что он кислый, верно? Кислота и карбонаты не дружат, поэтому происходит всевозможная химия, так что геологи дают получившемуся метаморфическому образованию особое название — скарн. Хотя скарны схожи по происхождению, их часто относят к другому типу отложений, поэтому мы поговорим о более простом случае — диффузии через нереактивные породы, прежде чем вернемся к породам, которые напоминают злодеев из фэнтези 80-х. (Остерегайтесь лорда Скарна!)
Порфир: Рожденный Пурпуром
Что касается рудных месторождений, то люди начали разрабатывать порфировые залежи сравнительно недавно. Можно добывать довольно много металлов, но шахта, разрабатывающая порфировое месторождение, почти наверняка занимается добычей меди, чтобы удовлетворить ненасытный аппетит промышленной машины к красному металлу. Как правило, к ним примешивается золото, и не сомневайтесь, оно не останется в земле, но это в первую очередь медные рудники. Действительно, золото, а также свинец, цинк, серебро и молибден, которые также могут присутствовать, слишком сильно перемешаны с медью, чтобы их можно было оставить в покое, даже если бы вы захотели. Медь также очень распространена; эти руды низкого качества, и ее концентрацию лучше измерять в миллионных долях, чем в процентах. Это следствие того, что гидротермальный флюид распространяется по породе, а не концентрирует содержащиеся в нем металлы в небольших прожилках. Шахта Морчини в Аризоне типична для порфировых месторождений: большие грузовики в еще большей яме. Стефани Солсбери (Stephanie Salisbury), CC BY 2. 0
Именно низкое содержание порфира в руде объясняет, почему до недавнего времени никто не удосуживался называть порфировые месторождения рудой: без взрывчатых веществ и землеройной техники, работающей на электричестве, экономика не имеет смысла. Шахты на порфировых месторождениях, как правило, выглядят так, как показано на рисунке: огромные открытые карьеры с таким же огромным оборудованием. Пурпурный порфир, называемый «Императорским», был очень востребован во дворце или на одежде богини (в данном случае Минервы), но технически не считался рудой в древнем мире. Деннис Г. Джарвис, CC BY-SA 2. 0
Это не значит, что эти месторождения были совершенно неизвестны; камень, давший им название, порфир, добывался еще в древности. Разница между добычей полезных ископаемых и разработкой карьеров в этом контексте заключается в том, что когда вы добываете руду, вы собираетесь переработать ее во что-то другое; когда вы добываете горную породу, вы собираетесь использовать ее как есть. Таким образом, операция по извлечению гранита из земли и разделке его на плиты для столешниц — это карьер; если его измельчить и начать использовать химию для извлечения лития, то это шахта. Добывать порфир для получения золота или меди с помощью мускульной силы — безумие; брать красивый фиолетовый камень под названием “императорский порфир» для украшения дворца — нет. Действительно, родильные покои в Императорском дворце в Константинополе были обнесены стенами из пурпурного порфира. Дворец и Порфира, как его называли, давно исчезли, но отголосок этого слова сохранился в английской фразе “рожденный в пурпуре”. Родиться в пурпурной комнате означало обрести власть, богатство и привилегии, именно так мы используем это выражение сегодня. Тем не менее, несмотря на все это могущество, Римская империя не могла надеяться на то, что порфир сможет что-то сделать, кроме как использовать его в качестве обоев или в скульптуре. Металлы были слишком разбросаны, поэтому это была не руда.
Есть неплохой шанс, что мы сможем найти залежи порфира на других планетах, в частности на Марсе, но поскольку будут доступны и другие типы залежей с более концентрированными рудами, маловероятно, что они будут добываться в течение длительного времени. очень долгое время. Как и на Земле, простая экономика требует, чтобы все потенциальные поселенцы “облагораживали” планету, то есть в первую очередь брали материалы более высокого качества. Если бы здесь все еще были большие запасы самородной меди, никто бы не строил стотонные грузовики для добычи порфира. Такие большие машины делают не для развлечения. Caterpillar 797 может перевозить 362 тонны низкосортной руды за один раз, и у императора Константина не было ничего подобного. Лечхабмед, CC-BY-4. 0
Скарн: Некрасивое название, красивые скалы
Скарны могут выглядеть так же красиво, как и не звучать. Этот образец состоит из голубого кальцита, зеленого авгерита и оранжевых гранатов и, скорее всего, попадет в музей, чем на мельницу.. Сим Сеппс, CC-BY-3. 0.
Дополнительные химические компоненты, используемые для создания скарновых отложений, делают их совершенно другими; в них можно найти приличные концентрации таких веществ, как олово, вольфрам, марганец, медь, золото, цинк, свинец, никель, молибден и железо. Очевидно, это название происходит от того, как называли пустую породу на старом шведском железном руднике. Интересный химический состав – помните: кислотная жидкость встречается с основной карбонатной породой — также делает скарновые отложения отличным местом для поиска некоторых драгоценных камней, таких как гранат, турмалин, топаз, берилл и даже корунд — так минералоги называют изумруды и сапфиры. Точно так же, как кварц бывает разных цветов, в зависимости от того, какие микроэлементы присутствуют в его составе, основной кристалл SiO2, корунд или Al2O3 также могут окрашиваться в разные цвета. Например, рубины имеют красный цвет из-за загрязнения хромом.
Вот что происходит, когда гидротермальный флюид высвобождается и просачивается сквозь основную породу. Что, если он полностью отделится от основной породы? Ну, на земле, которая является гейзерной, и я не знаю о каких-либо рудных месторождениях, образованных непосредственно гейзерами. (Ассоциируется с «да», но формируется «Нет». ) Под водой все по-другому: струя горячей воды, поднимающаяся в океан снизу, известна какизвестен как “черный курильщик”, и этот черный дым интересен с минералогической точки зрения.
ВМС: Когда Элвин отправляется на разведку, он открывает месторождение руды. Кто знал, что Элвин был старателем? NOAA, через Викимедиа.
Горячая вода, попадающая в холодную морскую воду, приводит к тому, что все, что было счастливо растворено в жидкости, перестает быть счастливым и перестает растворяться. В краткосрочной перспективе это приводит к появлению восхитительно жутких экосистем, лишенных света, которые наслаждаются химическим потенциалом сульфидов в воде вокруг «Черного курильщика». В долгосрочной перспективе – очень, очень долгосрочной, то есть в течение длительного геологического времени – частицы сульфидов, содержащиеся в основном в “дыме”, оседают в местных отложениях, образуя “вулканогенные массивные сульфидные отложения”, более известные под аббревиатурой VMS. (Я всегда путаю букву “V” с «вентилируемым», что на самом деле удобно, поскольку не дает мне запутаться в образовавшихся в результате наводнения базальтовых отложениях сульфидных расплавов, таких как Норильск. )
Строго говоря, красивая картинка черной курильни, извергающей дым с частицами сульфидов, необязательна. : смешивание холодной морской воды с гидротермальными флюидами может происходить полностью под землей, и будут происходить те же реакции. В любом случае, вы можете предположить, что такого рода месторождения будут ограничены водными мирами, такими как Земля, Европа и другие ледяные спутники, или, возможно, просто Марсом.
Большая проблема с месторождениями VMS заключается в том, что, как правило, мы не хотим проводить крупные операции по добыче полезных ископаемых на морское дно, и все же они требуют, чтобы океан ушел. Это может произойти из-за изменения уровня моря или поднятия горных пород на определенную высоту над уровнем моря. Так будет происходить не всегда, поэтому есть предположение, что большинство месторождений VMS будут находиться под водой, и это может стать новым рубежом в добыче полезных ископаемых. Когда-нибудь эта идея заслуживает отдельной статьи, но пока что, что бы хотели найти эти гипотетические подводные шахтеры?Реальгар — один из многих привлекательных сульфидных минералов. Он похож на леденец. но его не хочется лизать. Роб Лавински, iRocks. com — CC BY-SA 3. 0
Ну, предположительно, те же сульфидные руды, которые мы находим в наземных месторождениях VMS. Крупнейшими игроками являются месторождения железа, меди, серебра, цинка и свинца – на месторождения VMS приходится значительная доля мирового производства руд этих металлов, а также целого ряда других. Руды кобальта, олова, бария, селена, марганца, кадмия, индия, висмута, теллура, галлия и германия добываются на месторождениях VMS (часто совместно с крупными игроками), не говоря уже о сере, которая составляет половину или более всех сульфидных минералов. (Для тех, кто проспал урок химии, напомню, что сульфид — это молекула, в которой есть буква S. Мой любимый сульфидный минерал — реальгар, который имеет химическую формулу сульфида мышьяка: AsS. У некоторых людей есть духовные животные; реальгар — мой духовный минерал. )
В отличие от залежей порфира, залежи ВМС достаточно богаты, их разрабатывали с незапамятных времен. Рудное тело, которое выделяет Рио-Тинто в Испании, относится к месторождению VMS, и рудники там были построены задолго до появления письменных свидетельств о его истории. Хотя, по иронии судьбы, корпорация Рио-Тинто больше не управляет этим месторождением, на нем по сей день работает медный рудник, а также другие рудники в близлежащих рудных телах.
SedEX не является судоходной компанией
Серебряно-свинцово-цинковая руда с месторождения Седекс на руднике Салливан в Британской Колумбии. Вам, вероятно, тоже не стоит облизывать этот образец.
Джеймс Сент-Джон, CC BY 2. 0
С отложениями VMS тесно связаны так называемые формации типа Седекс и долины Миссисипи, хотя ни одна из них и близко не соответствует экономической значимости VMS. SedEX расшифровывается как осадочные отложения, и эти отложения представляют собой мелкозернистые и часто относительно низкокачественные свинцово-цинковые сульфидные отложения, обнаруживаемые в осадочных породах. Также могут присутствовать экономически выгодные концентрации серебра, меди и вольфрама. Как и залежи VMS, они образуются на морском дне, но в отличие от залежей VMS, которые залегают в магматических породах, залежи SedEX залегают – как вы уже догадались – в осадочных породах. Для образования Седекса требуется, чтобы теплый гидротермальный флюид просачивался сквозь осадочные породы и встречался с холодной морской водой. Поскольку мировой океан почти полностью покрыт базальтовой океанической корой, то есть магматическими породами, залежи седекса встречаются не так часто. Вполне возможно, что они могут встречаться на Марсе, хотя я бы не рискнул предполагать, существуют ли какие-либо осадочные породы подо льдом Европы или других ледяных лун, так что Марс и Земля могут подойти для SedEX.
Моя великая мисс?
Месторождения типа долины Миссисипи (MVT) — это последнее подводное месторождение руды, которое мы рассмотрим, и последнее в семействе гидротермальных. Пусть название не вводит вас в заблуждение: они не имеют ничего общего с реками. Так уж случилось, что долина Миссисипи когда-то была обширным мелководным внутренним морем, окруженным карбонатными породами. В некоторых частях этой долины карбонатные породы встретились с низкотемпературным гидротермальным флюидом, который при охлаждении морской водой оставил после себя сульфидные минералы. Иногда для получения необходимой серы могут быть задействованы органические вещества, гниющие на мелководном морском дне, или углеводороды, находящиеся под ним, поскольку холодная (ниже 150 °C/300 ° F) жидкость может быть не способна сама по себе переносить достаточное количество серы.
Опять же, эти отложения в основном представляют собой свинец. - дело в цинке, но иногда в нем также присутствуют сульфиды железа. Иногда встречаются только сульфиды железа, но на современном рынке добыча таких пиритов считается нецелесообразной. С другой стороны, сульфиды цинка, содержащиеся в карбонатах, являются основным мировым источником этого металла. Учитывая, что они встречаются по всему миру, а не только вдоль берегов “Могучей Мисс”, эти месторождения также известны как “свинцово-цинковые залежи, содержащие карбонаты”, но, на мой взгляд, это слишком точное описание. Учитывая, что в их образовании участвует органическое вещество, а также малочисленность неглубоких морей с карбонатным дном в других частях Солнечной системы, залежи MVT, вероятно, являются геологической находкой исключительно для Земли.
Вы можете найти MVT по всему земному шару, но, вероятно, только на этом земном шаре, по крайней мере, в нашей солнечной системе. система.
А геология, если вдуматься, немного похожа на систему гатча. Вы можете примерно знать, в каких породах залегает тот или иной вид руды, но пока вы не проведете вытяжку или бурение керна, в зависимости от обстоятельств, вы никогда не знаете, что получите. Хотя это последняя статья, посвященная гидротермальным рудным месторождениям, остается еще одно семейство процессов рудообразования – четвертичные процессы, которые происходят на поверхности и продолжаются по сей день. Может, вам понравится, а может, и нет; это тоже немного похоже на гатчу. В любом случае, это то, о чем мы собираемся рассказать в последней работе серии. Оставайтесь с нами.
<п>и nbsp;
<п>и nbsp;
<п>и nbsp;
Другие новости: