Depósito mineral hidrotérmico - Hydrothermal mineral deposit

Os depósitos minerais hidrotérmicos são acúmulos de minerais valiosos que se formaram a partir das águas quentes que circulam na crosta terrestre por meio de fraturas. Eles finalmente criar metálicas fluidos ricas em concentrado em um volume seleccionado de rocha, os quais tornar-se supersaturadas e depois precipitado minerais de minério. Em algumas ocorrências, os minerais podem ser extraídos com lucro pela mineração. A descoberta de depósitos minerais consome tempo e recursos consideráveis ​​e apenas cerca de um em cada mil prospectos explorados pelas empresas acabam se transformando em uma mina. Um depósito mineral é qualquer concentração geologicamente significativa de uma rocha ou mineral economicamente útil presente em uma área especificada. A presença de um depósito mineral conhecido, mas inexplorado, implica na falta de evidências de extração lucrativa.

Os depósitos minerais hidrotérmicos são divididos em seis subcategorias principais: pórfiro , skarn , sulfeto maciço vulcanogênico (VMS), exalativo sedimentar (SEDEX) e depósitos epitérmicos e do tipo Vale do Mississippi (MVT). Cada depósito mineral hidrotérmico tem diferentes estruturas, idades, tamanhos, graus, formação geológica, características e, o mais importante, valor distintos. Seus nomes derivam de sua formação, localização geográfica ou características distintivas.

Geralmente, depósitos minerais do tipo pórfiro se formam em sistemas de circulação de fluido hidrotérmico desenvolvidos em torno de câmaras de magma félsico a intermediárias e / ou plútons de resfriamento . No entanto, eles não precipitaram diretamente do magma. Já um depósito skarn é uma assembléia de minerais de minério e calcossilicato , formada pela substituição metassomática de rochas carbonáticas na auréola de contato de um plúton. Os depósitos volcanogênicos maciços de sulfeto se formam quando o magma máfico em profundidade (talvez alguns quilômetros abaixo da superfície), atua como uma fonte de calor, causando a circulação convectiva da água do mar através da crosta oceânica . O fluido hidrotérmico lixivia metais à medida que desce e precipita minerais à medida que sobe. Os depósitos exalativos sedimentares, também chamados de depósitos sedex, são depósitos de sulfeto de chumbo-zinco formados em bacias sedimentares intracratônicas pela ventilação submarina de fluidos hidrotermais. Esses depósitos são normalmente hospedados em xisto . Os depósitos epitérmicos hidrotermais consistem em veios geológicos ou grupos de veios geológicos bem espaçados. Finalmente, o tipo do Vale do Mississippi (MVT) é hospedado em calcário ou dolomita que foi depositado em um ambiente marinho raso em um ambiente intraplaca tectonicamente estável. Como esperado em tal ambiente, rochas vulcânicas , dobramentos e metamorfismo regional estão ausentes como regra geral. Os depósitos de MVT geralmente ficam próximos aos evaporitos .

Fundo

Um depósito de minério é o volume de rocha que pode ser extraído com lucro. Portanto, existem muitas variantes que podem definir se um depósito mineral é lucrativo ou não, como preço, tonelagem ou localização. As commodities minerais podem ser classificadas como metais ou não metais. Os metais referem-se a elementos da tabela periódica que incluem metais básicos , ferrosos , fissionáveis menores e metais preciosos . Por outro lado, os não metais referem - se a minerais industriais como gesso , diamantes, petróleo, carvão e agregados . Os depósitos hidrotérmicos de minerais economicamente valiosos e recuperáveis ​​são geralmente considerados escassos, o que significa que esses depósitos são muito pequenos em relação à área total da superfície terrestre.

Cada um desses tipos de depósito é geralmente considerado como representando um grupo distinto de depósitos com características comuns e em um contexto geodinâmico quadridimensional semelhante. A formação de depósitos de um tipo particular pode variar no tempo e localização, mas diferentes tipos de depósito também podem se formar de forma síncrona, mas separados espacialmente dentro do mesmo orógeno amplo.

Os depósitos minerais hidrotérmicos desempenham um papel fundamental em quase todas as atividades industriais modernas.

Segundo alguns autores, as soluções hidrotérmicas podem ter quatro origens, embora qualquer volume único de solução hidrotérmica seja comumente uma mistura de dois ou mais tipos:

1. Fluido deutérico derivado de magma em um estágio avançado de cristalização
2. Fluido metamórfico derivado da remoção progressiva de fluidos hidrotérmicos durante o metamorfismo regional
3. Água meteórica descendo da superfície
4. Fluido formado pela desgaseificação do núcleo? e manto
5. Salmouras basinais também são consideradas como uma possível fonte de fluidos hidrotérmicos. Os fluidos são considerados água connate expelida de sedimentos com compactações e forças tectônicas.

Os minerais de minério podem se formar ao mesmo tempo e a partir dos mesmos processos que a rocha hospedeira, também denominada como singenética , eles podem se formar ligeiramente após a formação da rocha hospedeira, talvez durante o intemperismo ou compactação, também denominado como diagenético , ou podem se formar muito mais tarde do que a rocha hospedeira ou epigenética. A rocha hospedeira é a rocha que circunda o depósito de minério.

Depósitos de minério de pórfiro

Seção transversal hipotética de um vulcão em arco de ilha mostrando intrusões colocadas no centro do vulcão. Durante o desenvolvimento do minério do tipo pórfiro, uma ou mais intrusões teriam gerado uma fase de fluido hidrotérmico separada e / ou agido como uma fonte de calor para conduzir a convecção de águas meteóricas (veja as setas vermelhas).

Os depósitos de pórfiro respondem pela maior parte da produção mundial de cobre e molibdênio , 60 e 95 por cento de seu suprimento, respectivamente.

Depósitos de minério do tipo pórfiro se formam em sistemas de circulação de fluido hidrotérmico desenvolvidos acima e ao redor de câmaras félsicas subvulcânicas a intermediárias de magma e / ou plútons de resfriamento . O minério está temporal e geneticamente relacionado às intrusões, mas não precipitou diretamente do magma.

Formação

Os depósitos minerais de pórfiro são formados quando duas placas tectônicas colidem em uma zona de subducção avançada e , em seguida, resfriam reagindo com as rochas existentes e, finalmente, formando um depósito de cobre. O nível de deslocamento é geralmente raso, a menos de dois quilômetros abaixo da superfície em uma área vulcânica ativa.

Um exemplo de um depósito de pórfiro de ilha de arco típico é descrito a seguir:

1. A formação começa durante o início do vulcanismo no fundo do mar acima de uma zona de subducção em uma zona de colisão oceânico-oceânica
2. Então, à medida que o magma se cristaliza , os voláteis, como água, dióxido de carbono e dióxido de enxofre, aumentam de concentração na fase líquida do magma.
3. Eventualmente, em um estágio muito tardio de cristalização , a concentração de voláteis torna-se tão grande que uma fase de fluido hidrotérmico separada é separada do magma de silicato.
4. Conforme a quantidade de fluido hidrotérmico aumenta, a pressão de vapor aumenta.
5. Em algum ponto, a pressão de vapor excede a força das rochas do telhado sobrejacentes e uma explosão vulcânica ocorre fraturando a rocha sobrejacente.
6. A redução repentina na pressão de confinamento sobre o magma restante leva à ebulição vigorosa instantânea do magma à medida que mais e mais voláteis se separam.
7. Consequentemente, o fechamento das fraturas nas rochas do telhado por precipitação de minerais permite que a pressão de confinamento aumente mais uma vez.
8. Com o passar do tempo, magmas cada vez mais félsicos sobem para o centro do vulcão. Alguns desses magmas posteriores provavelmente irromperam na superfície, formando novas camadas de rochas vulcânicas que mais tarde serão removidas pela erosão.

Finalmente, a atividade vulcânica cessou e a erosão removeu as porções superiores do vulcão e expôs as rochas intrusivas e a mineralização de estoques que costumavam ficar dentro dele.

Características de pórfiro

Skarn Mineral Deposits

Formação Skarn - três estágios principais desta formação de depósito de minério mineral

Os depósitos minerais de Skarn tendem a ser pequenos em tamanho, mas altos em qualidade mineral. Portanto, é um equilíbrio e um desafio encontrar um corpo de minério skarn lucrativo.

Geologicamente falando, um depósito skarn é uma assembléia de minerais de minério e cálcio-silicato, formada pela substituição metassomática de rochas carbonáticas na auréola de contato de um plúton. Os minerais calcossilicatos típicos são granada , epidoto, piroxênio , clorita, anfibólio e quartzo - os minerais magnesianos dominam se a dolomita for substituída, enquanto os minerais cálcicos dominam onde o calcário é substituído.

Os depósitos de Skarn são de interesse econômico, pois são a fonte de numerosos metais e também de minerais de aplicação industrial.

Formação

A formação de Skarn, conforme ilustrado na figura à direita, pode ser explicada em três etapas:

1. Intrusão de um corpo de magma félsico a intermediário rico em voláteis. Metamorfismo de contato e metassomatismo menor, formação de skarn, ocorre em locais favoráveis.
2. Cristalização contínua do magma e liberação generalizada de voláteis como um fluido hidrotérmico que causa a formação de skarn generalizada e brechação localizada.
3. Caracteriza-se por temperaturas decrescentes e atividade hidrotérmica, durante as quais ocorre deposição de sulfeto nas veias e é comum a alteração retrógrada.

Há uma associação espacial muito próxima com o granito, o skarn ocorre apenas dentro do mármore, que é conhecido por ser um tipo de rocha muito reativa, e o skarn tem uma composição química diferente de qualquer tipo conhecido de rocha ígnea ou sedimentar. Além disso, várias estruturas, tais como flexões nos leitos de hornfels de contato ou impermeáveis, afetaram a distribuição e o grau de minério das zonas skarn.

Características de Skarn

Depósitos de veias hidrotérmicas epitérmicas

Soluções hidrotérmicas ascendentes ricas em ouro, enxofre e metais foram canalizadas para cima ao longo das principais fraturas e zonas de falha. O fluido que chegou à superfície teria vazado como fontes termais e gêiseres. A erosão localizada através da lâmina de empuxo criou janelas nas rochas subjacentes contendo minério. Adaptado de Edwards e Atkinson (1985).

Os depósitos de minério de veios hidrotermais consistem em veios discretos ou grupos de veios bem espaçados. Acredita-se que as veias sejam precipitadas por soluções hidrotérmicas que viajam ao longo de descontinuidades em uma massa rochosa. São comumente de origem epitérmica, ou seja, se formam em níveis crustais relativamente altos e em temperaturas moderadas a baixas. Eles são epigenéticos, pois se formam após as rochas do hospedeiro.

Formação

Os depósitos de veias hidrotérmicas se enquadram em três categorias principais:

1. Associação de plúton félsico - muitas veias estão espacialmente associadas a plútons félsicos, presumivelmente porque um plúton é uma fonte de fluidos deutéricos.
2. Associação de rochas vulcânicas máficas - muitos veios e pacotes de veios ocorrem dentro de sequências vulcânicas máficas, como os cinturões de pedras verdes do Escudo Canadense.
3. A associação metassedimentar.

Existem duas possibilidades principais para a origem do minério, ambas hidrotérmicas:

Uma possibilidade, o surgimento de um pequeno corpo de magma félsico pode ter levado a:

• Liberação de fluido hidrotérmico deutérico, ou
• A criação de um sistema convectivo meteórico de água impulsionado pelo pluton quente.

Elementos foram lixiviados das porções já solidificadas do pluton. Os fluidos teriam migrado para cima e para fora, seguindo fraturas na parte solidificada do plúton de granito, precipitando minerais de minério em veios e alterando as paredes rochosas.

A outra possibilidade, um evento regional de cisalhamento desenvolvido na crosta. O cisalhamento ocorre em temperaturas da ordem de 300–400 ° C. Assim, o evento de cisalhamento pode ter sido acompanhado pela geração e movimentação de fluido hidrotérmico à medida que a crosta foi submetida à desvolatilização progressiva. Esse fluido pode ter lixiviado os elementos de minério de uma parte do plúton de granito e os reprecipitado em veios em outra parte do mesmo plúton, concentrando-os efetivamente.

Características

Depósitos de minério epitérmicos se formam em profundidades rasas e são tipicamente tabulares (bidimensionais) em geometria.

Atividade de mineração

Bons exemplos são os veios de ouro e prata no noroeste de Nevada e os grandes veios de íons, como os veios de espátula na mina St. Lawrence em Newfoundland e os veios contendo estanho que compunham a mina East Kemptville no sudoeste da Nova Escócia.

Depósitos minerais de sulfeto volcanogênico maciço

A origem dos fumantes modernos do fundo do mar e dos antigos depósitos vulcanogênicos de sulfeto: o magma máfico em profundidade (talvez alguns quilômetros abaixo da superfície) atua como uma fonte de calor, causando a circulação convectiva da água do mar através da crosta oceânica.

O sulfeto maciço vulcanogênico (VMS) é responsável por quase um quarto da produção mundial de zinco, contribuindo também para o chumbo, a prata e o cobre. Os depósitos de VMS tendem a ser de grande tamanho, uma vez que se formam durante um longo período de tempo e têm um grau relativamente alto de minerais valiosos. Os principais minerais neste depósito são minerais de sulfureto, como pirita , esfalerita , calcopirita e galena .

O termo depósito de "sulfeto massivo" refere-se a qualquer depósito contendo mais de 50% de minerais de sulfeto. O modificador "vulcanogênico" indica que os sulfetos massivos são considerados geneticamente relacionados ao vulcanismo que estava ocorrendo no momento da deposição de sulfeto. Assim, acredita-se que os depósitos de VMS sejam singenéticos ou talvez ligeiramente diagenéticos em idade em relação às rochas vulcânicas hospedeiras.

Formação

A deposição de VMS se deve principalmente a dois motivos:

1. Mistura entre fluidos minerais quentes ascendentes e água fria descendente.
2. Resfriamento da solução ascendente de alta temperatura.

Os depósitos de VMS se formam em zonas de extensão e vulcanismo ativo. O fluido original é principalmente água do mar fria, alcalina e deficiente em metais e, em alguns casos, pode incluir uma proporção menor de fluido magmático.

A principal fonte de minerais provém das rochas vulcânicas por onde flui a água do mar, levando consigo os minerais da rocha vulcânica.

A água do mar é aquecida, formam-se correntes de convecção que sobem transportando os minerais que são descarregados no fundo do mar ou imediatamente abaixo da superfície em forma de fumos negros.

O magma sobe do manto e, em seguida, esfria na crosta e, em seguida, libera fluidos voláteis que contêm metais que são eventualmente transportados até a superfície e, com o tempo, esses acúmulos tornam-se depósitos minerais.

Como os fluidos voláteis de alta temperatura do magma entram em contato com líquidos de baixa temperatura, como a água do mar, que viajam para baixo por meio de rachaduras e falhas, produzindo, devido à grande diferença de temperatura e propriedades químicas, precipitação mineral, produzindo a cor preta no fumantes negros que acabam aparecendo no fundo do mar.

As rochas hospedeiras são principalmente vulcânicas, com as rochas vulcânicas félsicas apontando para um cenário convergente, como um arco de ilha ou um cinturão orogênico . Camadas sedimentares menores como o sílex e a ardósia são encontradas em depósitos de VMS e indicam deposição marinha, abaixo da base da onda .

Depósitos de VMS formados no fundo do mar, da mesma forma que os fumantes modernos do fundo do mar estão se formando hoje. As compilações mais recentes de depósitos VMS em terra incluem cerca de 1.100 depósitos em mais de 50 países e 150 campos de mineração ou distritos diferentes.

Características VMS

Depósitos minerais exalativos sedimentares

O modelo petrogenético para a origem dos depósitos de sulfeto do Mar Vermelho. A água do mar fria (setas azuis) entra no fundo do mar por meio de fraturas profundas. À medida que desce, ele aquece e lixivia Si, metais e outros solutos dos basaltos do fundo do mar.

Os depósitos exalativos sedimentares (SEDEX) respondem por 40% da produção mundial total de zinco, 60% do chumbo e uma proporção significativa da prata. Apesar de sua importância econômica, os depósitos sedex são relativamente raros. Uma compilação mundial de depósitos sedex indica que cerca de 70 são conhecidos, dos quais 24 foram ou estão sendo minerados. A maioria não é econômica para minerar por causa do grau relativamente baixo ou tamanho de grão excepcionalmente fino, tornando a recuperação do moinho bastante baixa.

Os depósitos SEDEX são depósitos de sulfeto de chumbo-zinco formados em bacias de fenda intracratônicas pela ventilação submarina de fluidos hidrotermais. Esses depósitos são comumente estratiformes, tabular - lenticulares e são tipicamente hospedados em folhelho, entretanto, rochas sedimentares detríticas ou mesmo carbonatos podem ser os hospedeiros.

Formação

Depósitos SEDEX se formam em bacias sedimentares sob um ambiente extensional tectônico regional, sob o oceano onde a água do mar fria (setas azuis) se mistura com a água da bacia e através de falhas pecedimentares fluem para o fundo da bacia, que são aquecidos pelo gradiente geotérmico, e posteriormente sobe por correntes convectivas (setas vermelhas).

Modelo para a origem dos depósitos de sulfeto do Mar Vermelho. A água do mar fria (setas azuis) entra no fundo do mar por meio de fraturas profundas. À medida que desce, ele aquece e lixivia silício, metais e outros solutos dos basaltos do fundo do mar .

A fonte de enxofre pode ser a redução bacteriana do sulfato marinho, processo que ocorre no fundo da bacia. Também pode advir da lavagem da série subjacente ou da redução termoquímica do sulfato marinho. A precipitação de minerais de sulfeto pode ser desencadeada por precipitação inorgânica e / ou precipitação bacteriana.

Características SEDEX

Depósitos minerais do tipo Vale do Mississippi

Formação

MVT deposita modelo petrogenético em geral - Bancos de areia carbonática depositados em uma plataforma marinha tropical rasa separaram bacias de evaporito em águas muito rasas (em direção à terra) e lamas em águas mais profundas (em direção ao mar).

Os depósitos são hospedados em calcário ou dolomita que foram depositados em plataformas marinhas rasas em um ambiente intraplaca tectonicamente estável. Como esperado em tal ambiente, rochas vulcânicas, dobramentos e metamorfismo regional estão ausentes como regra geral. Os depósitos de MVT geralmente ficam próximos a evaporitos e / ou sob inconformidades .

Os depósitos são discordantes da estratificação em uma escala de depósito e estão confinados a horizontes estratigráficos específicos. Estruturas hospedeiras de minério são mais comumente zonas de dolomita altamente brechada - essas estruturas podem ser mais ou menos verticais, cruzando a estratificação em ângulos altos, ou podem ter formato cristalóide estendendo-se na mesma direção da estratificação.

Um modelo petrogenético para explicar os depósitos MVT em geral:

1. Os minerais do minério preenchem cavidades e fraturas na dolomita. Portanto, eles devem ser de origem hidrotérmica e epigenética.
2. Os fluidos hidrotérmicos envolvidos devem ter temperatura bastante baixa, uma vez que nenhuma rocha da região sofreu metamorfose.
3. Além disso, a presença de numerosas cavidades implica que as rochas eram tão rasas que a pressão confinada era insuficiente para colapsar as cavidades.
4. Além disso, a esfalerita é geralmente amarela muito clara, o que significa que era uma esfalerita de baixa temperatura rica em zinco e pobre em ferro.
5. A deposição de minério ocorreu próximo à superfície, durante ou logo após o desenvolvimento cársico .

Os depósitos são discordantes da base de uma escala de depósito.

As estruturas hospedeiras de minério são mais comumente zolinknes de dolomita altamente brechada.

Estas estruturas podem ser mais ou menos verticais, cruzando a estratificação em ângulos elevados, ou podem ter a forma de lenteide que se estende na mesma direção da estratificação.

Características MVT

Os depósitos do tipo Vale do Mississippi podem ser comparados com os depósitos do Mar Vermelho, que são análogos modernos dos antigos depósitos sedex, algumas diferenças podem ser feitas:

• Os depósitos MVT estão hospedados em rochas carbonáticas, enquanto os depósitos sedex são encontrados dentro de folhelhos marinhos
• Acredita-se que os depósitos MVT se formem em águas muito rasas, provavelmente com menos de 50 metros de profundidade, enquanto os depósitos sedex podem se formar em condições marinhas relativamente profundas
• A mineralização é caracterizada pelo tamanho de grão grosso, cavidades, fragmentos de brecha e cristais euédricos . Em contraste, a mineralização sedex é comumente granulada fina e laminada
• Os depósitos de MVT são estratificados, enquanto os depósitos sedex tendem a ser estratiformes
• Cobre e pirita / pirrotita são geralmente ausentes ou menores em depósitos MVT, enquanto eles podem ser mais abundantes em depósitos SEDEX.

Veja também

• Circulação hidrotérmica
• Respiradouro hidrotérmico
• Mineração
• SEDEX
• Depósito de cobre de pórfiro

Referências

links externos

• https://www.geologyforinvestors.com/