Κοιτάσματα Πολύτιμων και Βασικών Μετάλλων {Au Ag, Ag Au, Ag Pb Zn, Au±Ag±Cu} Επιθερμικού Τύπου

Transcript

1 ΕΘΝΙΚΟ ΚΑΙ ΚΑΠΟΔΙΣΤΡΙΑΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΓΕΩΧΗΜΕΙΑΣ Κοιτάσματα Πολύτιμων και Βασικών Μετάλλων {Au Ag, Ag Au, Ag Pb Zn, Au±Ag±Cu} Επιθερμικού Τύπου Στέφανος Κίλιας Αναπληρωτής Καθηγητής

2 Το μέλλον της έρευνας εντοπισμού για πορφυρικά και επιθερμικά κοιτάσματα Richard Sillitoe Χρειαζόμαστε: Νέες γεωλογικές ιδέες/έννοιες Χαρακτηριστικά γνωρίσματα περιφερειακών εκδηλώσεων κρυμμένων ( τυφλών ) και εν δυνάμει βαθέων μεταλλοφόρων σωμάτων Νέες σημαντικές τεχνολογικές ανακαλύψεις Σωστά εκπαιδευμένο προσωπικό με κίνητρο και ενθουσιασμό για να κάνει τη δουλειά! Rio Tinto, 2008 Κατά τα τελευταία 40 χρόνια έγιναν μεγάλες πρόοδοι στην κατανόηση του επιθερμικούπορφυριτικού περιβάλλοντος. Τα επόμενα 20 χρόνια αναμέμεται να φέρουν ακόμη μεγαλύτερες προόδους, εάν θέλουμε να ικανοποιήσουμε την αυξανόμενη ζήτηση για χαλκό, χρυσό και άργυρο και γενικά κοινωνικές προσδοκίες. Πάντα μέσα σε αυξανόμενα αυστηρούς περιβαλλοντικούς και τοπικούς περιορισμούς

3 ΣΕ ΕΞΑΙΡΕΤΙΚΕΣ ΜΟΝΟ ΠΕΡΙΠΤΩΣΕΙΣ ΣΥΓΚΕΚΡΙΜΕΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΟΡΦΥΡΙΚΟΥ ΧΑΛΚΟΥ ΠΕΡΙΕΧΟΥΝ ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΟΥΣ ΤΥΠΟΥΣ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΩΝ ΠΟΥ ΑΠΕΙΚΟΝΟΖΟΝΤΑΙ Ανατομία ενός τηλεσκοπικού Συστήματος Πορφυρικού Χαλκού Χωρική σχέση ενός κεντρικά τοποθετημένου Κοιτάσματος Cu ± Au ± Mo Πορφυρικού Τύπου {Porphyry Cu ± Au ± Mo} που φιλοξενείται από σύνθετο μαγματικo πορφυριτικό σώμα {PORPHYRY STOCK}, και γειτονικά πετρώματα, ΜΕ: ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑΚΑ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ (1) Κοιτάσματα τύπου Σκαρν (Skarn)( Μακρινά/Distal και Εγγύτατα/Proximal ), (2) Κοιτάσματα συμπαγών θειούχων μεταλλευμάτων από αντικατάσταση ανθρακικών πετρωμάτων {carbonatereplacement(manto)}, (3) Μακρινά διάσπαρτα κοιτάσματα σε ιζήματα {sediment hosted(distal disseminated)}, [ΠΡΟΣΟΧΗ: (1), (2), και (3) φιλοξενούνται από ανθρακικές λιθολογίες], κ (4) (Υπο)Επιθερμικές (subepithermal) φλέβες σ μη ανθρακικά πετρώματα,και, ΥΠΕΡΚΕΙΜΕΝΑ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ (5) Κοιτάσματα Επιθερμικού τύπου, κατηγορίας Υψηλής και Ενδιάμεσης Θείωσης που φιλοξενούνται μέσα στο, και πλευρικά από το, ηφαιστειακό περιβάλλον του Καλύμματος Προχωρημένης Αργιλικής{ΚΠΑΕ} Εξαλλοίωσης(Lithocap). Sillitoe RH (2010) ECON GEOL 105:3 41

4 Taylor (2007) Geological Association of Canada, Special Publication No 5 Παγκόσμια κατανομή επιλεγμένων κοιτασμάτων χρυσού Επιθερμικού τύπου (και κοιτασμάτων χρυσού που συνδέονται με πυριγενείς διεισδύσεις /intrusion related gold deposits). Με ΚΕΦΑΛΑΙΑ αναφέρονται γιγάντια κοιτάσματα τύπου Bonanza.

5 Σχηματική απεικόνιση των μεταβατικών χαρακτηριστικών κοιτασμάτων τύπου VMS προς Επιθερμικό τύπο που σχηματίζονται σε μεταβατικό περιβάλλον ρηχής θάλασσας προς ηπειρωτικές συνθήκες/αναδυμένα ηφαίστεια

6 Κοιτάσματα Πολύτιμων και Βασικών Μετάλλων {Au Ag, Ag Au, Ag Pb Zn, Au±Ag±Cu} Επιθερμικού Τύπου Τα περισσότερα κοιτάσματα Επιθερμικού ττύπου υφίστανται εκμετάλλευση για Au και Ag. Επιγενετικά μεταλλεύματα που φιλοξενούνται κυρίως από σύγχρονα ή παλαιότερα ηφαιστειακά πετρώματα και/η υποκείμενα πετρώματα του (μεταμορφικου) υποβάθρου και ΣΠΑΝΙΑ από υποηφαιστειακές διεισδύσεις. Καλύπτουν περιοχές με έκταση από <10 έως > 100 km. Φάσμα από κοιτάσματα πλούσια σε Au (Ag/Au<10, τοπικά <1) έως κοιτάσματα πλούσια σε Αg(Ag/Au ~20 200). Ορισμένα κοιτάσματα περιέχουν και Cu(και As, Sb), ενώ άλλα περιέχουν Ag Pb Zn (±Cu, As, Sb) και είναι φτωχά σε Au(Ag/Au>400). Οι γεωλογικές παράμετροι που επηρεάζουν το κόστος παραγωγής και μεταλλουργικής επεξεργασίας μεταλλευμάτων Επιθερμικού τύπου είναι: (i) to το στυλ της μεταλλοφορίας (δηλ. σε φλέβες/τεκτονικό κοντρόλ ή διάσπαρτη), (ii) κατανομή της περιεκτικότητας, και (iii) υπεργενετική οξείδωση. Μέθοδοι επιφανειακής εκμετάλλευσης εφαρμόζονται σε κοιτάσματα με μεγάλο tonnage {αποθέματα}, και μικρή περιεκτικότητα(1 2 g/t Au, 90g/t Ag)[Au σε οξειδωμένο μετάλλευμα επεξεργασία heap leach]. Μέθοδοι υπόγειας εκμετάλλευσης εφαρμόζονται σε κοιτάσματα με μικρό έως μέτριο tonnage αλλά υψηλές περιεκτικότητες (10 100g/t Au, >500g/t Ag), εκτός εάν τα τελευταία έχουν επιφανειακή εμφάνιση Σε μικρή κλίμακα μέσα σε μεταλλοφόρα σώματα, η φύση της κατανομής Au και Ag είναι εξαιρετικά ανώμαλη και ακανόνιστη, έτσι γίνεται φανερό ότι ο έλεγχος της περιεκτικότητας είναι θεμελιώδης παράγοντας επιτυχημένης μεταλλείας/εκμετάλλευσης, ιδιαίτερα σε τεκτονικά ελεγχόμενα μεταλλοφόρα σώματα. Τα περισσότερα κοιτάσματα Επιθερμικού τύπου είναι Κρητιδικής ηλικίας ή νεώτερα. 6

7 Η ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΘΕΡΜΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Θεμελιώδη Χαρακτηριστικά του Επιθερμικού Περιβάλλοντος σχηματισμού κοιτασμάτων

8 Τεκτονικό περιβάλλον και ξενιστές κοιτασμάτων Επιθερμικού τύπου Hagemann and Brown (2000) REV ECONOMIC GEOLOGY VOL 13 Κοιτάσματα Επιθερμικού τύπου πλούσια σε χρυσό σχηματίζονται σε τμήματα Νησιώτικων και Ηπειρωτικών Ηφαιστειακών τόξων μικρού βάθους (< 5 km) που συνδέονται με Ζώνες Υποβύθισης, καθώς και σε αβαθείς περιοχές οπισθοτόξου που υφίστανται λέπτυνση του φλοιού, έκταση και εφελκυσμό {back arc crustal thinning and extension}. Η προφανής απουσία επιθερμικών κοιτασμάτων από περιοχές ηπειρωτικών διαρρήξεων (continental rifting), ή θερμών κηλίδων (hot spot), δείχνει τη στενή γενετική τους σχέση με μαγματικά φαινόμενα που συνδέονται με ζώνες υποβύθισης

9 Τεκτονικό περιβάλλον ανάπτυξης υδροθερμικών κοιτασμάτων χρυσού ΕΦΕΛΚΥΣΜΟΣ ΣΥΜΠΙΕΣΗ/TRANSPRESSION Ορογενετικό στάδιο Ηφαιστειο ιζηματογενές στάδιο και μετα ορογενετικός εφελκυσμός Σχηματική αναπαράσταση του τεκτονικού περιβάλλοντος σχηματισμού υδροθερμικών κοιτασμάτων χρυσού αναφορικά με βάθος σχηματισμού και τεκτονικό περιβάλλον σε περιθώρια σύγκλισης πλακών ΠΡΟΣΟΧΗ : Δεν σημαίνει ότι όλοι οι τύποι κοιτασμάτων συνυπάρχουν σε ένα κοιτασματογεντικό σύστημα

10 Η ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΘΕΡΜΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ(ΕΠ) Η ΕΠΙΘΕΡΜΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΟΡΥΚΤΩΝ B A Τ-Π-Β Α. Το ΕΠ σχηματίζεται σε ένα Μαγματικό Υδροθερμικό Σύστημα{Magmatic Hydrothermal} που κυριαρχείται από όξινα ΥΔ, ισχυρή ροή μαγματικών υγρών και αερίων με H 2 O, CO 2, HCl, H 2 S και SO 2, μεταβλητή εισροή μετεωρικού νερού. Περιβάλλον ανάλογο με σύγχρονα ηφαίστεια.!!προσοχή, το σύστημα αυτό περιλαμβάνει και περιβάλλον σχηματισμού κοιτασμάτων πορφυρικού τύπου!! Β. Το ΕΠ περιβάλλον σχηματίζεται σε ένα Γεωθερμικό Σύστημα {Geothermal} που κυριαρχείται από χλωριούχα νερά σχεδόν ουδέτερου ph, ισχυρή εισροή κυρίως μετεωρικού νερού με CO 2, NaCl,, H 2 S, που κυκλοφορεί σε βάθος. Γεωθερμικό περιβάλλον ανάλογο για παραγωγή ηλεκτρισμού. ΠΡΟΣΟΧΗ! Πολύ διαφορετικά μήκη διόδων ροής ΥΔ πριν τα βαθιά ΥΔ συναντήσουν το ΕΠ!!! ΑΡΑ Α. Ελάχιστη αλληλεπίδραση W/R, και, Β. Σημαντική αλληλεπίδραση W/R (W/R: water to rock ratio αναλογία νερού προς πέτρωμα)

11 Η ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΘΕΡΜΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Θεμελιώδη Χαρακτηριστικά του Επιθερμικού Περιβάλλοντος σχηματισμού κοιτασμάτων Τα Επιθερμικά κοιτάσματα σχηματίζονται στα αβαθή τμήματα υδροθερμικών συστημάτων υψηλών θερμοκρασιών(γεωθερμικά Συστήματα και Μαγματικά Υδροθερμικά) που αναπτύσσονται σε ηφαιστειομαγματικά Κοιτάσματα Επιθερμικού τύπου συνδέονται κυρίως με επίγεια ηφαιστειότητα και ασβεστοαλκαλικά μάγματα που ποικίλουν από βασαλτικούς ανδεσίτες έως δακίτες και ρυόλιθους. Είναι γνωστά και υποθαλάσσια παραδείγματα. Γεωθερμικό Σύστημα Μαγματικό Υδροθερμικό Σύστημα τόξα. Taylor (2007) Geological Association of Canada, Special Publication No 5 A, B, C, D, E, F, G, H: Κοιτάσματα(Βλέπε Σημαντική επεξήγηση στην επόμενη διαφάνεια)

12 Απελευθέρωση μαγματικών αερίων Ηφαιστειακού τύπου {Volcanic degassing} : αναφέρεται σε απελευθέρωση μαγματικών αερίων που προκαλείται από αποσυμπίεση κατά την διάρκεια της τοποθέτησης του μάγματος. First boiling, κορεσμός του πυριτικού τήγματος σε μαγματικά αέρια (H 2 O, CO 2, N 2, SO 2, H 2 S κλπ) που προκαλείται λόγω πτώσης της πίεσης (π.χ. τοποθέτηση του μάγματος, μηχανική κατάρρευση του μαγματικού θαλάμου), και εφαρμόζεται ιδιαίτερα σε συστήματα μικρού βάθους. Αντικατοπτρίζει το γεγονός ότι η διαλυτότητα των πτητικών συστατικών του μάγματος μέσα σε ένα πυριτικό τήγμα αυξάνει σε συνάρτηση με την πίεση Απελευθέρωση μαγματικών αερίων Μη Ηφαιστειακού τύπου {Non Volcanic degassing} : αναφέρεται σε απελευθέρωση μαγματικών αερίων κατά την διάρκεια κρυστάλλωσης του μάγματος. Second boiling, κορεσμός του πυριτικού τήγματος σε μαγματικά αέρια (H 2 O, CO 2, N 2, SO 2, H 2 S κλπ) λόγω προοδευτικής κρυστάλλωσης κυρίως άνυδρων ορυκτών κάτω από ισοβαρείς συνθήκες σχεδόν σταθερή πίεση. Εφαρμόζεται σε περισσότερο βαθιά μαγματικά συστήματα και λαμβάνει χώρα μόνο μετά από σχετικά προχωρημένο στάδιο κρυστάλλωσης του μάγματος.

13 Η ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΘΕΡΜΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Θεμελιώδη Χαρακτηριστικά του Επιθερμικού Περιβάλλοντος σχηματισμού κοιτασμάτων Ο ΒΡΑΣΜΟΣ αποτελεί ένα πολύ κοινό φαινόμενο στις επιθερμικές μεταλλοφόρες ζώνες. Χρυσοφόρες κρούστες (scale) από άλατα σε γεωθερμικές σωληνώσεις που δείχνουν ότι η συγκέντρωση του Au σε βαθιά υδροθερμικά διαλύματα(deep fluids) του γεωθερμικού συστήματος Broadlands [πριν από τον βρασμό και την απελευθέρωση αερίου(gas loss)] είναι περίπου 10 μg/kg. Αντιθέτως, νερά θερμών πηγών(hot spring water) περιέχουν <0.1 μg/kg Au, επομένως ο χρυσός αποτίθεται κατά την άνοδο και λόγω βρασμού(boiling). Τα δεδομένα αυτά συμφωνούν με υπολογισμούς βάσει των οποίων η διαλυτότητα(solubility) του δι σουλφιδικού συμπλόκου του χρυσού{au(hs) 2 } μειώνεται καθώς H 2 S(HS ) και CO 2 χάνονται από το υγρό διάλυμα στην αέρια φάση λόγω βρασμού: Au(HS) H 2 Au + H 2 S + HS -

14 Η ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΘΕΡΜΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Θεμελιώδη Χαρακτηριστικά του Επιθερμικού Περιβάλλοντος σχηματισμού κοιτασμάτων ΜΙΚΡΟ ΒΑΘΟΣ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ ΚΑΙ ΣΧΕΤΙΚΑ ΧΑΜΗΛΕΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΕΣ. Ξέρουμε ότι τα επιθερμικά κοιτάσματα έχουν ορυκτά και ΡΕ που καταγράφουν μέγιστες θερμοκρασίες 300 Ο C τα περισσότερα μεταξύ 160 Ο C και 270 Ο C. Επειδή το φαινόμενο του βρασμού είναι πολύ κοινό στις επιθερμικές μεταλλοφόρες ζώνες, και επειδή, η μέγιστη θερμοκρασία σε ένα συγκεκριμένο βάθος κάτω από υδροστατικές συνθήκες περιορίζεται από την πίεση κορεσμού ατμών (vapor pressure) αναβράζοντος νερού, το παραπάνω θερμοκρασιακό εύρος, αντιστοιχεί σε βάθος μ. ΚΑΤΩ ΑΠΟ ΤΟ ΠΑΛΑΙΟ ΕΠΙΠΕΔΟ ΤΟΥ ΥΠΟΓΕΙΟΥ ΝΕΡΟΥ

15 Η ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΘΕΡΜΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Θεμελιώδη Χαρακτηριστικά του Επιθερμικού Περιβάλλοντος σχηματισμού κοιτασμάτων Ελάχιστα επιθερμικά κοιτάσματα σχηματίστηκαν σε βάθη μεγαλύτερα από 1000 m, με αποτέλεσμα να έχουν μικρή πιθανότητα διατήρησης, επειδή διαβρώνονται εύκολα και σε συνδυασμό με το γεγονός ότι το περιβάλλον των περιθωρίων των πλακών στο οποίο σχηματίζονται χαρακτηρίζεται και από έντονη ανύψωση και διάβρωση Γεωθερμικό Σύστημα Μαγματικό Υδροθερμικό Σύστημα A, B, C, D, E, F, G, H: Κοιτάσματα Taylor (2007) Geological Association of Canada, Special Publication No 5 H μικρή πιθανότητα διατήρησης ενισχύεται και από το γεγονός ότι ορισμένα επιθερμικά κοιτάσματα σχηματίζονται σε μικρό βάθος μέσα σε ενεργά ηφαίστεια(βλ. Μαγματικό Υδροθερμικό Σύστημα), και μπορεί να καταστραφούν από νεώτερες ηφαιστειακές εκρήξεις

16 Η ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΘΕΡΜΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Θεμελιώδη Χαρακτηριστικά του Επιθερμικού Περιβάλλοντος σχηματισμού κοιτασμάτων Οι μορφές και γεωμετρία{ Αρχιτεκτονική } επιθερμικών κοιτασμάτων δείχνουν την επίδραση τεκτονικών(structural), υδροθερμικών(hydrothermal) και λιθολογικών(lithologic) παραγόντων στις διόδους ροής ΥΔ στο Επιθερμικό περιβάλλον Η γεωμετρία οφείλεται σε έναν συνδυασμό δικτύων ρηγμάτων και ρηγματώσεων, λατυποπαγών, αδρόκοκκων κλαστικών πετρωμάτων, και έντονα εξαλλοιωμένων πετρωμάτων. Φλεβική ή διάσπαρτη ανάπτυξη, που εκτείνεται πλευρικά για 100άδες ή 1,000άδες μέτρα και κατακόρυφα για 10άδες ή 100άδες μέτρα Τα κοιτάσματα Επιθερμικού τυπου αντιπροσωπεύουν ζώνες παλαιοδιαπερατότητας στα αβαθή τμήματα πρώην ενεργών υδροθερμικών συστημάτων

17 Η ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΘΕΡΜΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Θεμελιώδη Χαρακτηριστικά του Επιθερμικού Περιβάλλοντος σχηματισμού κοιτασμάτων Τεκτονικό Κοντρόλ 100 μ Το επιθερμικό μετάλλευμα κυρίως απαντάται σε φλέβες με πολύ μεγάλη κλίση (σχεδόν κατακόρυφες), που σχηματίστηκαν σε ρηξιγενείς ζώνες διαστολής σε περιβάλλον εφελκυσμού Φιλοξενούνται κυρίως όχι από κύρια μεγάλα ρήγματα, αλλά από δευτερεύουσες διαρρήξεις με μικρές μετατοπίσεις (< 10 μ.). Τα ρήγματα είναι παράγωγα τεκτονικού περιβάλλοντος εφελκυσμού και έκτασης (ή/και transtentional), και αναπτύσσονται σε τεκτονικά συστήματα μόνιμης θραυσιγενούς παραμόρφωσης που εκτείνεται σε μεγάλη κλίμακα και έκταση (πλευρικά για 100άδες ή 1,000άδες μέτρα και κατακόρυφα για 10άδες ή 100άδες μέτρα)

18 Επιθερμικό Κοίτασμα Au Ag Martha Hill, Waihi, New Zealand Η μεταλλοφορία φιλοξενείται αποκλειστικά από σχεδόν κατακόρυφες φλέβες που εκτείνονται πάνω από 500 μ κατακόρυφο διάστημα 1. Μη οξειδωμένος ανδεσίτης. 2. Ιγκνιμβρίτης (ignimbrite). 3. Τεταρτογενή. 4. Οξειδωμένος ανδεσίτης. 5. Ηφαιστειακή τέφρ(αvolcanic ash). 6. Χρυσοφόρο μετάλλευμα Martha 7. Χρυσοφόρο μετάλλευμα Welcome. 8. Περίγραμμα επιφανειακής εκμετάλλευσης 9. Ανδεσίτης προπυλιτιωμένος

19 Η ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΘΕΡΜΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Θεμελιώδη Χαρακτηριστικά του Επιθερμικού Περιβάλλοντος σχηματισμού κοιτασμάτων Ο βρασμός, και η ταχεία πτώση της θερμοκρασίας που τον συνοδεύει, έχουν σαν αποτέλεσμα ορισμένες χαρακτηριστικές υφές και δομές (Α) Απόθεση φλεβών χαλαζία χαλκηδονίου οπαλίου( αδουλάριου, σερικίτη) με χαρακτηριστική ταινιωτή κολλοφορμική{colloform banded} υφή Φλέβα χαλαζία χαλκηδόνιου αδουλάριου από επιθερμική μεταλλοφορία Au Ag με ταινιωτή ανάπτυξη, Προφήτης Ηλίας, Μήλος Ταινιωτή ανάπτυξη χαλαζίααδουλάριου σερικίτη από φλεβική επιθερμική μεταλλοφορία Au Ag, με περιθωριακή ανάπτυξη clastsupported breccias, Hishikari, Japan Ταινιωτή ανάπτυξη αδουλάριου σερικίτη σε φλεβική επιθερμική μεταλλοφορία Au Ag με καλοσχηματισμένες ταινίες χαλαζία και σκοτεινόχρωμες ταινίες σουλφιδίων (ginguro), Golden Cross, Australia

20 ΡΟΗ ΥΔΡΟΘΕΡΜΙΚΩΝ ΔΙΑΛΥΜΑΤΩΝ ΠΟΥ ΕΛΕΓΧΕΤΑΙ ΚΑΙ ΠΡΟΩΘΕΙΤΑΙ ΑΠΟ ΡΗΞΙΓΕΝΕΙΣ ΖΩΝΕΣ ΑΠΟΘΕΣΗ ΦΛΕΒΙΚΟΥ ΜΕΤΑΛΛΕΥΜΑΤΟΣ Ταινιωτή/ φολιδοειδής ανάπτυξη φλεβών χαλαζία/χαλκηδονίου (αδουλάριου βαρύτησερικίτη) Αu Χρυσοφόρες Επιθερμικές φλέβες Χαλαζία/Χαλκηδόνιου, Προφήτης Ηλίας Χονδρό Βουνό Μήλος Kilias et al (2001)

21 Η ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΘΕΡΜΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Θεμελιώδη Χαρακτηριστικά του Επιθερμικού Περιβάλλοντος σχηματισμού κοιτασμάτων Υδροθερμικό και Λιθολογικό Κοντρόλ Μετάλλευμα αποτίθεται σε πετρώματα που χαρακτηρίζονται από αντιθέσεις και μεταβολές στο πορώδες και την διαπερατότητα, όπως λιθολογικά όρια, ή ζώνες λατυποποίησης,, που εστιάζουν τη ροή ΥΔ. Οι Αυτά τα χαρακτηριστικά μπορεί να είναι είτε πρωτογενή λιθολογικά χαρακτηριστικά, ή αποτέλεσμα υδροθερμικών εξαλλοιώσεων και χημικής διάλυσης, ή υδροθερμικής λατυποποίησης

22 Υδροθερμικά Λατυποπαγή κλαστικά πετρώματα, αποτελούνται από κομμάτια που συγκρατούνται μαζί από θεμελιώδη μάζα περιέχουν κοιλότητες και πορώδες που γεμίζει από μεταγενέστερα τη λατυποποίησης υδροθερμικά ορυκτά Περίοδοι εκρηκτικού βρασμού που μεταδίδουν ρωγματώσεις στα πετρώματα= ελέυθερος χώρος ανάπτυξης για τα Λατυποπαγή Τα Υδροθερμικά Λατυποπαγή αποτελούν σπόγγους όπου τα μεταλλοφόρα διαλύματα απορροφούνται και ρίχνουν το μεταλλικό τους φορτίο

23 Η ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΘΕΡΜΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Θεμελιώδη Χαρακτηριστικά του Επιθερμικού Περιβάλλοντος σχηματισμού κοιτασμάτων Δ. Υδροθερμική Λατυποποίηση. Αποσυμπίεση Υδραυλική Ρηγμάτωση{Λατυποποίηση (brecciation)} Ανάπτυξη μεταλλοφορίας σε υδροθερμικά λατυποπαγή Υδροθερμικό Λατυποπαγές πλημμυρισμένο με επιθερμικό χαλaζία, Au και σουλφίδια Cu(εναργίτη) και βασικών μετάλλων, επιθερμικό(hs) κοίτασμα Au( Cu), Sappes, Greece Υδροθερμικό Λατυποπαγές με πλημμυρισμένο σουλφίδια(αρσενοπυρίτης, σιδηροπυρίτης, μαρκασίτης) και χαλαζία, επιθερμικό κοίτασμα, Kerimenge Au, Papua New Guinea

24 Η ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΘΕΡΜΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Θεμελιώδη Χαρακτηριστικά του Επιθερμικού Περιβάλλοντος σχηματισμού κοιτασμάτων Δ. Υδροθερμική Λατυποποίηση. Αποσυμπίεση Υδραυλική Ρηγμάτωση{Λατυποποίηση (brecciation)} Ανάπτυξη μεταλλοφορίας σε υδροθερμικά λατυποπαγή

25 Lihir Island Ladolam Deposit Conical Seamount Έκλυση υδρατμών από το ενεργό υδροθερμικό σύστημα στο μεταλλείο χρυσού Ladolam, Lihir Island, Papua New Guinea. Το κοίτασμα περιέχει 1,600 τόνους χρυσού. Είναι το μόνο γνωστό ενεργό κοίτασμα που φιλοξενείται από ένα ηφαίστειο που έχει καταρρεύσει, και αποτελεί τμήμα ενός εκτεταμένου υδροθερμικού συστήματος πλούσιου σε μέταλλα Simmons and Brown (2006) SCIENCE 314, Το μετάλλευμα χρυσού είναι διάσπαρτο και φιλοξενείται από υποοριζόντιες πινακοειδείς ζώνες ηφαιστειακών και υδροθερμικών λατυποπαγών Ένα Κοίτασμα Χρυσού που αποτίθεται ΤΑΧΙΣΤΑ!!

26 Η ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΘΕΡΜΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Θεμελιώδη Χαρακτηριστικά του Επιθερμικού Περιβάλλοντος σχηματισμού κοιτασμάτων Ο βρασμός, και η ταχεία πτώση της θερμοκρασίας που τον συνοδεύει, έχουν σαν αποτέλεσμα χαρακτηριστικά ορυκτά (Β) Παρουσία αδουλάριου και ασβεστίτη HCO 3 + H + = H 2 CO 3 CO 2 + H 2 O (1) {Βρασμός και απελευθέρωση CO 2 στην αέρια φάση αύξηση του ph} KAl 3 Si 3 O 10 (OH) 2 + 6SiO 2 + 2K + 3KAlSi 3 O 8 + 2H + (2) {Αύξηση του ph προκαλεί μετατόπιση από το πεδίο σταθερότητας του ιλλίτη σε εκείνο του αδουλάριου} 2HCO 3 + Ca 2+ CaCO 3 + CO 2 + H 2 O (3) {Απελευθέρωση CO 2 στην αέρια φάση οδηγεί στην απόθεση ασβεστίτη} Ταινιωτή φλέβα χαλαζία-χαλκηδόνιουαδουλάριου(χρώματος ροζ) κοίτασμα Cracow, central Queensland, Australia Αδρόκοκκος λεπιοειδής ασβεστίτης, Martha Hill, N. Zealand

27 Η ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΘΕΡΜΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Θεμελιώδη Χαρακτηριστικά του Επιθερμικού Περιβάλλοντος σχηματισμού κοιτασμάτων Ο βρασμός, και η ταχεία πτώση της θερμοκρασίας που τον συνοδεύει, έχουν σαν αποτέλεσμα χαρακτηριστικές εξαλλοιώσεις (Γ) Δημιουργία οξύτητας στο επιθερμικό περιβάλλον και Προχωρημένη Αργιλική Εξαλλοίωση(ΠΑΕ)(Advanced argillic alteration) Γεωθερμικό Σύστημα Μαγματικό Υδροθερμικό Σύστημα 1 km Taylor (2007) Geological Association of Canada, Special Publication No 5

28 Γ.1. Δημιουργία οξύτητας στο επιθερμικό περιβάλλον και ΥΠΟΓΕΝΕΤΙΚΗ Προχωρημένη Αργιλική Εξαλλοίωση(ΠΑΕ) (Advanced argillic alteration) Η ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΘΕΡΜΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Θεμελιώδη Χαρακτηριστικά του Επιθερμικού Περιβάλλοντος σχηματισμού κοιτασμάτων Υγροποίηση και/η ανάμειξη υπογενετικών ανερχομένων μαγματικών αερίων (HCl, SO 2, HF, Η 2 S) Το όξινο διάλυμα σχηματίζει την ζώνη ΠΑΕ(lithocap) HCl=H+ + Cl (ph~1, διαχωρισμός HCl < ºC) SO 2 + H 2 O = H 2 SO 4 +H 2 S ( < ºC), H 2 O: υπόγειο νερό H 2 SO 4 = H + + HSO 4 (ph~1, διαχωρισμός H 2 SO 4 < < ºC)

29 Γ.2. Δημιουργία οξύτητας στο επιθερμικό περιβάλλον και STEAM HEATED Προχωρημένη Αργιλική Εξαλλοίωση(ΠΑΕ) (Advanced argillic alteration) Steam heated(θέρμανση από θερμούς υδρατμούς) οξείδωση Oξείδωση H 2 S από ατμοσφαιρικό Ο 2 μέσα στη ζώνη του υπόγειου νερού. Δημιουργία steam heated όξινων θειικών νερών και ζώνης/ καλύμματος steamheated ΠΑΕ πάχους μερικών μόνον μέτρων και θερμοκρασίας σχηματισμού < º C. H 2 S +2O 2 = Η 2 SΟ 4 (ph:2 3) [Al δεν αποπλύνεται, άρα αποτέλεσμα αλουνίτης καολίνης, άρα ΔΕΝ δημιουργείται εκτεταμένος σπογγώδης υπολειμματικός χαλαζίας] Εάν κατά την διάρκεια της υδροθερμικής δράσης υπάρχει ταυτόχρονη διάβρωση τότε το επίπεδο του υπογείου νερού πέφτει παρασύροντας και την ζώνη steam heated ΠΑΕ και έτσι αναπτύσσεται ένα παχύ κάλυμμα ΠΑΕ το οποίο μπορεί να επικαλύψει ζώνες βαθύτερης υπογένους εξαλλοίωσης Η ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΘΕΡΜΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Θεμελιώδη Χαρακτηριστικά του Επιθερμικού Περιβάλλοντος σχηματισμού κοιτασμάτων

30 Γ.3. Δημιουργία οξύτητας στο επιθερμικό περιβάλλον και ΥΠΕΡΓΕΝΕΤΙΚΗ Προχωρημένη Αργιλική Εξαλλοίωση(ΠΑΕ) (Advanced argillic alteration) Υπεργενετική οξείδωση θειούχων ορυκτών μετά το τέλος της υδροθερμικής δράσης Σχηματίζει την ζώνη ΠΑΕ επάνω από κοιτάσματα HS και LS Θειούχο ορυκτό + 2Ο 2 = Οξείδιο Fe + H 2 SO 4 (Τ=30 40º C) Αναπτύσσεται μόνον μέσα στη(και ελέγχεται από την θέση της) ζώνη(ς) του υπόγειου νερού αργιλικά ορυκτά, καολίνης, αλλουσίτης, αλουνίτης, ιαροσίτης, οξείδια σιδήρου Η ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΘΕΡΜΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Θεμελιώδη Χαρακτηριστικά του Επιθερμικού Περιβάλλοντος σχηματισμού κοιτασμάτων

31 Γενετική κατάταξη των Επιθερμικών Κοιτασμάτων Einaudi et al. (2003) Sillitoe and Hedenquist (2003)

32 Σουλφιδίωση{Sulfidation} Κατάσταση Σουλφιδίωσης(ΚΣ){Sulfidation state} ΟΡΙΣΜΟΣ 1. Ο όρος Σουλφιδίωση ή Κατάσταση Σουλφίδίωσης(ΚΣ) περιγράφει την οξειδωτική κατάσταση (Σθένος) του θείου εν διαλύσει, η σε αέρια μορφή, σε υδάτινα μεταλλοφόρα διαλύματα. Οξειδωτική κατάσταση (n) θείου είναι είτε > {SO 4 2, n=+6} ή < {H 2 S, n= 2} σε σχέση με S 2 (n=0). Διάκριση δύο ακραίων μελών Επιθερμικών Κοιτασμάτων Υψηλής Σουλφιδίωσης και Χαμηλής Σουλφιδίωσης ΟΡΙΣΜΟΣ 2. Ο όρος Σουλφιδίωση ή Κατάσταση Σουλφίδίωσης περιγράφει τα πεδία θερμοκρασιακής σταθερότητας θειούχων ορυκτών σε συνάρτηση με την ΠΤΗΤΙΚΟΤΗΤΑ(fugacity)αέριου S 2. Η αλλαγή αυτή προήλθε από την διαπίστωση ότι οι ορυκτές συγκεντρώσεις(mineral assemblages) στα επιθερμικά μεταλλεύματα ΜΕΤΑΒΑΛΛΟΝΤΑΙ, και θα μπορούσαν να συστηματοποιηθούν αναφορικά με την Yψηλή Ενδιάμεση, ή Χαμηλή ΚΣ των, και ότι τα ΥΔ που σχηματίζουν αυτά τα ορυκτά αλλάζουν επίσης ΚΣ σαν αποτέλεσμα γεωχημικής εξέλιξης στο χώρο και στο χρόνο. Η μεταβλητότητα αυτή όπως εκφράζεται στα διάφορα σουλφίδια Fe, Cu, As, και στις σουλφιδικές καταστάσεις, είναι αποτέλεσμα διαδικασιών που λαμβάνουν χώρα μέσα στο επιθερμικό περιβάλλον!!, (+θεμελιώδεις διεργασίες κάτω από το περιβάλλον μεταλλογένεσης, όπως σύσταση πυριγενών πετρωμάτων και τεκτονικό περιβάλλον). Παρ όλο που υπάρχουν αρκετά να κατανοήσουμε ακόμη, η ορολογία αυτή αντικατοπτρίζει την εξέλιξη ανερχόμενων υδροθερμικών διαλυμάτων και συμβάλλει στην κατανόηση της γένεσης των κοιτασμάτων Επιθερμικού και Πορφυρικού Τύπου (Einaudi et al 2003) {mineral assemblages(+): ομάδες ορυκτών που βρίσκονται σε επαφή και δεν επιδεικνύουν στοιχεία αντίδρασης μεταξύ τους, mineral associations(,): ομάδες ορυκτών που δεν βρίσκονται όλα σε επαφή και δεν αποτέθηκαν απαραίτητα συγχρόνως}

33 ΟΡΙΣΜΟΙ Πτητικότητα {Fugacity (f)} είναι μία χημική ποσότητα που εκφράζεται σε μονάδες ΠΙΕΣΗΣ και έχει σαν στόχο την πληρέστερη περιγραφή της ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ ενός αερίου, σε σχέση με την ΙΔΑΝΙΚΗ ΠΙΕΣΗ {P } που χρησιμοποιείται στον Νόμο των Ιδανικών Αερίων. Η πτητικότητα προσδιορίζεται πειραματικά ή εκτιμάται για διάφορα μοντέλα {π.χ. a "Van der Waals gas«} που είναι πλησιέστερα στην πραγματικότητα σε σχέση με τα λεγόμενα ιδανικά αέρια. H ιδανική πίεση αερίου P και η Πτητικότητα συσχετίζονται μέσω του Συντελεστή Πτητικότητας φ( fugacity coefficient) φ=f/p Δεδομένου ότι οι σχετική πίεση είναι ο πιο κοινός τρόπος να περιγραφεί η ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ ενός αερίου, η Πτητικότητα είναι εξαιρετικά χρήσιμη για τον προσδιορισμό της πραγματικής πίεσης ενός αερίου. The word "fugacity" is derived from the Latin for "fleetness", which is often interpreted as the tendency to flee or escape

34 ΟΡΙΣΜΟΙ Πτητικότητα του οξυγόνου (Ο) ενός συστήματος σε κάθε θερμοκρασία, μπορεί να προσδιορισθεί συγκρινόμενη με πρότυπες αντιδράσεις ορυκτών: 4Fe 3 O 4 + O 2 = 6Fe 2 O 3 (μαγνητίτης) (αιματίτης) Πτητικότητα του θείου (S) ενός συστήματος(διαλύματος ή ομάδας ορυκτών) σε κάθε θερμοκρασία, μπορεί να προσδιορισθεί συγκρινόμενη με πρότυπες αντιδράσεις ορυκτών(ρυθμιστές): 2FeS + S 2 = 2FeS 2 (πυροτίνης) (σιδηροπυρίτης) Η σχετική Σουλφιδίωση(υψηλή, ενδιάμεση, χαμηλή) ορίζεται σαν η διαφορά ανάμεσα στην πτητικότητα του θείου όπως υποδηλώνεται από μία φυσική συγκέντρωση(ομάδα) ορυκτών σε σχέση με εκείνη μίας ρυθμιστικής αντίδρασης ορυκτών, ή σαν Πεδία θερμοκρασιακής σταθερότητας ορυκτών φάσεων που περιέχουν θείο(s) σε σχέση με την πτητικότητα του θείου (Hedenquist et al. 1994, Einaudi et al. 2003)

35 Σουλφιδίωση{Sulfidation} Κατάσταση Σουλφιδίωσης{Sulfidation state} cv:κοβελίνης,dg:διγενίτης, py:σιδηροπυρίτης, bn:βορνίτης, cp:χαλκοπυρίτης, po:πυροτίτης,asp: αρσενοπυρίτης,lo:λολινγκίτης, tn:τεναντίτης,en: εναργίτης, fm:φαματινίτης, orp: κίτρινη σανδαράχη, td:τετραεδρίτης, hm:αιματίτης,mt: μαγνητίτης Fe σε σφαλερίτη σε ισορροπία με ένα θειούχο ορυκτό του Fe Διάγραμμα f S2 T που δείχνει την ποικιλία των συνυπαρχόντων ορυκτών σουλφιδίων(παραγένεση) σε Επιθερμικά Κοιτάσματα που αντικατοπτρίζουν πέντε(5) κατηγορίες Σουλφιδίωσης : Πολύ Xαμηλή{VERY LOW} και Χαμηλή{LOW) μέσω Ενδιάμεσης{INTERMEDIATE} σε Υψηλή(HIGH} και Πολύ Υψηλή(VERY HIGH} Αυτές οι κατηγορίες οριοθετούνται σαν ταινίες κατά πλάτος του διαγράμματος. Η κάθε ταινία έχει σαν όριο μία ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ ΣΟΥΛΦΙΔΙΩΣΗΣ Α + S 2 = B Ορυκτά που χαρακτηρίζουν περιορισμένο εύρος καταστάσεων σουλφιδίωσης: πυροτίνης η μαγνητοπυρίτης κοβελίνης λολινγκίτης(feas 2 ) Αρσενοπυρίτης Τεναντίτης Εναργίτης Αυτοφυές βισμούθιο Βισμουθινίτης

36 Σουλφιδίωση{Sulfidation} Κατάσταση Σουλφιδίωσης{Sulfidation state} Αντιδράσεις Σουλφιδίωσης Όριο Ενδιάμεσης Υψηλής CuFeS 2 +S 2 = Cu 5 FeS 4 +4FeS 2 (χαλκοπυρίτης) (βορνίτης) (σιδηροπυρίτης) 0.67Cu 12 As 4 S 13 + S 2 = 2.67Cu 3 AsS 4 (τεναντίτης) (εναργίτης) Κατώτατο όριο Ενδιάμεσης 0.47FeAsS CuFeS 2 + S 2 = (αρσενοπυρίτης) (χαλκοπυρίτης) 0.12Cu 12 As 4 S FeS 2 (τεναντίτης) (σιδηροπυρίτης)

37 Σουλφιδίωση{Sulfidation} Κατάσταση Σουλφιδίωσης{Sulfidation state}!προσοχή! Η Σουλφιδίωση ΔΕΝ αποτελεί συνάρτηση της περιεκτικότητας σε θείο ενός θειούχου ορυκτού ή ομάδας συνυπαρχόντων ορυκτών(π.χ. Ο σιδηροπυρίτης περιέχει πιο πολύ θείο από τον κοβελίνη αλλά το πεδίο σταθερότητας του επεκτείνεται σε χαμηλότερες καταστάσεις σουλφιδίωσης από εκείνη του κοβελίνη (ΒΛΕΠΕ επόμενη διαφάνεια) ΔΕΝ είναι συνάρτηση της εγγύτητας μίας συγκεκριμένης ομάδας ορυκτών ή ΥΔ στην καμπύλη συμπύκνωσης θείου (π.χ. Η καμπύλη συμπύκνωσης θείου( οροφή για τη f S2 για οποιαδήποτε θερμοκρασία, έχει μικρότερη κλίση από τις αντιδράσεις σουλφιδίωσης. Αποτέλεσμα η κάθε κατάσταση σουλφιδίωσης έχει ένα ανώτατο θερμοκρασιακό όριο, και για κάθε ΚΣ αμφότερες η πτητικότητα του θείου και η θερμοκρασία ποικίλουν (ΒΛΕΠΕ επόμενη διαφάνεια)

38 Σουλφιδίωση{Sulfidation} Κατάσταση Σουλφιδίωσης{Sulfidation state} ΔΕΝ αποτελεί συνάρτηση της περιεκτικότητας σε θείο ενός θειούχου ορυκτού ή ομάδας συνυπαρχόντων ορυκτών(π.χ. Ο σιδηροπυρίτης περιέχει πιο πολύ θείο από τον κοβελίνη αλλά το πεδίο σταθερότητας του επεκτείνεται σε χαμηλότερες καταστάσεις σουλφιδίωσης από εκείνη του κοβελίνη Αντιδράσεις Σουλφιδίωσης Όριο Ενδιάμεσης Υψηλής CuFeS 2 +S 2 = Cu 5 FeS 4 +4FeS 2 (χαλκοπυρίτης) (βορνίτης) (σιδηροπυρίτης) 0.67Cu 12 As 4 S 13 + S 2 = 2.67Cu 3 AsS 4 (τεναντίτης) (εναργίτης) Κατώτατο όριο Ενδιάμεσης 0.47FeAsS CuFeS 2 + S 2 = (αρσενοπυρίτης) (χαλκοπυρίτης) 0.12Cu 12 As 4 S FeS 2 (τεναντίτης) (σιδηροπυρίτης)

39 Σουλφιδίωση{Sulfidation} Κατάσταση Σουλφιδίωσης{Sulfidation state} ΔΕΝ είναι συνάρτηση της εγγύτητας μίας συγκεκριμένης ομάδας ορυκτών ή ΥΔ στην καμπύλη συμπύκνωσης θείου (π.χ. Η καμπύλη συμπύκνωσης θείου( οροφή για τη f S2 για οποιαδήποτε θερμοκρασία, έχει μικρότερη κλίση από τις αντιδράσεις σουλφιδίωσης. Αποτέλεσμα η κάθε κατάσταση σουλφιδίωσης έχει ένα ανώτατο θερμοκρασιακό όριο, και για κάθε ΚΣ αμφότερες η πτητικότητα του θείου και η θερμοκρασία ποικίλουν Αντιδράσεις Σουλφιδίωσης Όριο Ενδιάμεσης Υψηλής CuFeS 2 +S 2 = Cu 5 FeS 4 +4FeS 2 (χαλκοπυρίτης) (βορνίτης) (σιδηροπυρίτης) 0.67Cu 12 As 4 S 13 + S 2 = 2.67Cu 3 AsS 4 (τεναντίτης) (εναργίτης) Κατώτατο όριο Ενδιάμεσης 0.47FeAsS CuFeS 2 + S 2 = (αρσενοπυρίτης) (χαλκοπυρίτης) 0.12Cu 12 As 4 S FeS 2 (τεναντίτης) (σιδηροπυρίτης)

40 Εξελικτική πορεία υδροθερμικών διαλυμάτων και ορυκτών συγκεντρώσεων, και σταδιακή μετάβαση, από το Πορφυρικό(Porphyry Cu) περιβάλλον, μέσω φλεβών βασικών μετάλλων επίσης στο Πορφυρικό περιβάλλον (base metal veins), σε Επιθερμικό περιβάλλον Υψηλής Σουλφιδίωσης(HS epithermal)

41 Τα επιθερμικά κοιτάσματα HS( IS) είναι παραλλαγές πάνω στο ενιαίο Σύστημα Πορφυρικού Χαλκού Heinrich, C.A. (2005) Mineralium Deposita, v. 39, p Ο σχηματισμός κοιτασμάτων Cu±Au±Mo Πορφυρικού Τύπου και κοιτασμάτων Au Ag±As±Pb±Zn±Cu Επιθερμικού Τύπου κατηγορίας Υψηλής Σουλφιδίωσης(κ Ενδιάμεσης Σουλφιδίωσης) είναι μία συνεχής 41 διαδικασία που οδηγείται από την ψύξη ενός ογκώδους μαγματικού θαλάμου

42 ΣΕ ΕΞΑΙΡΕΤΙΚΕΣ ΜΟΝΟ ΠΕΡΙΠΤΩΣΕΙΣ ΣΥΓΚΕΚΡΙΜΕΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΟΡΦΥΡΙΚΟΥ ΧΑΛΚΟΥ ΠΕΡΙΕΧΟΥΝ ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΟΥΣ ΤΥΠΟΥΣ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΩΝ ΠΟΥ ΑΠΕΙΚΟΝΟΖΟΝΤΑΙ Ανατομία ενός τηλεσκοπικού Συστήματος Πορφυρικού Χαλκού Χωρική σχέση ενός κεντρικά τοποθετημένου Κοιτάσματος Cu ± Au ± Mo Πορφυρικού Τύπου {Porphyry Cu ± Au ± Mo} που φιλοξενείται από σύνθετο μαγματικo πορφυριτικό σώμα {PORPHYRY STOCK}, και γειτονικά πετρώματα, ΜΕ: ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑΚΑ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ (1) Κοιτάσματα τύπου Σκαρν (Skarn)( Μακρινά/Distal και Εγγύτατα/Proximal ), (2) Κοιτάσματα συμπαγών θειούχων μεταλλευμάτων από αντικατάσταση ανθρακικών πετρωμάτων {carbonatereplacement(manto)}, (3) Μακρινά διάσπαρτα κοιτάσματα σε ιζήματα {sediment hosted(distal disseminated)}, [ΠΡΟΣΟΧΗ: (1), (2), και (3) φιλοξενούνται από ανθρακικές λιθολογίες], κ (4) (Υπο)Επιθερμικές (subepithermal) φλέβες σ μη ανθρακικά πετρώματα,και, ΥΠΕΡΚΕΙΜΕΝΑ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ (5) Κοιτάσματα Επιθερμικού τύπου, κατηγορίας Υψηλής και Ενδιάμεσης Θείωσης που φιλοξενούνται μέσα στο, και πλευρικά από το, ηφαιστειακό περιβάλλον του Καλύμματος Προχωρημένης Αργιλικής{ΚΠΑΕ} Εξαλλοίωσης(Lithocap). Sillitoe RH (2010) ECON GEOL 105:3 41

43 Κατάταξη των Επιθερμικών Κοιτασμάτων Δύο ακραία μέλη { στύλ } Επιθερμικών κοιτασμάτων Ακραίο Μέλος Α Χαμηλής Σουλφιδίωσης (LS) ή Επιθερμική μεταλλοφορία που συνδέεται με Χαλαζία ± Ασβεστίτη ± Αδουλάριο± Ιλίτη Επιθερμικά κοιτάσματα τύπου Hot spring Γεωθερμικό Σύστημα Μαγματικό Υδροθερμικό Σύστημα Το Ακραίο Μέλος Β μεταβαίνει/μεταπίπτει σε κοιτάσματα Ενδιάμεσης Σουλφιδίωσης (IS) Ακραίο Μέλος Β Υψηλής Σουλφιδίωσης (HS) ή Επιθερμική μεταλλοφορία που συνδέεται με Χαλαζία + Αλουνίτη ± Πυροφυλίτη ± Δικίτη ± Καολινίτη

44 Κατάταξη των Επιθερμικών Κοιτασμάτων Το Ακραίο Μέλος Β μεταβαίνει/μεταπίπτει σε κοιτάσματα Ενδιάμεσης Σουλφιδίωσης (IS) Τα σουλφίδια Β είναι παρόμοια με τα σουλφίδια IS Οι φλέβες IS βρίσκονται συνήθως στα περιθώρια των Β Τα Β και IS συνδέονται στενά στο χώρο και χρόνο Sillitoe RH (2010) ECON GEOL 105:3 41 Διαφέρουν στις αναλογίες Me {Cu Au vs Pb Zn Ag Au) προοδευτική αναγωγή και ουδετεροποίηση ΥΔ λογω w/r ( μείωση HCl, SO 2, H 2 S)

45 Κατάταξη των Επιθερμικών Κοιτασμάτων Α. Το Ακραίο Μέλος Α Χαμηλής Σουλφιδίωσης σχηματίζεται σε ένα γεωθερμικό σύστημα που κυριαρχείται από χλωριούχα νερά σχεδόν ουδέτερου ph, ισχυρή εισροή κυρίως μετεωρικού νερού που κυκλοφορεί σε βάθος με CO 2, NaCl,, H 2 S. Γεωθερμικό περιβάλλον ανάλογο γαι παραγωγή ηλεκτρισμού. Β. Το Ακραίο Μέλος Β Υψηλής Σουλφιδίωσης σχηματίζεται σε ένα μαγματικό υδροθερμικό σύστημα που κυριαρχείται από όξινα ΥΔ, ισχυρή ροή μαγματικών υγρών και αερίων με H 2 O, CO 2, HCl, H 2 S και SO 2, κυμαινόμενη εισροή μετεωρικού νερού. Περιβάλλον ανάλογο με σύγχρονα ηφαίστεια ΠΡΟΣΟΧΗ! Πολύ διαφορετικά μήκη διόδων ροής ΥΔ πριν τα βαθιά ΥΔ συναντήσουν το ΕΠ!!! ΑΡΑ Α. Ελάχιστη αλληλεπίδραση W/R, και, Β. Σημαντική αλληλεπίδραση W/R

46 Διαγνωστικά χαρακτηριστικά Επιθερμικών Κοιτασμάτων HS και LS

47 Ορυκτολογικά Χαρακτηριστικά {η παύλα μεταξύ ορυκτών προσδιορίζει συγκέντρωση ισορροπίας για την οποία πρέπει να συνυπάρχουν όλες οι φάσεις} Όξινο ph Αλουνίτης, καολινίτης(δικίτης), πυροφυλλίτης, υπολειματικός/σπογγώδης χαλαζίας Ουδέτερο ph Χαλαζίας αδουλάριος ±ιλίτης, ασβεστίτης Υψηλή Σουλφιδίωση(HS) Σιδηροπυρίτης εναργίτης, ± λουζονίτης, κοβελίνης διγενίτης, φαματινίτης, σανδαράχη Οξειδωτικό Αλουνίτης, αιματίτης μαγνητίτης Ενδιάμεση Σουλφιδίωση(IS) Τεναντίτης, τετραεδρίτης, αιματίτης σιδηροπυρίτης μαγνητίτης, σιδηροπυρίτης, χαλκοπυρίτης, σφαλερίτης πτωχός σε Fe σιδηροπυρίτης Χαμηλή Σουλφιδίωση(LS) Αρσενοπυρίτης λολινγκίτη ς πυροτίτης, σφαλερίτης πλούσιος σε Fe σιδηροπυρίτης Αναγωγικό Μαγνητίτης σιδηροπυρίτης πυροτίτης, χλωρίτης σιδηροπυρίτης

48 Τα ηφαιστειακά πετρώματα-ξενιστές HS: Κυρίως με ασβεστο-αλκαλικά ηφαιστειακά τόξου δακίτες και ανδεσίτες. Κυρίως τόξα με ήπιο εφελκυσμό ή ουδέτερο τεκτονικό stress. Ρυόλιθοι ΔΕΝ έχουν σημαντικές μεταλλοφορίες HS. Συμπιεστικά τόξα μικρά κοιτάσματα LS: ΑΝΕΠΤΥΓΜΕΝΟ ΣΤΑΔΙΟ ΕΦΕΛΚΥΣΜΟΥ-ηπειρωτικά rifts ή νησιώτικου τόξου, δυαδική ή μαφική ηφαιστειότητα, συνδέονται με ανδεσίτες και ρυόλιθους, ενώ σημαντικά κοιτάσματα όπως Ladolam, Porgera και Cripple Creek συνδέονται με σωσονιτικά και αλκαλικά πετρώματα

49 Σύμπτωση κατανομής των ενεργών ηφαιστείων του κόσμου και επιθερμικών κοιτασμάτων χρυσού

50 Τεκτονικό περιβάλλον και ακτουαλιστικά πρότυπα επιθερμικών κοιτασμάτων LS Ανεπτυγμένο στάδιο εφελκυσμού Τεκτονικές λεκάνες (rifts) σε περιβάλλον οπισθοτόξου (ηπειρωτικό ή νησιώτικο τόξο) Δυαδική (βασάλτης ρυόλιθος) ηφαιστειότητα Γεωθερμικά συστήματα σαν ακτουαλιστικά πρότυπα. Ουδετεροποίηση μαγματικών πτητικών συστατικών (αναγωγικά) σε βάθος έχει σαν αποτέλεσμα την δημιουργία διαλυμάτων LS για φλεβική ή διάσπαρτη μεταλλοφορία LS και πυριτικό sinter

51 Τεκτονικό περιβάλλον και ακτουαλιστικά πρότυπα επιθερμικών κοιτασμάτων HS IS Aσβεστο αλκαλικά ηφαιστειακά τόξα(δακίτες, ανδεσίτες). Ρυόλιθοι ΔΕΝ έχουν σημαντικές μεταλλοφορίες HS Ηφαιστειακά τόξα με ήπιο εφελκυσμό ή ουδέτερο τεκτονικό stress. Συμπίεση: μεγάλα πορφυριτικά κοιτάσματα, στείρα lithocaps

52 Σχηματική κατανομή υδροθερμικών εξαλλοιώσεων Θερμοκρασίες και ph σταθερότητας υδροθερμικών ορυκτών Τα ορυκτά διευθετούνται από την σταθερότητα τους σε σχέση με την μεταβλητότητα του ph

53 Μορφές και γεωμετρία επιθερμικών κοιτασμάτων που δείχνουν την επίδραση τεκτονικών, υδροθερμικών και λιθολογικών παραγόντων στις διόδους ροής ΥΔ

54 LS

55 Σχηματική αναπαράσταση ενός κοιτάσματος LS Πυριτικό sinter(sinter terrace), Κάλυμμα επιφανειακής steam heated προχωρημένης αργιλικής εξαλλοίωσης (steam heated alteration)(aa), Πυριτικό στρώμα από χαλκηδόνιο(chalcedony blanket), Διάσπαρτο μετάλλευμα((disseminated ore), Φλεβικό μετάλλευμα(vein ore), Διαπερατή λιθολογία(permeable lithology), Θερμές πηγές (Hot springs), Παλαιοεπιφάνεια(Paleosurface), Επίπεδο υπόγειου νερού(water table) (Hedenquist et al. 2000).

56 Χαρακτηριστικά του ακτουαλιστικού προτύπου κοιτάσματος LS Επιφανειακή αναβράουσα θερμή πηγή ουδέτερου ph. Επιφανειακή έκφανση υδροθερμικού διαλύματος τύπου LS

57 Χαρακτηριστικά του ακτουαλιστικού προτύπου κοιτάσματος LS Θερμές Πηγές (Hot springs). Champagne pool, Γεωθερμικό Σύστημα Waitapu, Ν. Ζηλανδία. Θερμή πηγή ουδέτερου ph με περιφερειακό πυριτικό sinter που περιέχει αποθέσεις As Sb Au Ag Hg Tl(πορτοκαλί). Steam heated όξινα θειικά νερά σχηματίζουν καολίνη (λευκά μπαλώματα ).

58 Χαρακτηριστικά του ακτουαλιστικού προτύπου κοιτάσματος LS Διαγνωστικά χαρακτηριστικά πυριτικών sinters: υφές από εξάτμιση, στρωματολιθική ανάπτυξη φυκιών, πολύ λεπτή στρωμάτωση, κομμάτια φυτών, έλλειψη υφής πετρώματος

59 Χαρακτηριστικά του ακτουαλιστικού προτύπου κοιτάσματος LS Πυριτικό Sinter που περιέχει 2 30 g/t Au, που σχηματίζεται σε θερμή πηγή στο νησί Lihir, Νεα Γουινέα,. Το νησί Lihir είναι ηφαιστειογενές και φιλοξενεί ενεργό γεωθερμικό σύστημα και το νεότερο και μεγαλύτερο LS επιθερμικό κοίτασμα Au στον κόσμο (περιέχει συνολικά 43 εκατομμύρια ουγκιές Au)

60 Χαρακτηριστικές υφές και δομές κοιτασμάτων LS

61 Χαρακτηριστικές υφές και δομές κοιτασμάτων LS Απόθεση φλεβών χαλαζία-χαλκηδονίου-οπαλίου( αδουλάριου, σερικίτη) με χαρακτηριστικό ταινιωτή-κολλοφορμική υφή Φλέβα χαλαζία χαλκηδόνιου αδουλάριου από επιθερμική μεταλλοφορία Au Ag με ταινιωτή ανάπτυξη, Προφήτης Ηλίας, Μήλος Ταινιωτή ανάπτυξη αδουλάριου σερικίτη σε φλεβική επιθερμική μεταλλοφορία Au Ag με καλοσχηματισμένες ταινίες χαλαζία και σκοτεινόχρωμες ταινίες σουλφιδίων (ginguro), Golden Cross, Australia

62 Ταινιωτή/ φολιδοειδής ανάπτυξη φλεβών χαλαζία/χαλκηδονίου (αδουλάριου βαρύτησερικίτη) Αu Χρυσοφόρες Επιθερμικές φλέβες Χαλαζία/Χαλκηδόνιου, Προφήτης Ηλίας Χονδρό Βουνό Μήλος Kilias et al (2001)

63 Χαρακτηριστικές υφές και δομές κοιτασμάτων LS Παρουσία αδουλάριου και ασβεστίτη HCO 3 + H + = H 2 CO 3 CO 2 + H 2 O (1) {Βρασμός και απελευθέρωση CO 2 στην αέρια φάση αύξηση του ph} KAl 3 Si 3 O 10 (OH) 2 + 6SiO 2 + 2K + 3KAlSi 3 O 8 + 2H + (2) {Αύξηση του ph προκαλεί μετατόπιση από το πεδίο σταθερότητας του ιλλίτη σε εκείνο του αδουλάριου } 2HCO 3 + Ca 2+ CaCO 3 + CO 2 + H 2 O (3) {Απελευθέρωση CO 2 στην αέρια φάση οδηγεί στην απόθεση ασβεστίτη} Ταινιωτή φλέβα χαλαζία-χαλκηδόνιουαδουλaίου(χρώματος ροζ) κοίτασμα Cracow, central Queensland, Australia Αδρόκοκκος λεπιοειδής ασβεστίτης, Martha Hill, N. Zealand

64 Μοντέλο ανάπτυξης κοιτάσματος επιθερμικού τύπου κατηγορίας LS

65 Μοντέλο ανάπτυξης κοιτάσματος επιθερμικού τύπου κατηγορίας LS(1) Acid sulfate steamheated waters, mud pools, fumaroles Chloride waters, boiling springs CO 2 -rich steam heated waters κοίτασμα Cold groundwater recharge Near neutral chloride LS waters Μετεωρικά νερά διεισδύουν σε βάθος >5 χμ μέσω ρευμάτων μεταφοράς θερμότητας που οδηγούνται από μαγματική θερμότητα (intrusion). Σε βάθη 1 2 χμ κάτω από το επίπεδο του υπόγειου νερού, μέσα στη ζώνη ανοδικής κίνησης, οι μέγιστες συνθήκες P T βρίσκονται κοντά στα επίπεδα υδροστατικού βρασμού. Σε πιο αβαθή επίπεδα, υδραυλικές βαθμίδες αναγκάζουν τα ανερχόμενα διαλύματα σε πλευρική κίνηση και να σχηματίσουν ζώνες ροής προς ταέξω (outflow){ο βρασμός εμποδίζεται λόγω αραίωσης/ανάμειξης από υπόγεια μετεωρικά νερά. Στο Γεωθερμικό Συστημα κυκλοφορούν τρία(3) ακραία μέλη/τύποι ΥΔ : {neutral chloride LS waters, CO2 rich stem heαted waters, acid sulphate steam heated waters}. Neutral chloride LS waters: Ανερχόμενα ουδέτερα χλωριούχα νερά σχηματίζουν το(ν) υδροθερμικό πλουμί λοφίο θύσανο, είναι τα πιο σημαντικά για την μεταφορά σε διάλυση Au και Ag. Αυτά προέρχονται από αλληλεπίδραση μετεωρικού νερού που εισχωρεί σε βάθος και μαγματικών στοιχείων (H 2 O, CO 2, SO 2, H 2 S, HCl) κοντά στη βάση του πυρήνα μεταφοράς θερμότητας(convection cell) και μεταγενέστερη αντίδραση W/R. Το ph είναι σχεδόν ουδέτερο

66 Μοντέλο ανάπτυξης κοιτάσματος επιθερμικού τύπου κατηγορίας LS(2) Acid sulfate steamheated waters, mud pools, fumaroles Chloride waters, boiling springs CO 2 -rich steam heated waters κοίτασμα Cold groundwater recharge Near neutral chloride LS waters CO 2 rich steam heated waters: Νερά πλούσια σε CO 2 που θερμάνθηκαν από ανερχόμενους υδρατμούς {που περιέχουν υψηλές ποσότητες διαλυμένου CO 2 (> 10,000 mg/kg) τείνουν να συγκεντρώνονται σε μικρά βάθη και περιβάλλουν ( πέφτουν σαν κουρτίνα πάνω από ) τα πιο στάσιμα και λιμνάζοντα περιθώρια του συστήματος μέχρι βάθος 1,000 m κάτω από το επίπεδο του υπόγειου νερού Acid sulphate steam heated waters: Όξινα θειικά νερά που θερμάνθηκαν από υδρατμούς περιέχουν υψηλές ποσότητες θεικών ριζών (~1,000 mg/kg) που προέρχεται από οξείδωση του H2S πάνω από τη ζώνη του υπόγειου νερού. Τα νερά αυτά στάζουν μέσα στη ζώνη του υπόγειου νερού όπου αναμειγνύονται με Νερά πλούσια σε CO2 που θερμάνθηκαν από ανερχόμενους υδρατμούς {CO2 rich steam heated waters} ή Ανερχόμενα ουδέτερα χλωριούχα νερά (neutral chloride LS waters) και ουδετεροποιούνται μέσα σε μερικές δεκάδες μέτρα

67 Μοντέλο ανάπτυξης κοιτάσματος επιθερμικού τύπου κατηγορίας LS(3) Acid sulfate steamheated waters, mud pools, fumaroles Chloride waters, boiling springs CO 2 -rich steam heated waters κοίτασμα Cold groundwater recharge Near neutral chloride LS waters Αναγωγικά νερά σχεδόν ουδέτερου ph ΥΔ Μεταφορά σαν Au(HS) 2 Απόθεση: (1) Βρασμός Αu(HS) 2 + H H 2 Au +2H 2 S {απελευθέρωση H 2 S στην αέρια φάση} (2) Ανάμειξη οξειδωμένου μετεωρικού νερού με το μεταλλοφόρο{au(hs) 2 } διάλυμα Αu(HS) +8Η Ο Au + 2SO 2 + 3H H

68 HS IS

69 Σχηματική αναπαράσταση ενός κοιτάσματος HS Σχηματική αναπαράσταση γεωμετρία ενός συστήματος HS που συνδέεται με ηφαιστειακό δόμο, και το οποίο σύστημα διαχωρίζεται χωρικά από υποκείμενο περιβάλλον Πορφυρικού Χαλκού. Παρατηρήστε την αλλαγή της μεταλλοφορίας προς τα επάνω, από Cu(Chalcopyrite) προς Au/Ag (disseminated Au Ag mineralization) και από τεκτονικά ελεγχόμενη(chalcopyrite in K silicate rock, Chalcopyrite in intermediate argillic alteration, Au enargite in vuggy quartz, Au tennantite in vuggy quartz) προς διάσπαρτη(disseminated Au Ag mineralization). Η παλαιοεπιφάνεια προσδιορίζεται από εξαλλοιωμένο/ξεπλυμένο (acid leached zone) από οξύ πέτρωμα (steamheated οξύ). Επεξήγηση των όρων: Dome: ηφαιστειακός δόμος, Ignimbrite: ιγκνιμβρίτης, Quartz kaolinite: εξαλλοίωση χαλαζίακαολίνη, Quartz alunite: εξαλλοίωση χαλαζίααλουνίτη,barren intermediate argillic alteration: στείρα ενδιάμεση αργιλική εξαλλοίωση, Chalcopyrite in intermediate argillic alteration: (φλεβικός) χαλκοπυρίτης σε ενδιάμεση αργιλική εξαλλοίωση, Top of basement: οροφή του υποβάθρου, Chalcopyrite in K silicate rock: (φλεβικός) χαλκοπυρίτης σε πέτρωμα με Κ ούχο πυριτική εξαλλοίωση, Porphyry stock: πορφυρική διείσδυση, Au enargite in vuggy quartz: Αuεναργίτης σε vuggy χαλαζία (Sillitoe 2000).

70 Σχηματισμός διαφόρων τύπων ΠΑΕ και η σχέση τους με επιθερμικά κοιτάσματα Α. Υπογενετική HS HS, LS Β. Steam-heated HS, LS C. Υπεργεντική

71 White Island Ακτουαλιστικό πρότυπο για κοιτάσματα HS Ηφαίστειο υδροθερμικό σύστημα White Island, New Zealand. Άνω Αριστερά κ Δεξιά: Μαγματικές ατμίδες υψηλής θερμοκρασίας ~900 o C εξέρχονται από τον κρατήρα ενός ανδεσιτικού ηφαιστειακού δόμου. Β. Κάτω Αριστερά: Όξινη λίμνη κρατήρα με όξινο νερό πολύ χαμηλού ph, και ηφαιστειακές ατμίδες. Εξάτμιση αυξάνει την συγκέντρωση των θειικών και χαμηλώνει το ph έως 0.0. C.Κάτω Δεξια. Αυτοφυές θείο από την όξινη λίμνη +FeS 2 +αλουνίτης+καολίνης.

72 Επιθερμικό σύστημα HS Steam heated ΠΑΕ

73 Σχηματική αναπαράσταση και γεωμετρία τύπων και ζωνών εξαλλοιώσεων σε σχέση με το βάθος, σε ένα επιθερμικό σύστημα HS Τομή ενός τυπικού επιθερμικού κοιτάσματος HS με την εν είδει ανερχόμενης φλόγας ζώνη του πυριτικού πυρήνα (Vuggy silica), και ένθετο που δείχνει την χαρακτηριστική ζώνωση των εξαλλοιώσεων από τον πυριτικό πυρήνα [με την υφή του σπογγώδους χαλαζία)(leached silicic)] πλευρικά προς τα έξω. Αυτός ο πυριτικός πυρήνας αποτελεί τον κύριο ξενιστή για μετάλλευμα HS(Mineralized vuggy quartz rock), αν και τμήματα της ζώνης ΠΑΕ(Adv. Argillic) μπορεί να περιέχουν μετάλλευμα, ιδιαίτερα αν ο πυροφυλλίτης επικρατεί σε σχέση με τις πυριτικές ζώνες

74 Χαρακτηριστικές υφές και δομές κοιτασμάτων HS Hedenquist et al 1996 Υπολειμματικό/σπογγώδες SiO 2 (vuggy silica)που πλαισιώνεται πλευρικά από εξαλλοίωση καολίνη αλουνίτη. Rodalquilar Au Mine, southeast Spain(Photo Lluís Fontboté, /05) Copyright 1998 Lluís Fontboté Τυπική ζώνωση που προκαλείται από πολύ όξινα υδροθερμικά διαλύματα. Από το κέντρο προς τις πλευρές: Υπολειμματικό SiO 2 (vuggy silica)(σκούρο καφέ), καολίνηςαλουνίτης (υπόλευκο), καολίνης σερικίτης (ανοικτό καφέ). Refugio Mine, Maricunga Belt, northern Chile. (Photo Lluís Fontboté, /05) Copyright 1998 Lluís Fontboté

75 Χαρακτηριστικές υφές και δομές κοιτασμάτων HS Vuggy Silica Hedenquist, J. pers. communj

76 Χαρακτηριστικές υφές και δομές κοιτασμάτων HS Υδροθερμική Λατυποποίηση. Αποσυμπίεση Υδραυλική Ρηγμάτωση{Λατυποποίηση (brecciation)} Ανάπτυξη μεταλλοφορίας σε υδροθερμικά λατυποπαγή Υδροθερμικό Λατυποπαγές πλημμυρισμένο με επιθερμικό χαλaζία, Au και σουλφίδια Cu(εναργίτη) και βασικών μετάλλων, επιθερμικό(hs) κοίτασμα Au( Cu), Sappes, Greece HS Υδροθερμικό Λατυποπαγές με πλημμυρισμένο σουλφίδια(αρσενοπυρίτης, σιδηροπυρίτης, μαρκασίτης) και χαλαζία, επιθερμικό κοίτασμα, Kerimenge Au, Papua New Guinea LS

77 Μοντέλο ανάπτυξης κοιτάσματος επιθερμικού τύπου και κατηγορίας HS

78 Μοντέλο ΔΥΟ ΣΤΑΔΙΩΝ για την ανάπτυξη ενός επιθερμικού κοιτάσματος HS (a) Αρχικό στάδιο όπου πολύ θερμά πλούσια σε οξέα μαγματικά αέρια είναι υπεύθυνα για έντονη απόπλυση μέσω διήθησης των ηφαιστειακών ξενιστών και την ανάπτυξη πορώδους ζώνης σπογγώδους χαλαζία{δευτερογενές πορώδες και διαπερατότητα εδαφική προετοιμασία } κατά την κύρια δίοδο ατμιδικής εκτόνωσης, και μίας άλω προχωρημένης αργιλικής εξαλλοίωσης γύρω από αυτήν. Ανάμειξη με μετεωρικό νερό =όξινα θειικά νερά=εξαλλοίωση, χαμηλή διαλυτότητα χρυσού. (b) Απόθεση μεταλλέυματος με δύο τρόπους: (1) Οξινο μαγματικό μεταλλοφόρο διάλυμα υψηλής θερμοκρασίας και αλμυρότητας μεταφέρει χρυσό σαν Au(Cl) 2 και αποθέτει χρυσό μέσα στις ζώνες εξαλλοίωσης, σαν αποτέλεσμα ανάμειξης και αραίωσης του με ψυχρότερο μετεωρικό νερό. (2) Cu και Au απελευθερώνονται απ ευθείας από το μάγμα με την αέρια φάση. Αυτά τα πλούσια σε μέταλλα αέρια αναμειγνύονται με μετεωρικά νερά που κυκλοφορούν γύρω, και έχουν θερμανθεί, από την μαγματική διείσδυση=υδ χαμηλής αλμυρότητας που μεταφέρει χρυσό σαν Au(HS). Aπόθεση χρυσού λόγω βρασμού ή ανάμειξης ή και τα δύο.

79 Μοντέλο ανάπτυξης ενός τηλεσκοπικού συστήματος Πορφυρικού χαλκού Επιθερμικού Συστήματος HS( IS) που δείχνει την ανάπτυξη του κύριου μαγματικού ρευστού διαλύματος, τύπους εξαλλοίωσεωνμεταλλοφορίας σε συνδυασμό με την προοδευτική κρυστάλλωση του μάγματος, ψύξη, και κατάρρευση της παλαιοεπιφάνειας Sillitoe RH (2010) ECONOMIC GEOLOGY 105:

80 Μοντέλο ανάπτυξης ενός τηλεσκοπικού συστήματος Πορφυρικού χαλκού Επιθερμικού Συστήματος HS( IS) που δείχνει την ανάπτυξη του κύριου μαγματικού ρευστού διαλύματος, τύπους εξαλλοίωσεωνμεταλλοφορίας σε συνδυασμό με την προοδευτική κρυστάλλωση του μάγματος, ψύξη, και κατάρρευση της παλαιοεπιφάνειας Αριστερά Αρχικό Στάδιο: Μάγμα στην κορυφή του μητρικού μαγματικού θαλάμου. Ένα ΥΓΡΟ ομογενές, χαμηλής έως μέσης αλατότητας απελευθερώνεται από το μάγμα και υφίσταται διαχωρισμό φάσεων κατά την άνοδό του. Έτσι παράγονται μη αναμειγνυόμενα Υπεραλατούχο Υγρό(Αλμη) και Αέριο τα οποία παράγουν Καλιούχο Εξαλλοίωση, και την περιεχόμενη μεταλλοφορία Cu ±Au που είναι κατηγορίας Χαμηλής Θείωσης(Σουλφιδίωσης). Η Αέρια φάση υψηλών θερμοκρασιών και χαμηλών πιέσεων που ανέρχεται προς τα επάνω δεν φθάνει μέχρι την παλαιοεπιφάνεια καθώς συμπυκνώνεται, υγροποιείται και σχηματίζει όξινα ρευστά διαλύματα/συμπυκνώματα τα οποία παράγουν στείρα Υπογενετική Προχωρημένη Αργιλική Εξαλλοίωση (Lithocap). Μέση: Καθώς αναπτύσσεται η κρυστάλλωση του μάγματος, ολόκληρο το σύστημα ψύχεται, και τα πετρώματα υφίστανται ρωγματώσεις μετά από ψύξη < ~400 ο C (Fournier, 1999) σε αυτό το στάδιο η λιθοστατική πίεση αλλάζει σε υδροστατική και η παλαιοεπιφάνεια καταπίπτει/καταρέει λόγω διάβρωσης ή κάποιου άλλου μηχανισμού(βλ. ΟΡΙΣΜΟΙ, Τηλεσκοπική ανάπτυξη) Υπό αυτές τις συνθήκες χαμηλότερης θερμοκρασίας, αρχίζει να αναπτύσσεται η σερικιτική±χλωριτικήσερικιτική εξαλλοίωση, από την επίδραση ενός μονοφασικού υδάτινου υδροθερμικού διαλύματος το οποίο προήλθε από σημαντικό βάθος μέσα στο σύστημα. Δεξιά: η σερικιτική±χλωριτική σερικιτική εξαλλοίωση προκαλεί ποικίλου βαθμού ανακατάταξη του μεταλλέυματος Cu ± Au και υπογενετικό εμπλουτισμό /απόθεση Cu. Το ίδιο υγρό διάλυμα συνεχίζει την ανοδική του πορεία μέσα στο lithocap όπου ψύχεται και εξελίσσεται σε ένα υγρό υψηλής κατάστασης σουλφιδίωσης. Εάν εστιαστεί κατάλληλα, τότε σχηματίζει Κοιτάσματα Επιθερμικού τύπου κατηγορίας Υψηλής Σουλφιδίωσης. Αυτό το ίδιο υγρό, εάν ουδετεροποιηθεί κατά την έξοδό του από το lithocap, ΚΑΙ/Η ποσότητες του βαθέως υγρού που ξεπερνούν το lithocap μπορεί να σχηματίσουν περιφερειακή μεταλλοφορία Επιθερμικού τύπου κατηγορίας Ενδιάμεσης Σουλφιδίωσης. {Hedenquist et al. (1998), Sillitoe and Hedenquist (2003), and Heinrich (2005)} 80

81 Τα επιθερμικά κοιτάσματα HS( IS) είναι παραλλαγές πάνω στο ενιαίο Σύστημα Πορφυρικού Χαλκού Heinrich, C.A. (2005) Mineralium Deposita, v. 39, p Ο σχηματισμός κοιτασμάτων Cu±Au±Mo Πορφυρικού Τύπου και κοιτασμάτων Au Ag±As±Pb±Zn±Cu Επιθερμικού Τύπου κατηγορίας Υψηλής Σουλφιδίωσης(κ Ενδιάμεσης Σουλφιδίωσης) είναι μία συνεχής 81 διαδικασία που οδηγείται από την ψύξη ενός ογκώδους μαγματικού θαλάμου

82 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΕΣ ΑΝΑΦΟΡΕΣ Cooke, D.R., and Simmons, S.F., 2000, Characteristics and genesis of epithermal gold deposits: SEG Reviews, 13: Einaudi, M.T., Hedenquist, J.W., and Inan, E.E., 2003, Sulfidation state of fluids in active and extinct hydrothermal systems: Transi ons from porphyry to epithermal environments: Society of Economic Geologists Special Publica on 10, p Fournier, R.O., 1999, Hydrothermal processes related to movement of fluid from plastic into brittle rock in the magmaticepithermal environment: ECONOMIC GEOLOGY, v. 94, p Hagemann, S.G., and Cassidy, K.F., 2000, Archean orogenic gold deposits. Reviews in Economic Geology, v. 13, p Hedenquist, J.W., Arribas, A., Jr., and Reynolds, T.J., 1998, Evolution of an intrusion centered hydrothermal system: Far Southeast Lepanto porphyry and epithermal Cu Au deposits, Philippines: ECONOMIC GEOLOGY, v. 93, p Hedenquist, J.W., Izawa, E., Arribas, A., and White, N.C., 1996, Epithermal gold deposits: Styles, characteristics, and exploration: Society of Resource Geology Special Publication Number 1, Tokyo Hedenquist JW, and Lowenstern JB, 1994, The role of magmas in the formation of hydrothermal ore deposits. NATURE, v. 370, p Hedenquist, J.W., Arribas, A., Jr., and Gonzalez Urien, E., 2000, Exploration for epithermal gold deposits : SEG Reviews, 13: Heinrich, C.A., 2005, The physical and chemical evolution of low salinity magmatic fluids at the porphyry to epithermal transition: A thermodynamic study: Mineralium Deposita, v. 39, p Sillitoe, R.H., and Hedenquist, J.W., 2003, Linkages between volcanotectonic settings, ore fluid compositions, and epithermal precious metal deposits: Society of Economic Geologists Special Publica on 10, p Sillitoe RH, 2010, Porphyry copper systems. ECONOMIC GEOLOGY. 105:3 41

83 Corbett G., 2002, Epithermal gold for explorationists. AIG Paper , 26 p. Kilias SP et al 2001, Epithermal gold mineralization in the active Aegean Volcanic Arc: the Profitis Ilias deposit, Milos Island, Greece. MINERALIUM DEPOSITA, v. 36, p Simmons, S.F., White, N.C., and John, D.A., 2005, Geological characteristics of epithermal precious and base metal deposits: ECONOMIC GEOLOGY 100 TH Anniversary Volume, pp Sillitoe, R.H., Hannington, M.D., and Thompson, J.F.H., 1996, High sulfidation deposits in the volcanogenic massive sulfide environment: ECONOMIC GEOLOGY, v. 91, p Taylor, B.E., 2007, Epithermal gold deposits, in Goodfellow, W.D., ed., Mineral Deposits of Canada: A Synthesis of Major Deposit Types, District Metallogeny, the Evolution of Geological Provinces, and Exploration Methods: Geological Association of Canada, Mineral Deposits Division, Special Publication No. 5, p Robb, L., 2005, Introduction to ore forming processes. Blackwell Science Ltd, Blackwell, 369 pp. 83