You are in browse mode. You must login to use MEMORY

level: Rudišča tipa Mississippi-Valley

Questions and Answers List

level questions: Rudišča tipa Mississippi-Valley

Question	Answer
Mežiška dolina	lev
Mežiška dolina	lev
NA	NA
Mežiška dolina	lev
NA	NA
Mežiška dolina	lev
Mežiška dolina	lev
NA	NA
Mežiška dolina	lev
NA	NA
NA	NA
UVOD	Uvod • Rudišča MVT so globalno splošno prisoten tip Pb-Zn rudišč • Njihovo ime izhaja iz klasičnih lokacij, ki so v porečju reče Mississippi v osrednjem delu ZDA • Povprečno rudišča MVT vsebujejo zaloge 7 Mt @ 7.9 wt. % Pb+Zn • Rudišča tipa MVT predstavljajo 38 % globalne proizvodnje Pb in Zn • Rudišča niso izolirana, ampak nastopajo v obliki provinc, ki obsegajo tudi do 400 rudišč • Zaradi debele zrnavosti rude je procesiranje razmeroma enostavno • Karbonatna prikamnina zmanjšuje vpliv na okolje (nevtralizacija izcednih vod)
Povezani tipi rudišč	• SEDEX (Sedimentno-ekshalativna rudišča) • Tip rudišč, za katerega je značilno sin-sedimentno do zgodnje diagenetsko odlaganje rudnih mineralov v obliki plasti in lamin z značilnimi sedimentnimi teksturami. SEDEX in MVT rudišča nastajajo iz bazenskih slanic pri podobnih temperaturah in načinu izločanja rudnih mineralov. Najpomembnejša razlika med SEDEX in MVT je tektonsko okolje odlaganja rud, ki tudi diktira temeljne atribute (npr. orudena kamnina, oblika rudišča in rudne teksture). • Pb(-Zn) rudišča v peščenjakih • Tip rudišča za katerega so značilne impregnacije z galenitom v bazalnih kremenovih konglomeratih, tipično odloženih v transgresivnih sedimentnih sekvencah na podlagi kristaliničnih kamnin.
Glavne dobrine in stranski produkti	• Glavni dobrini sta Zn in Pb v razmerju 10:1 – v nekaterih primerih se pridobiva samo Zn • Stranski produkti vključujejo srebro (Ag), baker (Cu) in indij (In) • Srednja vrednost vsebnosti Ag znaša 32.5 g t-1; celokupna proizvodnja Ag je lahkozelo pomembna – Viburnum Trend je med 1960 – 1990 pridobil 45.9 t Ag • V preteklosti so iz rudišč MVT pridobivali kameni agregat za izgradnjo cest ter železove sulfide za proizvodnjo žveplove kisline • Nekatera rudišča vsebujejo ekonomsko pomembne koncentracije germanija (Ge),galija (Ga) in kadmija (Cd). Kobalt (Co) je splošno prisoten toda pretežno v subekonomskih koncentracijah
Tektonsko okolje nastanka MVT rudišč	Tektonsko okolje nastanka MVT rudišč • Večina rudišč tipa MVT je prostorsko in časovno povezana s predgorji kolizijskih in transpresijskih orogenov • MVT rudišča so nastala pretežno v dveh epizodah: • Devon do perm – sosledje intenzivnih tektonskih dogodkov v povezavi z asimilacijo Pangee (61 % vseh MVT rudišč) • Kreda do terciar – tektonika povezana z asimilacijo mikroplošče, ki je zajela zahodni rob Severnoameriške in Evrazijska plošče (36 % vseh MVT rudišč) • Manjši del MVT rudišč je nastal v času ekstenzijske tektonike tekom neoproterozoika do zgodnjega paleozoika ali tekom razpada Pangee med triasom in juro.
Časovni pogoj	Časovni pogoj • Večina MVT rudišč je nastala tekom fanerozoika – časovni pogoj • Povečano recikliranje karbonatnih kamnin na pasivnih kontinentalnih robovih in bistvena razlika v teksturi in poroznosti karbonatnih platform • Antične karbonatne platforme so bile zgrajene iz stromatolitov in kemičnih sedimentov • Sin-sedimentna litifikacija, zgodnje-diagenetska dolomitizacija in silicifikacija in odsotnost bioturbacije so naredili antične platforme nepropustne • Nižje vsebnosti sulfata v proterozojski morski vodi so onemogočale nastanek evaporitov, ki sodelujejo pri nastanku MVT rud • Nastanek MVT rudišč in tvorjenje evaporitnih sekvenc tudi v času fanerozoika ni praviloma kogenetsko, kar kaže, da rudonosne raztopine verjetno izhajajo iz starejših slanic ujetih v karbonatnih platformah.
Strukturni pogoj	Strukturni pogoj • Najpomembnejši strukturni dejavnik na nivoju rudišča in province so ekstenzijski normalni prelomi (normalni, transtenzijski) • Litosferska fleksura ali velike dilatacijske cone znotraj con zmičnih prelomov • Pogosta je reaktivacija starejših struktur v podlagi rudišč • Ekstenzijske domene omogočijo nastanek odtokov za velike regionalne vodonosnike ali poti za dvigajoče se hidrotermalne fluide v vzgonsko gnanih hidrotermalnih sistemih
Povezava s sedimetnimi kamninami	• Rudišča tipa MVT so po definiciji povezana s karbonatnimi kamninami • Mesta izločanja mineralov so kontrolirana z litološkimi tranzicijami – še posebej s tistimi, ki povzročijo dramatične spremembe v vertikalni in lateralni permeabilnosti kamnin v sekvenci karbonatne platforme Primeri litoloških tranzicij • Glinavec → karbonat • Apnenec → dolomit • Plastnat apnenec → grebenski apnenec Primeri strukturnih faktorjev • Disolucijska breča • Topografija podlage • Prelomi in razpoke • Pred-mineralizacijske disolucijske strukture
Fizični opis MVT rudišč	Fizični opis MVT rudišč • OBLIKA RUDNIH TELES • Rudna telesa so na nivoju rudišča diskordantna, ampak na regionalnem nivoju vezana na specifično formacijo (ang. stratabound) • Lokacija in geometrija MVT rudišč je odraz prelomov, prepustnih stratigrafskih enot ter predmineralizacijskih disolucijskih struktur (npr. paleokras) • Rudna telesa se pojavljajo v diskordantnih strukturah ali v obliki struktur nadomeščanja primarnega karbonata (ang. stratiform) • Ena izmed bolj prominentnih struktur v MVT rudiščih so kolapsne breče - vzorec podoben kraškim jamam • Z normalnimi prelomi povezana rudna telesa kažejo vpliv strukturnih in litoloških dejavnikov • Dva tipa (1) Normalni prelomi s strmim vpadom (npr. Mežica, Raibl) in (2) mineralizacija v grabnih (npr. Toussit Bou-Beker) • Mineralizacija ob solnih čokih – mineralizacija v krovnih kamninah, kot zaplonitev razpok in nadomeščanje karbonatne kamnine
S solnim diapirjem povezano orudenje tipa MVT v Tuniziji (iz Leach in sod. 2005	S solnim diapirjem povezano orudenje tipa MVT v Tuniziji (iz Leach in sod. 2005
Petrologija orudenih kamnin	• Debelozrnati karbonati so najpomembnejša prikamnina MVT rud,in hkrati pomemben rezervoar ogljikovodikov • Geokemične pasti za ogljikovodike ter njihove akumulacije predstavljajo ugodna mesta za redukcijo oksidiranih rudonosnih raztopin ali za njihovo mešanje z reduciranim z žveplom Bogatim plinom, kar povzroči izločanje sulfidov • Karbonatne platforme z debelozrnatimi, fragmentiranimi in zakraselimi karbonati s povečano sekundarno poroznostjo in propustnostjo so najugodnejše za precipitacijo sulfidov • Več MVT rudišč je v dolomitih kot v apnencih, slednji imajo tudi večje zaloge Pb, Zn in Ag • Perspektivnost dolomitov za orudenje je najverjetneje povezana z višjo propustnostjo za fluide v primerjavi z apnencem – izjema je rudišče Navan na Irskem Na karbonatnih platformah lahko prepoznamo več karbonatnih faciesov: • Kamnine neugodne za nastanek MVT rudišč: masivni mikritni apnenci, drobnozrnati globokovodni karbonati, glinaste črne kamnine zagrebenskega faciesa in kemični precipitati • Ugodne kamnine so: zaporedja pasivnih kontinentalnih robov, karbonatne platforme – še posebej tiste, kjer so se karbonati odlagali v okoljih aridne klime
Značilnosti hipogenih rud	MINERALOGIJA IN MINERALNA ZDRUŽBA • Večina MVT rudišč ima enostavno mineralno združbo, ki vključuje sulfidne minerale med katerimi so najpogostejši sfalerit, galenit in železovi sulfidi • V vseh MVT rudiščih je glavni mineral sfalerit z Zn/(Zn+Pb) razmerjem večjim od 0.5 – izjema je provinca Southeast Missouri, kjer je to razmerje manjše od 0.1 • V nekaterih rudah je bil prepoznan tudi wurtzit (provinca Tri-State) • Delež Fe-sulfidov je zelo variabilen in je v razponu od akcesorne do glavne komponente (npr.Nanisivik) • Halkopirit je običajno akcesorna komponenta, izjema je Viburnum Trend provinca, kjer je Cuena izmed glavnih stranskih produktov predelave Pb-Zn koncentrata • V manjših ali slednih količinah sta prisotna tudi barit in fluorit (Bleiberg) • V nekaterih primerih rudišč so lahko koncentracije barita višje od sulfidnih mineralov kar je povezano z časovno različnima rudotvornima dogodkoma (npr. Central Missouri, Sweetwater Tennessee • Provinca Viburnum Trend ima eno izmed bolj kompleksnih mineralnh združb med MVT rudišči, saj vsebuje množico Cu, Ni, Fe, Sb in Ag sulfidov in sulfosoli • Sledne komponente MVT rudišč so lahko tudi: arzenopirit, bravoit, bornit, boulangerit, halkozin, halkopirit, kovelin, digenit, djulerit, enargit, gallit, germanit, millerit, molibdenit, pirotin, siegenite, tennantit in vaesit
• MINERALNA PARAGENEZA	• Mineralna parageneza je lahko izredno enostavna do kompleksna polifazna kar zavisi od kemične kompleksnosti razvoja hidrotermalnega fluida – običajno je v kompleksnih rudiščih prepoznanih več rudotvornih hidrotermalnih dogodkov • Najbolj kompleksna parageneza je v rudišču Vibrunum Trend • Običajno imajo rudišča znotraj province zelo podobno mineralno združbo, četudi so medsebojno oddaljena več sto kilometrov • Generalizirana globalna mineralna parageneza MVT rudišč je sledeča: • Sfalerit 1 → Sfalerit 2 + Galenit 1 → Galenit 2 (glej interpretacijo spodaj) • Železovi sulfidi, v kolikor so prisotni, zlasti v poznih fazah v robnih delih metalogenetskega sistema Sfalerit 1 – zgodnji s slednimi elementi bogat sfalerit glavne rudne faze Galenit 2 – galenit zadnje rudne faze običajno povezna s poznim kalcitnim cementom
STRUKTURE, TEKSTURE IN ZRNAVOST	• Odlaganje MVT rud vključuje tesno povezavo med precipitacijo sulfidov, disolucijo in remobilizacijo, nadomeščanjem prikamnine, zapolnjevanjem praznih prostorov in nastankom disolucijskih kolapsnih breč • To razmerje obstaja, ker je precipitacija sulfidov skoraj vedno proces pri kateri nastajajo kisline • Rude so lahko izredno drobnozrnate, med tem ko lahko kristali v nekaterih provincah merijo tudi več kot 1 m (npr. Tri-State in Central Tennessee
Najpomembnejše rudnih mineralov v rudiščih MVT so:	Najpomembnejše rudnih mineralov v rudiščih MVT so: 1. Drobnozrnata trakasta ruda 2. Koloformna in dendritska ruda 3. Rude nastale z nadomeščanjem 4. Disolucijska kolapsna breča 5. Prelomne in sedimentne breče 6. Sedimentne breče 7. Druge teksture: snow-on-roof, pseudobreča, zebrasta tekstura, rudni ritmiti, sulfidne speleoteme
1. DROBNOZRNATA TRAKASTA RUDA	1. DROBNOZRNATA TRAKASTA RUDA Vzporedni trakovi rude µm – mm dimenzij. Najpogosteje genetska interpretacija tovrstnih rud vključuje progradacijo odpiranja razpoke in sočasno precipitacijo rudnih mineralov – zapolnjevanje praznega prostora.
2. KOLOFORMNA IN DENDRITSKA RUDA (SCHALLENBLENDE)	2. KOLOFORMNA IN DENDRITSKA RUDA (SCHALLENBLENDE) • Koloformne in dendritske rude sestojijo iz tankih sekvenčno zaporedno izločenih prirastnic sulfidov (< 1 mm) in sferulitnih agregatov koloformnega natečnega sfalerita, vlaknatih kristalnih agregatov in con dendritičnega skeletnega galenita in železovih sulfidov • Gre za teksturo zapolnjevanja praznih prostorov v žilah in brečah – nastanejo t.i. koloformne breče.
3. RUDE NASTALE Z NADOMEŠČANJEM	3. RUDE NASTALE Z NADOMEŠČANJEM Skoraj popolno nadomeščanje prikamnine lahko povzroči nastanek masivnih sulfidnih rud (npr. Nanisivik) ali pa je izjemno selektivno in zajame le zelo specifičen del zloga orudene kamnine.
4. DISOLUCIJSKA KOLAPSNA BREČA	4. DISOLUCIJSKA KOLAPSNA BREČA • Disolucijske kolapsne breče so večinoma polifazne in vključujejo pred in sin-mineralizacijske breče. Klasti v breči so karakteristično polilitični, kar odraža vertikalno litološko heterogenost kamninske sekvence. • Glavne teksture so vključujejo hidrotermalno raztapljanje in selektivno nadomeščanje pred obstoječih klastov • V večini MVT rudišč obstajajo starejše kolapsne breče, ki niso povezane z rudno fazo, ki so pomembne, ker omogočajo mešanje fluidov
5. PRELOMNE IN SEDIMENTNE BREČE	5. PRELOMNE IN SEDIMENTNE BREČE Breče sestojijo iz klastov bližnje litologije, v nasprotju s polilitičnimi fragmenti, ki so prisotni v disolucijskih kolapsnih brečah. Orudene sedimentne breče lahko kažejo deformacijo mehkih nekonsolidiranih sedimentov v obliki tipičnih obremenitvenih struktur
Značilnosti hipogene jalovine	Najpogostejši jalovinski minerali so: dolomit, železov dolomit, ankerit, siderit in kalcit • Hidrotermalni dolomit nastopa kot debelo- do drobnozrnat sparitni dolomit ali sedlast dolomit, ali kot cement intergranularne poroznosti in odprtih prostorov ter pri nadomeščanju izhodiščnega zloga prikamnine • Sparitni dolomit tvori nabor različnih tekstur – zebra dolomit, zapolnitev razpok in nadomeščanje klastov • Za dolomit je značilna zapletena kompozicijska conarnost –uporabno za določevanje pogojev nastanka rudiš • Kalcit je pogostejši v rudiščih, v katerih je glavni litološki tip apnenec • Kremen je prisoten v manjših količinah, njegova obilnost zavisi od hitrosti ohlajanja in redčenja hidrotermalne raztopine • Silicifikacija je lahko v obliki tankih žilic ali debelozrnatih euhedralnih kristalov • Organska snov, ki se MVT rudiščih pojavlja kot posledica degradacije tekočih ogljikovodikov in bitumna, je povezana s poznimi zapolnitvami praznih votlinic, kjer tvori prevleke prek mineralov odloženih v rudnih fazah • Tekoča in trdna organska snov naftnega tipa je bila redko opažena v povezavi z glavnimi rudnimi fazami
Hidrotermalne spremembe	DISOLUCIJA IN HIDROTERMALNA BREČIZACIJA • Disolucija in hidrotermalna brečizacija sta najpogostejši modifikaciji prikamnine rudišč v rudiščih tipa MVT - karbonatni reagirajo s kislo rudno raztopino • V največjem obsegu se te teksture pojavijo ob mešanju reducirane z žveplom bogate raztopine in rudne raztopine, manj pogosto se intenzivno raztapljanje zgodi v coni termokemične redukcije sulfata DOLOMITNA IN KALCITNA ALTERACIJA • Alteracija z dolomitom in kalcitom je prisotna v večini MVT rudišč, kjer hidrotermalni karbonati zapolnjujejo razpoke in odprte prostore po več 100 m od mesta mineralizacije • Hidrotermalna alteracija se odraža v razvoju debelozrnatih kristalov dolomita, ki nadomeščajo karbonatno prikamnino. SILICIFIKACIJA • Običajno alteracija manjšega obsega, ki spremlja dolomitizacijo, v obliki ozkih nezveznih con mikrokristalnega kremena med in na obrobju sulfidnih rudnih teles
Značilnosti supergenih rud in jalovine	Značilnosti supergenih rud in jalovine • Nihanje nivoja podzemne vode je pomemben faktor pri nastanku supergene alteracijske conerudišč • Vsak ciklus nihanja podzemne vode vnese s kisikom bogato vodo do primarnega sulfidnega rudnega telesa kar promovira proces oksidacije • Območja z visoko precipitacijo: nivo podzemne vode je običajno zelo plitvo (< 10 m), zato je supergena alteracija v teh okoljih manj obsežna, ker je vertikalni pas oksidacije ožji in je razpoložljivi prosti kisik porabljen razmeroma hitro. • Aridna območja: globina nivoja podzemne vode je višja. S kisikom bogate površinske vode pronicajo skozi večji volumen kamnine skozi nenasičeno (vadozno) cono med površjem in nivojem podzemne vode. Višja stopnja in večja debelina supergene alteracije. • Supergena alteracija primarnih Pb-Zn rudišč v karbonatih je izražena z izločanjem ekonomskih mineralov kot so: smithsonit, hidrocinkit in hemimorfit • Preperevanje galenita povzroči nastanek anglezita, ceruzita in fosgenita • Supergeni jalovinski minerali so: kalcit, aragonit, sadra in podrejeno kremen • Železovi sulfidi preperevajo v goethit in hematit • V povezavi s supergenimi conami MVT rudišč so prepoznana tudi wulfenit in vanadinit
Wulfenit (Mežica) in Vanadinit (Mibladen)	T
Geokemične značilnosti MVT rudišč	ZDRUŽBA MINERALOV IN SLEDNIH PRVIN • Sfalerit je glavni nosilec slednih elementov v rudiščih tipa MVT. Galenit lahko v manjši meri vsebuje omejen nabor elementov (npr. Ag), ki nastopajo v nizkih koncentracijah. SFALERIT • Kubični dimorf cinkovega sulfida in glavna cinkova ruda • Sfalerit je stabilen v širokem naboru fizikalno-kemičnih pogojev • Lahko vsebuje širok nabor elementov v sledeh, ki na tetraedrskih mestih nadomeščajo za Zn Sledne elemente v sfaleritu delimo: - Visokotehnološki kritični elementi (Ga, In, Ge) - Elementi, ki predstavljajo tveganje za okolje (Hg, Tl, As, Cd, Sb) • Vsebnost in porazdelitev elementov v sfaleritu je odvisna od razpoložljivosti kovin in fizikalnokemičnih pogojev kristalizacije – dobro orodje za rekonstrukcijo miner
Termometrija in geokemija tekočinskih vključkov	TEMPERATURA, SLANOST IN KEMIČNA SESTAVA HIDROTERMALNIH RAZTOPIN • Tekočinski vključi so mikroskopski do submikroskopski žepki tekočine ali plina ujetih tekom hidrotermalne rasti kristala (primarni in sekundarni) • Nosijo pomembne podatke o naravi rudotvornega procesa – temperatura, tlak in kemična sestava hidrotermalne raztopine • Temperature pri katerih so se izločali rudni minerali v rudiščih MVT so na podlagi podatkov iz tekočinskih vključkov med 50 – 250 °C, pri čem se večina meritev giblje med 75 – 200 °C • Najvišja izmerjena temperatura v rudiščih tipa MVT je bila 250 °C (Irish Midlands in Gays River) • Na podlagi tekočinskih vključkov določene slanosti raztopin se gibljejo med 10 – 30 wt. % NaCl equiv. – raztopine so podobne tipičnim slanicam povezanih z ogljikovodiki • Visoka slanost bazenskih slanic je interpretirana z raztapljanjem evaporitov, mešanjem z konatnimi raztopinami in infiltracijo oceanske vode • Kemična sestava slanic je podobna sestavi današnjim evaporitov morske vode • Interakcija fluid-voda (dolomitizacija in diageneza glinenih mineralov) povzroči odklon od pričakovanih vrednosti evaporirane morske vode zlasti v odnosu do Mg, Ca in K
Geokemija stabilnih izotopov SESTAVA IZOTOPOV ŽVEPLA (δ34S)	• Sestava izotopov žvepla iz vseh rudišč MVT se ujema z različnimi viri iz skorje, kar vključuje sulfatne evaporite, konatne vode, diagenetske sulfide, z žveplom bogato organsko snov in H2S • Najbolj pogost vir žvepla je sulfat iz morske vode ali sulfat iz konatnih fluidov, ki je bil kasneje reduciran prek enega ali več mehanizmov • Vrednosti δ34S galenita in sfalerita so običajno nižje od morske vode sočasne z mineralizacijo • Sestava izotopov žvepla pogosto odraža mešanje žvepla različnega izvora, izotopsko frakcionacijo kot funkcijo mineralogije, kemični disekvilibrij in kinetični efekt med mineralnimi pari in kemičnimi okolji Za MVT rudišča so značilni široki razponi δ 34S, kar pojasnjujemo s procesom biogene redukcije sulfata (BSR). Hkrati lahko z BSR dobro pojasnimo ekstremno negativne vrednosti δ34S vnekaterih primerih rudišč.
OGLJIKOVI IN KISIKOVI IZOTOPI (δ13C in δ18O)	• Jalovinski karbonati imajo izrazito lažjo sestavo izotopov ogljika in kisika v primerjavi z orudeno kamnino MVT rudišč, kar kaže na infiltacijo eksternih fluidov tekom mineralizacije • Frakcionacija sistema kisikovih izotopov je temperaturno odvisna, pri čem lahko spremljamo smer toka hidrotermalne raztopine (njeno ohlajanje) prek postopnega višanja vrednosti δ18O • Za razjasnitev procesa sulfidne mineralizacije in vira reduciranega žvepla običajno uporabimo ogljikove izotope, ker je odtis ogljikovih izotopov meteorne vode, morske vode, karbonatov in organske snovi zelo izrazit – rezultati niso konsistentni • Osiromašenje z 13C v jalovinskem hidrotermalnem dolomitu je lahko indikativno za termokemično redukcijo sulfata, ki je povzročila izpust izotopsko lažjega CO2 iz organske snovi • Vrednosti δ13C hidrotermalnih karbonatov podobne tistim orudene kamnine, so interpretirane kot mešanje med rudonosno raztopino in raztopino, ki je transportirala reducirano žveplo na mestu odlaganja rudnih mineralov
Teorija nastanka rudišč	• Rudišča tipa MVT nastajajo iz bazenskih slanic v kamninskih zaporedjih karbonatnih platform in jih prištevamo k podvrsti rudišč imenovanih „svinčeva in cinkova rudišča v sedimentnih kamninah„ (ang. sediment-hosted Pb-Zn deposit)
IZVOR KOVIN	IZVOR KOVIN • Sestava radiogenih izotopov svinca kaže na izvor kovin iz heterogenih virov zgornje skorje – kamnine kristalinične podlage in njihovi derivati (klastiti) • Velik pomen na koncentracijo kovin v rudonosni raztopini ima koncentracija reduciranega žvepla – raztopine z manjšo količino le tega imajo večji potencial za izluževanje kovin • Majhne koncentracije le tega so uravnava prisotnost reaktivnega železa v kamninski sekvenci (sulfidizacija) • Kamnine z veliko vsebnostjo železovih mineralov (vodonosniki v hematitnih peščenjakih – red beds) pomagajo tvoriti rudne raztopine z nevtralizacijo žvepla v globinah
IZVOR ŽVEPLA	IZVOR ŽVEPLA • Najpomembnejši vir žvepla za nastanek rudišč MVT je sulfat iz morske vode, ki je reduciran s procesom (1) bakterijske redukcije (BSR) ali (2) termokemične redukcije sulfata (TSR) IZVOR ŽVEPLA (…) • Sulfat lahko izvira direktno iz disolucije sulfatnih evaporitov, konatne morske vode, diagenetskih sulfidov, iz z žveplom bogate organske snovi, reduciranega žvepla v anoksičnih vodah stratificiranih bazenov ter iz H2 S • Reducirano žveplo je lahko na mesto izločanja mineralov prineseno z ločeno hidrotermalno raztopino ali pa je žveplo reducirano lokalno s pomočjo reducentov, kot je npr. organska snov ali prek delovanja sulfat reducirajočih bakterij
IZVOR LIGANDOV ZA TRANSPORT KOVIN	IZVOR LIGANDOV ZA TRANSPORT KOVIN • Glavni ligand pri prenosu snovi pri nastanku rudišč tipa MVT je klorid – dominanten kovinski ligand • Transport tako poteka v obliki kovinsko kloridnih kompleksov • Pri pogojih nastanka mora biti kloridnost fluida >10 wt.% da se lahko učinkovito transportirata Pb in Zn • Klorid izvira iz subaerseke evaporacije morske vode ali iz raztapljanja evaporitov (pretežno halita) pod površjem (npr. v solnih čokih) • Poleg klorida, sta kot liganda bila predlagana bisulfid in organsko-kovinski kompleksi
IZVOR RUDONOSNIH FLUIDOV	IZVOR RUDONOSNIH FLUIDOV • Rudonosne slanice v večji meri nastanejo z evaporacijo morske vode • Evaporacija je lahko sočasna z migracijo rudnih raztopin v obalnih evaportinih okoljih ali znotraj zaprtih morskih bazenov • Večina rudišč je nastalih z mešanjem s kovinami nasičene slanice z drugim fluidom na mestu izločanja mineralov (ΔT, ΔP, pH, Eh…) • Drugi fluidi vključujejo: meteorno vodo, dehidracijske diagenetske/metamorfne vode, …
KEMIČNI TRANSPORT SNOVI	KEMIČNI TRANSPORT SNOVI • Glavni dejavniki, ki nadzorujejo ekstrakcijo, prenos in precipitacijo mineralov v MVT rudiščih so procesi povezani z redoks stanjem in koncentracijo žvepla (SO4 in H2S) • Koncentracija žvepla je glavni faktor, ki nadzoruje vsebnost kovin v rudni slanici – manjša kot je vsebnost žvepla, večji potencial ima slanica za ekstrakcijo kovin iz sedimentnih sekvenc • Za nastanek rudišč so nujno potrebni določeni geokemični faktorji, ki nevtralizirajo raztopino • Večina MVT raztopin je v kemijskem ekvilibriju s karbonatno prikamnino, kar omeji vrednost pH ≈ 4.5 – 5
MEHANIZEM TOKA FLUIDA	MEHANIZEM TOKA FLUIDA • Predlagani mehanizmi toka fluidov so: • Topografsko induciran tok • Sedimentna kompakcija • Orogenetsko iztiskanje (narivanje) • Termično in gostotno dvigovanje • Univerzalnega modela za rudišča MVT ni, običajno gre za kombinacijo vsega naštetega • Najpogosteje je mehanizem pripisan topografsko induciranemu toku, saj nastanek rudišča sovpada s časom orogeneze.
Podskupina: Rudišča Alpskega tipa (APT)	• Podskupina rudišč, ki jo je vpeljal Schroll (2005)  • Skupina zajema rudišča v triasnih platformskih karbonatih Vzhodnih in Južnih Alp • Glavne prikamnine rudišč so anizijski dolomit (Muschelkalk) in karnijski apnenci (npr. Wettersteinski apenec) • Ekonomsko pomembna rudišča se nahajajo vzdolž Periadriatskega prelomnega sistema • Bleiberg in Mežica (Vzhodne Alpe) • Salafossa, Raibl (Južne Alpe) • Geološka situacija: Mezozojski karbonati ležijo na podlagi permskih in spodnjetriasnih klastitov, ki nalegajo na kristalinično podlago iz metamorfnih kamnin
Podskupina: Rudišča Alpskega tipa (APT)	• Mineralna sestava: galenit, sfalerit, pirit, markazit, ± barit, fluorit • Pb/Zn razmerje je v razponu od 1:1 – 1:20 • Sfalerit iz APT rudišč je karakteriziran z Ge-Tl-As združbo slednih elementov in Ga/Ge razmerjem <1 • Svinčevi izotopi kažejo na izvor iz glinencev s približno realističnimi uranogenimi modelnimi starostmi – indikacija za mešanje Hercinskega orogenega svinca in svinca iz zgornje skorje • Sestava izotopov žvepla kažejo na izvor žvepla iz triasne morske vode, evaporitov ter deloma na epigenetski izvor – redukcija se je vršila prek BSR, v končnih fazah v kombinaciji z TSR • Geokemija stroncijevih (Sr) izotopov na karbonatih in sulfatih kaže na mešanje morske vode in rudnega fluida • Kovine so bile transportirana s klorom kot glavnim ligandom – klor pa je izviral iz pretežno iz raztapljanja evaporitov (Cl/Br vs. Na/Br) • Pozno-diagenetski procesi se kažejo prek osiromašenja raztopine z Na
Značilnosti MVT rudišč	1. Rudišča so epigenetska 2. Nastanek ni povezan z magmatsko dejavnostjo 3. Orudeni so apnenci in dolomiti, redkeje peščenjaki 4. Glavni minerali so: sfalerit, galenit, pirit, markazit, dolomit in kalcit ± barit in fluorit 5. Orudene kamnine so platformski karbonati na robu bazenov ali na območju predgornih narivnih pasov 6. Vezani na določeno formacijo in na njeno poroznost in propustnost 7. Pojavljajo se v obliki velikih regionalnih provinc 8. Rudonosne raztopine so bazenske slanice s slanostjo 10 – 30 wt. % NaCl equiv. 9. Kovine in žveplo izvirajo iz skorje 10. Minerali se izločajo pri temperaturi 75 – 200 °C 11. Najpomembnejše strukture so prelomi, disolucijske breče in litološki prehodi 12. Minerali so debelozrnati do drobnozrnati, rude masivne do impregnacijske 13. Rude nastajajo z nadomeščanjem karbonata in z zapolnjevanjem praznih prostorov 14. Hidrotermalne spremembe zajemajo dolomitizacijo in raztapljanje ter brečizacijo prikamnine
Rudišče Mežica - Uvod	• Rudišče Mežica se nahaja v severni Sloveniji, med Mežico in Črno na Koroškem • Rudo so na tem območju odkopavali že kelti v pred-rimskem obdobju (Ferrum Norikum) • Prva pisna omemba rudišč v okolici Črne na Koroškem sega v leto 1429 • Rudarske operacije so bile zaključene leta 1993, kot posledica padca cene Pb-Zn koncentratov ter visokih stroškov odvodnjavanja • Leta 2004 je bilo rudišče popolnoma zaprto in deloma poplavljeno ter dano v upravljanje PP • Tekom zgodovine rudarjenja je bilo odkritih več kot 350 rudnih teles na površini 10 km2 pri čem so odkopali za 1000 km rovov • Skupno so odkopali 19 Mt rude pri povprečnih vsebnosti kovin Pb @ 3.5 wt.% in Zn @ 2.7 wt.% • Rudišče še ima 6 Mt dokazanih zalog Pb+Zn (ob neupoštevanju obstoječe rudarske „jalovine“) • V okolici Črne na Koroške obstaja več kot 7500000 m3 Pb-Zn jalovine, ki je razporejena na 33 jaloviščih (Kavšakova grapa, Fridrih, Glančnik) – gre za rudarsko jalovino in siromašno rudo
Geološka umestitev - regionalno	• Rudišče Mežica se nahaja v kamninah formacije imenovane Dravski niz (nem. Drauzug) • Dravski niz pa je sestavni del Avstroalpinskih pokrovov, ki skupaj z enotami Zahodnih Karpatov tvorijo mega-enoto imenovano ALCAPA • Avstroalpinske enote predstavljajo alohtone kontinentalne fragmente, ki izvirajo iz severnega kontinentalnega roba Gondwane - ti fragmenti so bili nato tekom Alpske orogeneze narinjeni v t.i. Avstroalpinske pokrove • Avstroalpinske pokrove relativno na Eoalpinsko visoko-tlačno cono delimo na Spodnji in Zgornji Avstroalpin • Dravski niz tako pripada Zgornjemu Avstroalpinu oz. Drauzug-Gurktalskemu narivnemu sistemu
Geološka umestitev - lokalno	• Dravski niz na območju Slovenije sovpada z enoto Severnih Karavank (Vzhodne Alpe) • Na območju Mežice izdanjajo tako kamnine paleozojske podlage kot vrhnjega dela DrauzugGurktalskega narivnega pokrova • Kamnine podlage izdanjajo kot E-W oreintirani tanki pasovi kamnin, ki segajo od Črne na Koroškem do Slovenj Gradca; južno je formacija omejena s Periadriatskim prelomom • Formacija Paleozojskih filitov (Neznano) • Štalenskogorska formacija z bazalti in diabazi (Devon) • Železnokapleska magmatska cona (zgornje permski an-/post-orogeni magmatizem) • Kamnine vrhnjega dela narivnega sestojijo iz: • Srednje do zgornje permske Grödenske formacije, • Triasnih karbonatov (in klastitov), ki vertikalno prehajajo v alohtone • Jurske karbonate • Miocenski peščenjaki in laporovci s premogom (Leše – premog)
Opredelitev orudene kamnine	Opredelitev orudene kamnine • Na spodnjetriasno sterilno Werfensko formacijo nalegajo anizijski karbonati Koprivniške formacije, ki jo gradijo apnenci, dolomiti in lapornati apnenci – rudišče Topla • Rudišče Mežica je v formaciji Wettersteinskega apnenca • Wettersteinska karbonatna platforma je obstajala v času zgornjega triasa vzdolž šelfa oceana Meliata-Hallstadt • Zaradi evstatičnih nihanj morske gladine so za to formacijo značilna sporadična ciklotemska sedimentacija z značilnimi prehodni sedimentnih faciesov: • Predgrebenski in zagrebenski facies • Lagunski facies s podplimskimi in nadplimskimi karbonati • Emerzijske paleokraške površine – črni prodniki • Wettersteinsko formacijo prekrivajo Rabeljske plasti – karbonati in glinavci (karnij; jul-tuval) • Bituminozni glinavci bogati s piritizirano makrofosilno favno (amoniti) • Lokalno orudeno s Pb-Zn
Mineralizacija	Mineralizacija • MINERALNA PARAGENEZA • Ekonomsko pomembna rudna minerala v Mežiškem rudišču sta galenit in sfalerit (2:1) • Podrejeno sta prisotna še pirit in markazit • V rudišču Mežica je prepoznanih 31 različnih rudnih in jalovinskih mineralov • Hipogeno jalovino predstavljajo kalcit in dolomit, ter redkeje kremen, fluorit, barit, sadra in anhidrit • V supergeni oksidacijski coni so wulfenit, greenockit, anglezit, smithsonit, hemmimorfit, ceruzit, descloezit, hidrocinkit in limonit • RUDNA TELESA • Mežiško rudišče je sestavljeno iz več rudarskih okrožij – to je delov, kjer so skoncentrirane populacije rudnih teles – revirji • Največ rude je bilo izkopane iz Centralne cone, ki vključuje revirje Naveršnik, Srednja cona, Helena, Triurno rudišče, Union in Moring • Ostali: Graben, Barbara, Igerčevo, Mučevo, Fridrih, Peca, Srce Jezusovo in Luskačevo
• MORFOLOGIJA RUDNIH TELES	• Rudna telesa se delijo v naslednje skupine: • (1) Grebenska, (2) Konkordantna, (3) Diskordantna in (4) Brečasta • Grebenska – so v kamninah grebenskega faciesa Wettersteisnke formacije v revirju Graben in so nastala kot posledica facielnih tranzicij in poroznosti in prepustnosti (primarna, sekundarna) • Konkordantna – potekajo vzdolž plastnatosti prikamnine in so praviloma v zgornjih 150 m Wettersteinske formacije. Imajo nepravilno ali stebričasto obliko merijo do 100 m, debeline do 3 m. Pogoste teksture so zebrasta ruda ter rudni ritmiti. Revirji Naveršnik, Graben, Fridrih, Igerčevo. • Diskordantna – povezana z mineraliziranimi prelomi, toda najpogosteje so mineralizirane razpoke paralelno na glavno prelomno cono. Ekonomsko pomembni so strmo vpadajoči prelomi, pri čem gre najverjetneje za do 60 m globoke orudene cone, ki so služile kot dovodnice hidrotermalnih raztopin. Ruda je praviloma oksidirana. Značilne teksture vključujejo kokardna koloformna ruda, žile, zapolnjevanje praznih prostorov, impregnacija in nadomeščanje fragmentov kamnine. Opazna večfazna reaktivacija. • Brečasta – nepravilna, stebričasta rudna telesa, brez vidne povezave med stratigrafski in tektonsko pozicijo. Nastale so kot posledica tektonskih faktorjev, kolapsa kraških jam in selektivnega raztapljanja prikamnine s hidrotermalno raztopino. Ruda iz breč je bila domnevno remobilizirana v žile.
• GENETSKI MODEL	• GENETSKI MODEL • Sodeč po teksturnih razlikah med rudnimi minerali in hidrotermalno jalovino je rudišče nastalo tekom dveh mineralizacijskih pulzov • Orudenje je nastalo med zgornjim triasom in spodnjo juro v ekstenzijskem tektonskem režimu, kot posledica inicialne faze Pliensbachijskega riftinga • Prvo fazo označuje obilna mineralizacija s sfaleritom, med tem ko je za drugo fazo značilen predvsem galenit s spremljajočim sfaleritom • V rudišču je prepoznanih šest (6) generacij sfalerita ter dve (2) generaciji galenita • Mineralizacija se je odvijala pri temperaturi 70-200 °C in slanosti fluida 15-30 wt.% NaCl ekviv. • Izvor žvepla – kombinacija termokemičnega in biološko pridobljenjega reduciranega žvepla • Izvor fluidov in kovin
Mežiška dolina	lev