رده بندی کانسارها-2

کانسارهای هیدورترمال

محلولهای آبی در قسمت بالایی پوسته زمین گسترده هستند. آنها به دلیل افزایش گرادیان زمین گرمایی و همچنین گرم شدن با/ توسط ناآمیختگی و جدایش از اجسام ماگمایی در حال تبلور، طیف وسیعی از دما (50 تا بیش از 600 درجه سانتیگراد) را نشان می دهند. آب (H₂O) دارای چندین منبع است: ماگما (آب ماگمایی)، حوضه های رسوبی (آب حوضه ای و یا ذاتی)، آب دریا، واکنش دگرگونی پیشرونده (آب دگرگونی) و بارش (آب جوی). محلولها منابع بسیاری دارند، از جمله انتشار ماگمایی، تعامل با سنگهای دیواره، و آب دریا یا معادل تبخیری آن. سیالات هیدروترمال ماگمایی به طور عمده از H₂O با مقادیر متغیر NaCl و KCl و همچنین SO₂ ، CO₂، H₂S و سایر ترکیبات کمیاب از جمله HCl و فلزات تشکیل شده است. املاح پایه مایعات از انحلال تبخیریها و برهمکنش سنگهای دیواره استخراج می شوند و غالبا Na-Ca-Cl، با pH پایین در شوری بالاتر هستند. محلولهای دگرگونی حاوی مقادیر متغیر CO₂ و NaCl هستند که منعکس کننده محیط رسوبی اصلی و واکنشهای دگرگونی می باشد. لیگاندهای بی شماری، به ویژه Cl^- و HS^-، کمپلکسهایی با فلزات تشکیل می دهند که میزان حلالیت آنها را بالاتر از آن در آب گرم خالص تقویت می کنند. در مورد مس و سایر فلزات پایه، کمپلکسهای کلرید (مانند،CuCl^2-n ،  ZnCl^2-n) رایجترین هستند، اگرچه کمپلکسهای سولفید مولکولی ممکن است در درجه حرارت بالا مهم باشند.

کانسارهای هیدروترمال در محیطهای آتشفشانی-درونی

محیطهای آتشفشانی-درونی میزبان طیف گسترده ای از کانسارها هستند که بسیاری از آنها حاوی مس و فلزات پایه و گرانبها می باشند. کانسارها را می توان به انواع مرتبط با سیستمهای آتشفشانی-درونی زیرزمینی و آنهایی که با سیستمهای زیر دریایی مرتبط هستند، با انواع حد واسط، تقسیم کرد. در سیستمهای فرعی، ترکیبات ماگما حد واسط تا فلسیک هستند اما در سیستمهای زیر دریایی می توانند مافیک بایمدال تا فلسیک باشند. سیالات گرمابی که از طریق نفوذیهای کم عمق منشا می گیرند دارای یک جزء ماگمایی هستند که بسته به نوع موقعیت ممکن است با آب جوی یا آب دریا مخلوط شوند و بیشتر این مایعات آبی در هنگام صعود در حال جوشش هستند. تنوع گسترده ای از موقعیتهای زمین شناسی و سنگهای میزبان باعث ایجاد انواع کانسارها، مانند پورفیری و بیشتر انواع کانسارهای اپی ترمال می گردند.

سیستم پورفیری آتشفشانی-درونی که در آن مس پورفیری و نهشته های اپیترمال Au-Ag شکل می گیرند،مس پورفیری در راس نفوذیها می باشد. دگرسانی و آبشویی کم عمق (lithocap) مربوط به از دست دادن گاز و چگالش بخار است. نهشته های اپیترمال در همان سیستم در عمق کمتر از 1 کیلومتر شکل می گیرند. اگر سنگهای کربناتی مورد حمله قرار گیرند، ممکن است انواع نهشته های پلی متال اسکارن و جانشینی نیز در سیستم ایجاد شود.

1.کانسارهای پروفیری مس

ذخایر پورفیری مس تقریباً مهمترین منبع مس است که اکنون 70 درصد از تولید جهانی مس را تشکیل می دهد. این کانسارها از نظر سن عمدتا مربوط به مزوزوئیک تا سنوزوئیک بوده و در سنگهای آتشفشانی-درونی گرانیتوئیدی در محیطهای همگرا و قوسهای آتشفشانی مربوطه تشکیل می شوند. این نام از بافت پورفیری مرتبط با نفوذی کم عمق که سنگ اصلی میزبان است، اقتباس شده است. بزرگترین قلمروهای پورفیری مس در مناطق مرکزی آند و جنوب غربی آمریکای شمالی با سایر ایالتهای مهم در جنوب غربی اقیانوس آرام، آسیای مرکزی و غرب کانادا واقع شده اند. محدوده سنی بزرگترین کانسارها از پلیوسن و جوانتر (مانند Grasberg و Batu Hijau در اندونزی)، تا میوسن (El Teniente، شیلی) و ائوسن (Chuquicamata، شیلی)، سن لارامید (کانسارهای80-55 میلیون سال پیش به عنوان مثال، Morenci) در جنوب غربی آمریکای شمالی، تا اواخر دوونین (Oyu Tolgoi) در مغولستان، می باشد.

بزرگترین کانسارها-قلمروهای پورفیری مس Río Blanco-Los Bronces، (220 میلیون تن مس)، El Teniente (95 میلیون تن)، Collahuasi (85 میلیون تن)، Chuquicamata (135 میلیون تن) و Escondida (144 میلیون تن)، همه در شیلی، به دنبال آنها Grasberg (80 میلیون تن)، Morenci (42 میلیون تن) و Oyu Tolgoi (39 میلیون تن). هر یک در ابتدا حاوی بیش از یک میلیارد تن کانسنگ با عیار مس از 0/5 تا 3 درصد بودند.

بیشترین عیارها در گذشته معمولاً به دلیل غنی سازی سوپرژن بود، اما عیارهای بالا در بخشهای عمیق (بیش از300 متر) از کانسارهای فاقد اثرپذیری از فرآیندهای سوپرژن در اکتشافات اخیر در Río Blanco-Los Bronces ، Oyu Tolgoi و Resolution در آریزونا گزارش شده است. مولیبدن و/ یا طلا می توانند به میزان قابل توجهی به ارزش کانسنگ بیفزایند.

چندین استوک که میزبان نهشته های مس پورفیری مس در عمق 4-2 کیلومتری هستند بخشی از سیستمهای نفوذی بزرگ و پیچیده در عمق 6 تا بیش از 10 کیلومتری می باشند که معمولاً از آتشفشان تغذیه می کنند. فرسایش و بالا آمدگیهای سریع آتشفشانهای قوسی، به عنوان مثال، در جنوب غربی اقیانوس آرام، در حال حاضر باعث رخنمون بخشهای بالایی بسیار جوان، حدود 1 میلیون سال پیش نهشته های مس که در طی دوره های حدودا  صدهزار ساله تشکیل شده اند، گردیده است. علاوه بر این، قسمتهای بالایی برخی از آتشفشانهای قوسی که اخیراً فوران داشته اند، مانند El Chichón، مکزیک، در سال 1982 و Pinatubo، فیلیپین، در سال 1991، از سنگهای دگرسان شده مشابه قسمتهای بالای سیستمهای پورفیری تشکیل شده اند. سرانجام، اندازه گیری فلزات موجود در ذرات معلق هوا و گازهای همراه با تخلیه آتشفشانی، مانند فوران ساکن آتشفشان جزیره White در نیوزیلند، نشان می دهد که به اندازه 1 میلیون تن مس و 300 تن طلا از اتاقک کم عمق ماگمایی در طول عمر آن در حدود 10،000 سال خارج شده است. محلولهای هیدروترمال که نشهته های مس پورفیری را تشکیل می دهند، عمدتاً از آب ماگمایی است که در حین شکست هیدرولیکی از نفوذیها خارج می شود. محلولهای هیدروترمال حاصل با سنگهای سیلیکاته دیواره اطراف واکنش نشان دادند تا پهنه های دگرسانی در مقیاس کیلومتر که درجات دگرسانی به سمت خارج از دگرسانی پتاسیک تا دگرسانی پروپیلیتی خارجی، و به سمت بالا به درون کلاههای سنگ آتشفشانی که بطور گسترده توسط محلولهای بسیار اسیدی حاصل از چگالش بخار ماگمایی، آبشویی شده اند، واکنش نشان دهند، به عبارت دیگر پوش سنگهای آرژلیکی پیشرفته.

کانیهای مس، به طور معمول کالکوپیریت و بورنیت، در شکستگیها یا به صورت افشان در سنگهای دگرسان، در دمای 300 تا 500 درجه سانتیگراد عمدتا به دلیل سرد شدن و تغییرات در ترکیب سیال، همراه با یک اثر اضافی از موسکویت ریز دانه (سرسیت) هستند، وجود دارند.

سایر نهشته های نوع پورفیری مرتبط با ترکیبات آذرین فلزی بیشتر شامل عمدتاً مولیبدن، تنگستن و/ یا قلع می باشند، و کانسارهای پورفیری صرفا طلا نیز شناخته شده اند. علاوه بر این، کانسارهای اسکارن مربوط به هجوم (برخی وابسته به نهشته های پورفیری) هستند که توسط کانیهای کلسیم سیلیکات مانند گارنت و پیروکسن مشخص شده اند و تنوع زیادی از کمودیتیها (Cu ، Zn ، Au، Mo ،Sn ، W، Fe) را دارند. بخصوص جاییکه سنگهای کربناتی را قطع می کنند. پلوتونهای نسبتاً بدوی با اسکارن آهن از طریق عناصر طلا، مس، روی، تنگستن، مولیبدن، به توده های اسکارن  نسبتاً تکامل یافته مرتبط هستند. ذخایر مس، روی و مولیبدن بیشتر اکسید می شوند و قلع و بخش قابل توجهی از اسکارنهای مس احیا می شوند.

2. کانسارهای اپی ترمال

لیندگرن (1933) اصطلاح اپی ترمال (epi = روی، بالا) را برای نهشته هایی که استنباط می شود در عمق نسبتاً کم عمق و دمای پایین شکل گرفته اند، بکار برد. سیالات در محیط اپی ترمال معمولاً به عنوان سیالات چشمه های آب گرم و بخار از دوددکشهای سیستمهای زمین گرمایی، بیشتر در نواحی فعال آتشفشانی، که به دلیل انرژی حرارتیشان انتخاب می شوند، در سطح تخلیه می شوند. از آنجا که سیستمهای فعال مشابه به طور مستقیم مورد مطالعه قرار می گیرند، آنها بهترین نهشته های درک شده از نظر فرآیندهای تشکیل هستند. نهشته هایی که به فعالیتهای آتشفشانی و نفوذی نزدیک به آب ایجاد شده اند، با تخلیه های ماگمایی با دمای بالا و تغییر اسیدی همراه بوده است، مانند منطقه Yanacocha، پرو (مس و منابع موجود در سنگ های اکسیده شده سوپرژن) و Pueblo Viejo (تولید و منبع طلا در سنگ تا حد زیادی بدون اکسیداسیون) در جمهوری دومنیکن. در جاییکه کانیسازی در مناطق دوردست تر با توجه به فعالیتهای آتشفشانی، مانند Waihi در نیوزیلند و Hishikari در ژاپن رخ داده است، شواهدی برای تخلیه سطحی آب در حال جوش، آب با pH تقریباً خنثی از نوع تخلیه شده از چشمه های آب در پارک ملی Yellowstone وجود دارد. کانسارهای اپی ترمال در قسمتهای بالای سیستمهای پورفیری و جاهای دیگر با کانسنگهای موجود در رگه ها و انتشار در سنگهای آتشفشانی و همچنین در زیر پی سنگها تولید می شوند. نهشته های اپی ترمال حدود 20 درصد تولید اولیه طلا و بیشتر نقره جهان را تشکیل می دهد، دومی از رگه های کوارتز مشابه با نقره یا سولفیدهای پلی متا (Zn-Pb-Ag).

در زمان استعمار اسپانیا، بیشتر Ag از رگه های اپی ترمال در بولیوی و مکزیک استخراج می شده است. مکزیک و پرو هم اکنون دو کشور بزرگ تولیدکننده نقره از هر دو نهشته اپی ترمال و کمپلکس بزرگ نهشته های پلی متال مرتبط با پورفیری هستند. کانسنگهای اپی ترمال به دلیل گرادیان شدید دما در عمق کمتر از 1 کیلومتر به صورت عمده تشکیل می شوند. کاهش فشار در هنگام صعود مایع منجر به جوشش همراه با کاهش و سرد شدن بخار و باعث رسوب هر دو عنصر طلا و سیلیس می گردد. طلا به طور عمده به عنوان یک کمپلکس بای سولفید [Au(HS)^2-]] منتقل می شود. از آنجا که H₂S فرار است، در طول جوشیدن به فاز بخار تقسیم می شود و باعث کاهش شدید انحلال طلا در مایع می شود. به همین ترتیب، از بین رفتن بخار با فشار زیاد آنتالپی باعث خنک شدن مایع و منجر به اشباع سیلیس آمورف می گرددکه باعث ایجاد بارش سیلیس کلوئیدی به صورت لایه های جمع شده می گردد. این لایه ها با عیارهای عالی طلا در رگه ها همراه می باشند. چندین کانی رسی، از ایلیت تا اسمکتیت با کاهش دما در شرایط اپی ترمال تشکیل می شود. الگوهای این کانیهای دگرسانی می تواند موقعیت داغترین جریانهای قدیمی بالارونده را نشان دهد، و کاوشگرها را به محتملترین محل کانیسازی طلا هدایت می کند.