ZŁOŻA MAGMOWE
Złoża magmowe powstają w procesie dyferencjacji metalonośnej magmy bezpośrednio ze stopu, w wyniku czego powstają następujące typy złóż:
· likwacyjne, gdzie magma siarczkowo- krzemianowa przy ochładzaniu rozdziela się na dwie nie mieszające się ze sobą fazy ciekłe (rudna, siarczkowa)
· wczesnomagmowe (segregacyjne, akumulacyjne), gdzie w magmach krzemianowych metale mogą wejść w skład minerałów wczesnej krystalizacji, skoncentrować się w nich jeszcze przed całkowitym zastygnięciem pozostałej części stopu
· późnomagmowe (histeromagmowe, fuzywne), gdzie w magmach krzemianowych o podwyższonej zawartości składników lotnych, metale i ich tlenki krystalizują w niższych temperaturach ze stopów resztkowych, po zastygnięciu głównej masy krzemianów skałotwórczych
WARUNKI FIZYKO-CHEMICZNE POWSTAWANIA ZŁÓŻ
Głównymi czynnikami geochemicznymi wpływającymi na likwację stopu siarczkowego magmy są:
· koncentracja siarki
· ogólny skład magmy krzemianowej, gdzie główną rolę odgrywa zawartość Fe, Mg, Si
· zawartość pierwiastków chalkofilnych w krzemianowej fazie ciekłej
Obecność żelaza w stopie krzemianowym podwyższa rozpuszczalność siarczków. W magmach o niskiej zawartości siarki tworzy się stop siarczku miedzi, natomiast żelazo pozostaje w stopie, podnosząc rozpuszczalność siarczku miedzi, hamując w ten sposób powstawanie dużych złóż. W magmach o podwyższonej zawartości siarki tworzy się stop żelazowy, w skład którego wchodzą w postaci rozpuszczonych składników siarczki Cu, Ni tworzących duże złoża rud miedziowo- niklowych. Impulsem do likwacji stopu krzemianowego i siarczkowego może być asymilacja przez magmę skał osłony powodujących zaburzenie równowagi chemicznej. W czasie likwacji siarczkowa część stopu wyodrębnia się w postaci kropel, które w wyniku większej gęstości zaczynają opadać w stopie. W zależności od szybkości zastygania stopu krzemianowego, wydziela się następujące typy lokalizacji siarczkowych ciał rudnych:
1. Przy szybkim zastyganiu na niewielkiej głębokości wydzielone krople siarczków mogą nie dotrzeć do dna intruzji i krystalizując tworzą złoża zawieszone rud impregnacyjnych
2. Przy powolniejszym stygnięciu stop siarczkowy może się skoncentrować w dolnej części intruzji, tworząc złoża denne rud impregnacyjnych i masywnych.
3. Podczas normalnej krystalizacji intruzji, przed zastygnięciem stopu siarczkowego, część tego stopu może być tektonicznie wyciśnięta z dennej i centralnej części masywu wzdłuż szczelin i powierzchni uławicenia skał otaczających, tworząc siarczkowe żyły i pseudopokłady.
4. W intruzji mogą się wyodrębniać resztkowe skupienia siarczków, które zastygają powoli, w spokojnych warunkach tworząc grubokrystaliczne pegmatoidowe sztoki siarczkowo- krzemianowe.
5. Podczas likwacji magmy na większych głębokościach może dojść do jednoczesnego wyciśnięcia stopu krzemianowego i siarczkowego w górne części skorupy i utworzenie złóż rozwarstwionych.
6. Podczas likwacji magmy rudonośnej na dużej głębokości, przy bardzo powolnym przebiegu procesu dochodzi do iniekowania stopu krzemionowego, a po jego wykrystalizowaniu może docierać z głębi rudonośny stop siarczkowo- krzemianowy tworząc niezgodne epigenetyczne ciała rudne.
Oddzielenie stopu rudnego odbywa się wskutek frakcyjnej krystalizacji, lub częściowej likwacji. W procesie frakcyjnej krystalizacji w dolnej części ogniska magmowego gromadzą się minerały żelazowo- magnezowe. Stopniowo powstający resztkowy stop rudny również się pogrąża w dół, skupia się nad minerałami żelazowo- magnezowymi, natomiast lżejsze skalenie i inne krzemiany unoszą się do góry tworząc pokrywę poziomu rudnego. W ten sposób powstają zgodne złoża rud w intruzjach rozwarstwionych (automagmowe). Jeśli przed krystalizacją stop rudy zostanie pod wpływem nacisków tektonicznych wyciśnięty wzdłuż rozłamów, powstają niezgodne złoża rudne iniekcji późnomagmowych (heteromagmowe). Większość złóż magmowych występuje w rozwarstwionych masywach zdyferencjowanych skał intruzywnych o budowie pasowej. Stopień tej dyferencjacji uwarunkowany może być stopniowym przejściem stref o różnym składzie. Mogą się tworzyć wyraźnie różnicowane i rozwarstwione intruzje tzw. stratyfikowane. Pasmowe różnicowanie skał magmowych, jest związane z procesem dyferencjacji magmy przed (dyferencjacja likwacyjna) i w czasie jej intrudowania (dyferencjacja krystalizacyjna). W obu przypadkach pod wpływem różnic gęstości ciekłych i stałych faz stopu następuje ich grawitacyjna dyferencjacja, na który mają wpływ:
· reakcje wymiany między wydzielonymi fazami
· prądy konwekcyjne
· niejednorodny ruch dyferencjatów w zbiorniku magmowym
· oddziaływanie naprężeń tektonicznych
· obecność składników gazowych
· procesy asymilacji
Dyferencjacja magmowa może być pierwotna (wgłębna), oraz wtórna czyli zachodząca na miejscu zastygania stopów. W wyniku czego wyróżnia się następujące hipotezy tworzenia się rozwarstwionych intruzji zawierających złoża magmowe:
· likwacyjne rozwarstwienie magmy w głębi i późniejsza iniekcja poszczególnych warstw o różnym składzie w górne części skorupy
· likwacyjna lub krystalizacyjna dyferencjacja magmy w głębi i jednorazowe intrudowanie heterogenicznych stopów w górne części skorupy
· likwacyjna dyferencjacja magmy rudonośnej w miejscu zastygania masywów i różnicowane przemieszczenie się cząstek lub tworzących się minerałów w zbiorniku magmowym
· metasomatyczne pochodzenie rozwarstwionych masywów rudonośnych
OPIS ZŁÓŻ
Złoża chromitów
1. Bushveld
2. Turcja
3. Tąpadła
4. Great Dyke
5. Kemi
Turcja
· Ze względu na budowę geologiczną złoża Cr w Turcji dzielimy na:
1. usytuowane głęboko w harzburgitach
2. w harzburgitach pomiędzy tektonitami i kumulatami w spągu
3. w dunitach
4. w dunitowej części kumulatów
· Ze względu na strukturę złoża
1. przylegające równolegle do wewnętrznej struktury perydotytów
2. przecinające strukturę perydotytów
3. umieszczone w spękaniach i strefie melanżu
Obszar Guleman
· Położony w S-E Turcji, złoża zdeponowane w późnej J, wczesnej Cr w perydotytach, dunitach, werlitach, piroksenitach, gabrach.
1. Region Goldon
· Utwory silnie zserpentynizowane utraciły pierwotną kierunkowość.
· Rudy masywne, spiwo typu matrix.
1. Region Rut- Tascitepa
· Zlokalizowany na E krańcu ofiolitu.
· Skałą otaczającą jest harzburgit z wkładkami dunitu.
· Harzburgit posiada wyrażne struktury wewnętrzne zaznaczające się okruszcowaniem oraz wypełnieniami oliwino- piroksenowymi. W harzburgicie widoczna flotacja, laminacja, oraz tekstura mozaikowa wywołana rekrystalizacją oliwinów. Krawędzie minerałów są zaokrąglone.
· W tym regionie występuje 6 poziomow chromitowych ułożonych zgodnie z warstwowaniem, całkowita ich miąższość wynosi 2km.
· Chromity występują również jako warstwy lub soczewy 1cm- 50m.
Obszar Fethiye
· Dominującą skałą jest zserpentynizowany perydotyt i harzburgit.
· Występują żyły i soczewki dunitowe, dajki dolerytowe tnące perydotyty.
1. Region Ilikadere- Kayamakam
· Zbudowany z harzburgitu z żyłami i soczewami dunitowymi.
· Warstwy zapadają na S-E, pod kątem od 0-10o
· Dajki dolerytowe tną harzburgit i mają przebieg N-W, zgodny z głównym kierunkiem spękań, grubość dajek od 0,5-20m.
· Przeciętna grubość ciał rudnych 2-10m.
1. Region Kandak
· Ciała rudne znajdują się w harzburgitach o strukturach antyklinalnych
· Ciała rudne zanurzają się na W pod kątem 45o
· Ruda masywna, grubość ciał rudnych od 2-8m.
S Turcja
1. Region Pozanti- Kara
· Masyw perydotowy w części centralnej tektonity i kumulaty.
· Pod perydotami znajdują się bazalty, skały metamorficzne, wapienie, osady platformowe.
· Występuje około 100 ciał rudnych, zlokalizowanych w popękanych harzburgitach.
2. Region Dereocak- Kawasak- Dorucali
· Rudy znajdują się w harzburgitach.
· Złoże zapada na S- W pod kątem 75o
3. Region Kizilyusek-Yataardie
Występują tutaj dunity na których zalegają harzburgity.
Tąpadła
· Występowanie chromitów związane jest z serpentynitami, powstałymi wskutek autohydrometamorfozy z zasadowej magmy dunitowo- perydotowej.
· Skały występujące w obrębie chromitów to serpentynity oraz żyły kwarcowo- skaleniowe z domieszką łyszczyków, żyły lamprofirowe, żyłki magnezytowo- kalcytowe.
· W obrębie serpentynitów można wydzielić trzy odmiany:
1. Nieznacznie zwietrzały, ciemny, prawie czarny, dobrze wykrystalizowany.
2. Serpentynit wykazujący silniej postępujące wietrzenie, zielonoszary z rdzawymi i szarordzawymi plamami. Głównym składnikiem jest antygoryt oraz agregaty chryzotylu.
· Minerałami kruszcowymi jest chromit i magnetyt, tworzących choryzonty.
1. Największe przeobrażenie wykazują serpentynity w sąsiedztwie żył kwarcowo- skaleniowych i lamprofirowych.
· Chromity występują w formie gniazdowych skupień, wrzecionowato wydłużonych, koncentrują się w postaci zbitej, groniastej, ospowatej.
· Ruda zbita wykształcona jest w postaci grubokrystalicznego chromitu, tkwiącego w masie serpentynitowo- chlorytowo- węglanowej, tworzącą sieć żyłek, które mogą przecinać chromity.
· Ruda groniasta charakteryzuje się odizolowanymi zaokrąglonymi skupieniami rudy zbitej tkwiących w masie serpentynitowo- chlorytowo- węglanowej. Ułożenie tych skupień bywa czasem kierunkowe.
· Ruda ospowata charakteryzuje się sporadycznym występowaniem ziarn chromitu.
· Powstanie złoża tłumaczy się działalnością roztworów hydrotermalnych pochodzących z intruzji gabra ślężańskiego. Ługowały one chrom rozproszony w serpentynitach, a następnie odkładały go tworząc gniazda rudne.
Great Dyke
· Dajkę tworzą 4 łączące się ciała magmowe o jednakowej strukturze i odmianach skalnych, ale różniące się ilością warstw, ich miąższością i rozmieszczeniem.
· Od północy wyróżnia się kolejno Musengezi, Hartley, Selukwe, Wedza.
· Skały budujące Great Dyke wykazują pseudostratyfikację, a w przekroju tworzą płaską synklinę.
· Przypuszcza się, że na początku utworzyła się wielka szczelina, w którą magma wtargnęła licznymi kanałami. W głębszych partiach utwory zasadowe tworzą klin. Intruzja ta u góry kończy się strukturą w kształcie grzyba utworzonych na granitach. Został on następnie zerodowany. W otoczeniu szczeliny podłoże zapadło się tak, że powstała strefa synklinalna.
· W najgłębszych partiach intruzja składa się z dunitów oraz serpentynitu o charakterze harzburgitu. W serpentynicie wykształciły się pokłady chromitu, tworzące płaskie formy synklinalne. Ponad serpentynitem występują piroksenity z poziomem platyno i niklonośnym, oraz skaleniowe noryty.
· Pokłady chromitowe rozdzielone są zmiennej miąższości pakietami dunitowego serpentynitu. zapadają one ku centrum Great Dyke i tworzą nieckę, której oś jest zgodna z osią intruzji.
· Zaburzenia tektoniczne prostopadłe do biegu pokadów, spękania wypełnione kwarcem i magnezytem. Miąższość pokładów od 1-2 cm do 3,5 m.
· Ogólnie pokłady rozmieszczone są w serpentynicie lub nie zmienionym webserycie. Składają się z chromitów współwystępujących z enstatytem. Występują również żyły dolerytowe, towarzyszące spągowi pokładów chromitowych.
· W stropie nad właściwym pokładem występuje strefa z serpentynitem i chromitem, podczas gdy skała spągowa ostro graniczy z rudą. Zawartość Cr rośnie ku dołowi, a Fe, Mg, Al ku górze.
· Uważa się że skały budujące Great Dyke itrudowały impulsami po których następowała krystalizacja i dyferencjacja grawitacyjna, część Cr gromadziła się przy stropie i ścianach intruzji, a następnie opadała na dno w późniejszych stadiach. Ta stopniowość uwarunkowana jest od temperatury w wewnątrz intruzji i aktywności.
· Intruzje z nieregularnymi soczewowymi ciałami rudnymi poza strefą Great Dyke związane są ze starszymi poziomami tzw. kompleksu podstawowego. Skadają się z serpentynitów częściowo skrzemionkowanych oraz łupków chlorytowych i talkowych częściowo skarbonatyzowanych, należaą tutaj 4 obszary: Selukwe, Mashaba, Belingwe, Gwanda.
· Obszar Selukwe budują zmienione serpentynity w których występują łupki talkowe, skały talkowo- węglanowe i horfelsy. Ciała rudne występują w grupach i stromo zapadają.
Kemi
· Złoże związane z sillem ultrabazytowym znajdującym się pomiędzy granitami migmatycznymi i łupkami, silnie zmetamorfizowanymi
· W serii łupkowej najniżej znajdują się:
1. ultrabazyty
2. zieleńce
3. kwarcyty
· Wyróżnia się 8-m horyzontów chromitowych
Złoża rud tytanomagnetytu
1. Bushveld
2. Krzemionka
3. Kaczkanar
4. Otanmäki
Krzemionka
· Złoże zbudowane jest z wielu ciał rudnych, których grubość waha się od kilku do 100 m, pomiędzy którymi występują noryty i anortozyty ze szlirami lub żyłkami rudnymi.
· W obrębie norytów i rud ilmenitowo- magnetytowych kontakty są dość wyraźne i prostoliniowe. Kontakty rud z anortozytami są postrzępione lub faliste, z licznymi zazębieniami rud z anortozytami.
· Kontakty ciał rudnych ze skałami otaczającymi oraz kontakty między różnymi gatunkami rud są nachylone pod kątem 45o. Takie samo nachylenie ma większość szlir i żyłek.
· Noryty i rudy wykazują makrostrukturę kierunkową. Ciała rudne rozciągają się z południa ku północy i zapadają ku zachodowi pod kątem 45o.
· Złoże składa się z dwóch części: południowo- zachodniej i północno- wschodniej. Zbudowane są z ciał rudnych mających formę soczewek, pseudopokładów i żył. Długość ciał rudnych po rozciągłości wynosi 2 km, szerokość złoża w kierunku upadu wynosi 1,5 km.
· W przekroju pionowym ciała rudne mają charakter pakietów złożonych z szlirów rudnych różnej miąższości, przedzielonych norytami i anortozytami. W wyniku ruchów dysjunktywnych doszło do przerwania ciągłości ciał rudnych.
· Głównymi minerałami kruszcowymi są magnetyt tytanonośny i ilmenit.
· W skałach płonnych występuje równowaga między magnetytem i ilmenitem, w anortozytach zaznacza się przewaga ilmenitu, w rudach wraz ze wzrostem składników rudnych rośnie przewaga magnetytu tytanonośnego nad ilmenitem.
· W skałach płonnych mamy do czynienia z hemo- ilmenitem, tj. zawiera odmieszany hematyt, a magnetyt charakteryzuje się małą zawartością TiO2. W bogatych rudach ilmenit nie zawiera magnetytu.
· Magnetyt zawiera ulvöspinel stając się w ten sposób nośnikiem Ti, zawierającc spinel szeregu hercynit- pleonasyt jest źródłem V.
· Minerałami towarzyszącymi są: pirotyn, piryt, chalkopiryt, pentlandyt, mackinawit, kubanit, markasyt, bravoit, bornit, chalkozyn, sfaleryt. W skałach płonnych jest mniej siarczków zaś więcej jest pirytu.
· Hipotezy dotyczące powstania złoża rud ilmenitowo- magnetytowych Suwalszczyzny:
1. Wg Zawarickiego (1937) materiał rudny oddzielił się od krzemianowego podczas upłynnienia magmy, a minerały rudne utworzyły się w wyniku krystalizacji resztek magmy rudnej wzbogaconej w składniki lotne, powstałe przy stygnięciu skał macierzystych (złoża fuzywne), a następnie oddzielają się od krzemianów.
2. Wg Kratza (1957) krzemiany i minerały kruszcowe krystalizowały jednocześnie, te ostatnie ze względu na duży ciężar opadały i gromadziły się w dolnej części intruzji. Czynnikiem decydującym w utworzeniu okruszcowania tj. segregacyjnego lub fuzywnego miało ciśnienie zewnętrzne, przy którym zachodzi krystalizacja i dyferencjacja magmy.
3. Wg Schneiderhöhna (1962) złoże tego typu należą do złóż magmowo- likwacyjnych, przy czym podstawowym procesem koncentracji rud była dyferencjacja krystalizacyjna.
4. Wg Uspienskiego (1971) złoża powstały przez metasomatozę skał zasadowych lub ultrazasadowych. Pod wpływem naprężeń tektonicznych w masywie tych skał utworzyły się strefy zluźnień, którymi dochodziły roztwory o dużej alkaliczności. Na skutek procesów metasomatycznych powstały pegmatyty anortozytowei inne skały. Temperatura roztworów ulegała obniżeniu, a wzrastał w nich potecjał żelaza, a następnie rozpoczęła się precypitacja rudy.
5. Wg Juskowiaka (1971) magma zasadowa intrudowała podczas ruchów orogenicznych, przy czym jej krystalizacja rozpoczęła się w głębszych partiach skorupy, a proces dyferencjacji był związany z likwacją, asymilacją i selekcją grawitacyjną. Starsze skały uległy asymilacji i zmianie składu, a pod wpływem nacisków spowodowanych ruchami orogenicznymi następowało selektywne przetapianie skał. Wskutek tego mogły powstać noryty oraz skupienia magmy plagioklazowej, z której wykrystalizowały anortozyty.
6. Wg Kubickiego i Siemiątkowskiego (1979) mineralizacja złożowa nie pochodzi bezpośrednio ze skał otaczających, aczkolwiek pochodzi z tej samej magmy macierzystej, a więc musiała być doprowadzona z głębszych partii intruzji. Procesami które ukształtowały skład mineralny skał i rud były procesy deuteryczne tj. autometamorficzne, metasomatyczne i hydrotermalne. ...