V3 Flashcards
Hydrothermale LagerstÀtten:
-
Hydrothermale LagerstÀtten entstehen durch hydrothermale Prozesse:
- in der Kruste
- am/im Ozeanboden
- an der ErdoberflÀche
- Hydrothermale LagerstÀtten sind mineralogisch, texturellund strukturell heterogen
- Hydrothermale LagerstÀtten entstehen durch Lösung, Transport und AusfÀllung von Phasen/Minerale (z.B. Sulfide, Oxide, elementar) aus aquatischen Fluiden
-
Achtung bei magmatisch-hydrothermal:
- der Ăbergang zwischen hydrothermalen, pegmatitischen und magmatischen TĂ€tigkeiten ist flieĂend
Hydrothermale Fluide:
- Hydrothermale Fluide
- Hydrothermale Fluide = moderat temperiert (50 â500 °C), wĂ€ssrige Lösungen mit einer Vielzahl gelöster Stoffe (inklusive Gasen)
- SalinitÀt (Konzentration aller festen, gelösten Bestandteile in Gew %): < 5% - > 40%
- Die wichtigsten Bestandteile sind dabei Chlor, Kalium, Kalzium, Magnesium und Natrium
-
Weitere wichtige gelöste Stoffe sind:
- Schwefel (SO42-, S2), Kohlenstoff (HCO3-,CO2), Stickstoff (NH4-) und Metalle (Fe, Mn, Cu, Zn, Pb, âŠ.)
- Alterationserscheinungen und Mineralparagenesen im Nebengestein können auf basische/saure Fluide hinweisen
Hydrothermale Fluide:
- Temperatur des Fluides
- durch Aufheizen im Bereich von Magmakammern
- durch geothermischen Gradienten beim Eindringen in Kruste
- Hydrothermal bedeutet auch kĂŒhle WĂ€sser (supergene Alteration bei ~ 15 °C)
-
Einteilung hydrothermaler Prozesse können anhand ihrer Temperaturen:
- hydrothermal (300 - 500 °C, hohe Drucke)
- mesothermal (200 - 300 °C, mittlere Drucke)
- epithermal (50 - 200 °C, niedrige Drucke)
Entstehung einer hydrothermalen LagerstÀtte:
-
Energie:
- Herkunft der WĂ€rme
-
Quellen:
- Herkunft der Fluide
- Herkunft der Metalle
- Herkunft der Liganden
-
Wege:
- Wie werden Erz-Bestandteile gelöst und transportiert?
- Wie zirkulieren die Fluide in der Kruste?
-
Trap/Fallen:
- Wie werden Erzbestandteile ausgefÀllt?
Hydrothermale LagerstÀtte
WĂ€rme:
-
Herkunft der WĂ€rme:
- Temperaturgradient (besonders wirksam oberhalb von Intrusionen oder in Bereichen stark ausgedĂŒnnter Kruste)
- Intrusionen im weitesten Sinne
- ReaktionswÀrme
- Zerfall radioaktiver Elemente in Graniten und Gneisen
- Die Herkunft der Fluide/WĂ€rme/Metalle, beteiligte Prozesse und die zeitliche Abfolge ist fĂŒr viele LagerstĂ€tten umstritten
Hydrothermale Fluide:
- Juvenil (unmittelbar aus dem Mantel)
- Magmatisch (generell aus Schmelzen)
- Meteorisch (Hydrosphere)
- Marin
- Fossil (âbasinalbrinesâ)
- Metamorph
Hydrothermale LagerstÀtten
Herkunft der Metalle und gelösten Stoffe:
-
Herkunft der Metalle und im Fluid gelöster Stoffe:
- Magmen, welche in Zusammenhang mit Vererzung stehen
- krustalen Gesteinen, welche mit den hydrothermalen Fluiden im Stoffaustausch stehen
â nicht nur die Herkunft der Fluide auch Wechselwirkungen zwischen Fluid und Gestein sind wichtige Prozesse der Elementanreicherung
Hydrothermale LagerstÀtten
Metalltransport und Wegsamkeiten:
- Wie und wo eine LagerstÀtte entsteht ist auch abhÀngig von den Wegsamkeiten
-
Wichtige Parameter fĂŒr Fluidtransport sind:
- Druckgradienten
- Temperaturgradienten
- PermeabilitÀt (primÀr und sekundÀr)
- PorositÀt
- Fluid Zusammensetzung/chemischer Gradient
-
Bei vielen epigenetischen LagerstÀtten:
- â Fluidzirkulation entlang von sekundĂ€ren Strukturen im Gestein (Falten/Störungen!)
Hydrothermale LagerstÀtten
Metalltransport und Wegsamkeiten:
-
a) Konvektionin submarinen Riftzonen (MOR)
- angetrieben durch hohen geothermischen Gradienten und einer seichten Magmenkammer
- VMS LagerstÀtten
-
b) Fluidzirkulation um eine magmatische Intrusion Angetrieben durch den abkĂŒhlenden Pluton
- porphyry deposits und epithermale GĂ€nge, Skarne
-
c) Zirkulation im Zuge der Kompaktion von Sedimenten
- Siderit LagerstÀtten?
-
d) SchwerkraftabhĂ€ngige Zirkulation von Fluiden in groĂen Sedimentbecken
- z.B. Vorlandbecken mit topographischen Erhebungen im Hinterland
- MVT
-
e) Konvektion von Meerwasser entlang von tiefgreifenden Störungen in der Kruste
- SEDEX LagerstÀtten
-
f) Dehydration durch Metamorphose mit Wegsamkeiten entlang von Scherzonen
- orogene Au ?
Hydrothermale LagerstÀtten
MetallausfÀllung (Fallen):
-
Hydrothermale Fluide haben bestimmte physikalisch-chemische Parameter:
- Temperatur & Druck
- pH-Wert
- Redoxpotential
- SauerstofffugazitÀt
- Ănderungen dieser Parameter können zur AusfĂ€llung der gelösten Stoffe fĂŒhren
- es handelt sich um eine Gleichgewichtsreaktion
- Ănderung der Fluidparameter durch Interaktionen mit Nebengestein oder Infiltration von anderen Fluiden möglich
Hydrothermale LagerstÀttentypen:
-
ImprÀgnationslagerstÀtten:
- Cu-Au-Mo Porphyries
-
VerdrÀngungslagerstÀtten:
- Skarne
- IOCG
-
Hydrothermale Erz- und MineralgÀnge:
- EpithermallagerstÀtten
- Orogenic Au
-
(Vulkanisch) assoziierte marin-exhalative LagerstÀtten:
- VHMS
- SEDEX
-
Stratiforme- und schichtgebundene hydrothermale LagerstÀtten:
- Pb-ZnMVT
ImprÀgnationslagerstÀtten
âporphyriesâ:
- Erz liegt fein verteilt auf KlĂŒften und Störungen in groĂen Gesteinskomplexen vor
-
Erze:
- porphyry copper ores
- Sn-W
- Mo
-
Porphyries:
- In Assoziation von magmatischen Intrusion mit porphyrischer Erscheinung
- im Dachbereich der Intrusion
- in den (sub) vulkanischen AuslÀufern
- Die Vererzungendes âporphyry typsâ sind mit den porphyrischen Magmatite/Vulkanite assoziiert, welche jedoch in einem spĂ€t-magmatischen Stadium stark hydrothermal ĂŒberprĂ€gt werden (VerdrĂ€ngung der ursprĂŒnglichen Paragenese!)
- Cuphorphyry (Cu, Mo, Au), Mo porphyry (Mo, Sn, W) Snporphyry (Sn, W, Mo, Bi, F)
- In Assoziation von magmatischen Intrusion mit porphyrischer Erscheinung
âPorphyriesâ:
- Steht in direktem Zusammenhang mit sauren bis intermedÀren Intrusionen
- Typischerweise an Subduktionszonen-Magmatismus gebunden
-
In Mitteleuropa:
- vor allem die Kassiterit (SnO2) LagerstÀtten des Erzgebirges
- Porphyrycopper = wichtigste und gröĂte Cu LagerstĂ€tten (Chile, USA)
- die meisten finden sich im pazifischen âFeuergĂŒrtelâ
- generell sind die Erzgehalte gering aber die Gesamtmasse ist extrem groĂ
- die Erzgehalte nehmen tendenziell in die Tiefe und nach auĂen hin ab
- âGiantsâ mit mehr als 2 Mio t Kupfer und mehr als 100 t Gold
- âSupergiantsâ > 24 Mio t Cu und > 1.200 t Gold
- 2/3 des Kupfers, 1/2 des MolybdÀns, 1/5 des Goldes und nahezu das gesamte Selen und Rhenium stammt aus diesem LagerstÀttentyp
Porphyries
Erz- und Alterationszonen:
GanglagerstÀtten:
- GÀnge entstehen durch tektonisch Bewegungen an InhomgenitÀtsstellen
- GĂ€nge/Adern eine Frage der Defintion
- Erze entstehen durch Platznahme von Lösungen in Spalten und KlĂŒften (z.B. Scherzonen, Verwerfungen, Spannungsrisse)
- Hohe Metallgehalte, jedoch geringe VorrÀte
-
LagerstÀttentypen:
- Orogene (oder mesothermale) Gold-QuarzgÀnge
- Epithermale GoldlagerstÀtten
- Mesothermale KupfererzgÀnge
- Blei-Silber-Zink-ErzgÀnge
- Zinn-Silber-Wismut-ErzgÀnge
- Wismut-Kobalt-Nickel-Silber-Uran-ErzgÀnge
- Hydrothermale Siderit und HÀmatit-ErzgÀnge
Epithermale Au-Ag LagerstÀtten:
- Epithermal
- Temperaturen: ~ 150 °C bis ~ 300 °C,
- Tiefen: ~50 bis ~1.500 m unterhalb Grundwasserspiegel
- Epithermale LagerstÀtten:
- flache Zonen von hochtemperierten hydrothermalen Systemen
Epithermale GanglagerstÀtten:
Orogenic Au:
- In Zusammenhang mit Orogenesen (Gebirgsbildung) und Metamorphose können hydrothermale ErzgÀnge entstehen
-
Grundvoraussetzung:
- KlĂŒfte, Störungen
- Gangbildung und KluftfĂŒllungen (z.T. mit Erzparagenesen)
- Hydrothermale ErzgÀnge durchschlagen das Nebengestein discordant
- epigenetisch
- Aufgrund von thermischen Ereignissen (Granitoidintrusion, Metamorphose) bilden sich hydrothermale Lösungen
-
Typische Paragenese:
- Quartz ± Pyrit, Arsenopyrit, Chalcopyrit, Stibnit (Sb2S3), sowie GoldeinschlĂŒsse in Sulfidphasen oder Quartz
-
Typische Fluidzusammensetzung:
- 300 °C â600 °C, neutral, geringe SalinitĂ€t
-
Au- Gehalt in GĂ€ngen:
- bis zu 15 g/t
- z. B. Au-Quartz GĂ€nge der Hohen Tauern!
Skarne (âVerdrĂ€ngungslagerstĂ€ttenâ):
- Schwedischer Bergmannsausdruck fĂŒr sehr hartes Gestein (besteht vorwiegend aus Kalksilikaten)
- Entstehung in Verbindung mit Intrusionen und hydrothermaler AktivitÀt (hydrothermale AktivitÀt muss nicht unbedingt direkt mit Intrusion in Verbindung gebracht werden)
- Zusammenhang mit intermediÀren bis sauren Intrusionen in reaktionsfÀhigem Gestein (z.B. Kalkstein, Dolomitetc)
- Kalzit und Dolomit werden durch Erzminerale ersetzt (VerdrÀngung!)
- Meist um kleine, bis mittlere intermediÀre Monzonit-, Granodioritintrusionen
- In Verbindung mit porphyrischen LagerstÀtten
-
Bezeichnung der LagerstÀtten nach ihrem Nutzmineral / Element:
- Fe-Skarn
- Cu-Skarn
- Au-Skarn
- Mo-Skarn
- Zn-Pb-Skarn
- W-Skarn
- Sn-Skarn
Skarn Genese und Zonierung:
- Die meisten Skarne haben sich in Ca-Mg-Karbonaten (Ca-Skarne) gebildet
- Endo- und Exoskarn
-
Sulfidische Bildungen:
- Pyrrhotin, Pyrit, Sphalerit, Galenit, Chalcopyrit
-
OxidischeBildungen:
- Magnetit, HĂ€matit, Scheelit
Iron Oxide Copper Gold LagerstÀtten (IOCG):
-
Typisch:
- NĂ€he von fraktionierten felsischen Magmen
-
Erzfluide:
- ~ 200 °C bis 500 °C, (hoch) salin
- Meist Eisenoxide (Magnetit, HĂ€matit), selten Sulfide (< 10 %)
- Fe-P-Cu-Au-Co-U-F-REE-Ba-As Vergesellschaftungen (Untergruppen!)
- Genetische Modelle der IOCG komplex und nicht einheitlich!
-
IOCGs Beispiel:
- Olympic Dam, Australia (Cu-Au-Ag-Fe-U-REE etc)
- Carajas IOCG: ArchaischeIOCG
- Ernest Henry IOCG (East Australia IOCG)
- (Kiruna-TypFe-P und Fe-Cu-Au Skarne: magmatischen Endmember?)
Olympic Dam:
- Gigantisches Polymetallsystem
- WeltgröĂte U, viertgröĂte Au-Cu LagerstĂ€tte, reich an REE, F, Fe
- Mineralisierte hÀmatitreiche Brekkzien in Granit
- MetallausfÀllung und Silikat-Alteration in Brekzien
- Epigenetische Mineralisation (etwas jĂŒnger als Nebengestein)
- Fluide stammen von co-magmatischen mafischen Magmen
- Tagebau und Tiefbau
(Vulkanisch) assoziierte marin-exhalative LagerstÀtten
(VMS / SEDEX):
- Massive Zn-Pb-(Ag-Cu) SulfidlagerstÀtten
- Entstehung im synvulkanisch exhalativen Milieu von MOR
- AbhÀngig von Muttergestein werden zwei Typen unterschieden
-
V(H)MS:
- volcanic (hosted) massive sulfides
-
SHMS/SEDEX:
- sediment-hosted massive sulfides/sedimentary-exhalative deposits
-
V(H)MS:
V(H)MS-volcanic (hosted) massive sulfides:
- Entstehung an divergenten und konvergenten Plattengrenzen
- Assoziation mit den dort stattfindenden submarinen vulkanischen AktivitÀten
-
Black (white) smokers:
- Rezente VMS Bildung!
- Hydrothermales Fluid ist zum gröĂten Teil Meerwasser, welches in die ozeanische Kruste eintritt, sich erhitzt mit basaltischen Magma reagiert (Lösung von Metallen!) und wieder austritt
-
Hauptmetalle:
- Cu, Zn, Pb, (Ag)
Globale Vorkommen von VMS LagerstÀtten:
- Iberischer PyritgĂŒrtel
- Abitibi-GrĂŒnsteingĂŒrtel
- Canada
- Tasmanien
- Japan
VMS-LagerstÀtten:
- AbhÀngig von Ort und Art des Vulkanismus lassen sich drei VMS-Typen klassifizieren:
-
Zypern-Typ: Cu, (Zn), (Au), (Pb)
- Analog zu den rezenten Black Smokern
- Bildung an mittelozeanischen RĂŒcken oder im ozeanischen Backarc-Bereich (Vergesellschaftung mit Pillow Laven, Sheeted Dykes, etc)
- Mafische Vulkanite
-
Besshi-Typ: Cu, Zn, (Au), (Ag)
- Mafische Vulkanite in Wechsellagerung mit tonig-sandigen Sedimenten
- Bildung im ozeanischen Backarc-Bereich
-
Kuroko-Typ: Cu, Zn, Pb, (Au), (Ag)
- Kalkalkaline Vulkanite (Andesite, Dacite und Rhyolite)
- Bildung im flachmarinen Millieu im Backarc-Bereich
Der iberische PyritgĂŒrtel:
- 8 der zwanzig gröĂten VMS LagertĂ€tten weltweit
- alle acht haben mehr als 100 Mio t Erzinhalt
- 44 mittlere LagerstÀtten
- Abbau begann bereits in der Kupfersteinzeit
SHMS âsediment-hosted massive sulfides:
- Auch SEDEX = SEDimentary EXhalative deposits
- GroĂteilder weltweiten Zn und Pb Ressourcen
- DistalerTyp (âentfernter Verwandterâ) von VMS
- Zn-Pb ± Cu Mineralisation in marinen, klastischen Sedimenten und karbonatreichen Schiefern
- Vererzung hÀufig als stratiforme, feinlaminierte Linsen von Sphalerit, Galenit und Pyrit (syngenetisch)
-
In distalen Bereichen:
- laminierte Baryt, Karbonat, Fe-Oxidund Chert Ablagerungen
- HÀufig laterale (T-abhÀngige) Zn-Pb-Ba Zonierung
SHMS/SEDEX LagerstÀttengenese:
- Exhalative Ablagerungen oder syndiagenetische VerdrÀngungsvererzungen
- SHMS sind NICHT mit magmatischen Körpern und/oder deren vulkanischen AuslÀufern assoziiert
- Allerdings ĂbergĂ€nge (Ausnahmen)
- SHMS meist gröĂer und höhere Erzgehalte als VMS
- T Fluid (100 â250 °C)
- Die hangenden Gesteinsabfolgen bestehen meist aus klastischen Sedimenten
SHMS/SEDEX Australia:
- Australischer ZinkgĂŒrtel
- SHMS/SEDEX LagerstÀtten
- Mc Arthur River (âHere`s your chanceâ HYC): 227 Mt Erz, jedoch geringer Gehalt
- 4 weitere LagerstÀtten: > 100 Mt t
- An Verwerfungen von zwei benachbarten Sedimentbecken (Mc Arthur und Mount Isa Becken)
- Im Osten des Mount Isa Becken: mehrere IOCG
Mississippi Valley Type -MVT:
-
Man unterscheidet:
- MVT (Mississippi Valley type Zn-Pbdeposit)
- SSC (sediment-hosted stratiform Cu deposit)
- Unterscheidung prinzipiell aufgrund der Umgebungsgesteine und Metallinhalt
- MVT LagerstÀtten extrem wichtige Pb und Zn Lieferanten (auch Ag)
- Erzgehalt: ca. 6 % Zn, 1.9 % Pb, 32.5 g/t Ag
- MVT = niedrigtemperiert, epigenetisch, mit Karbonaten vergesellschaftet
- Keine Assoziation auf Vulkanismus
- Zn-Pb Vererzungen sind schichtgebunden, massiv bis disseminiert (gestreut), als Lösungshohlraum oder BrekzienhohlraumfĂŒllung
MVT LagerstÀttengenese:
- Hydrothermale Fluide haben sich in Sedimentbecken mehrere Hunderte km bewegt
- Hydrothermale Fluide stark salin, T (75 â200 °C)
- Wichtig fĂŒr Fluidfokussierung und ErzausfĂ€llung sind Gesteine unterschiedlicher PermeabilitĂ€t
- AusfĂ€llung vermutlich aufgrund von Mischung mit anderen Fluiden (starke pH, T, x Ănderung)