undersøgelsen af mineralogi og malmaflejringer kan stort set tilskrives hydrotermiske ændringsprocesser, hvor den kemiske ændring resulterer i mange metalliske rige kemiske sammensætninger: guld, kvarts, tin osv. Denne hydrotermiske ændringsproces kombinerer hovedsageligt tektonik, vulkanisme og opvarmet vand. Den grundlæggende mineralogi af sten ændres som følge af tilstandsændringer i temperatur, tryk eller kemisk sammensætning/makeup. Dette har formet ting som California gold rush og har været et økonomisk boom siden dets opdagelse.
den hydrotermiske ændringsproces
varmt vand eller “hydrotermiske væsker” passerer gennem en nærliggende stødende stenbrud eller porøse rum i klippen og ændrer den kemiske sammensætning (Adams). Denne kemiske ændring kan være resultatet af” tilføjelse, fjernelse eller omfordeling af de kemiske komponenter ” (Adams). Disse kemiske komponenter, Jeg har nævnt, indebærer den grundlæggende makeup af klippen. For eksempel er den kemiske sammensætning af kaolinit (Al4Si4O10 (OH)8) i henhold til “Ændringskemi” – uddelingen fordelt i klassematerialerne, mens den kemiske sammensætning, før den blev ændret, er KALSI3O8 + H2O.
et eksempel på et hydrotermisk system og dets cirkulation. Fra” Den Blå Planet ” af Brian J. Skinner (1995). Curtis ” hydrotermisk ændring og mineralforekomster.” (2002).typisk bærer disse “hydrotermiske væsker” eller “vandige opløsninger” mange metaller ud over “silicater og andre ikke-metalliske materialer” (Jones og Hutton). De forskellige vulkanske klippesammensætninger kan variere i en række mineraler, når vandet, der opvarmes af et nærliggende magmatisk kammer, stiger i temperatur og ændrer de nærliggende vulkanske klipper, bliver den hydrotermiske opløsning derefter mineralrig. Denne mineralrige opløsning stiger, bugter sig gennem brud eller revner i klippekølingen, når den bevæger sig og opløser andre mineraler på sin vej, når denne opløsning er afkølet i bruddet på de stenskabende vener.
Sort ryger fra mid-Atlantic Ridge dette er et eksempel på hydrotermiske ændringer udgivelser i havet.energien bag den hydrotermiske ændringsproces er den “geotermiske celle” (Jones and Hutton 2000). En “geotermisk celle” er det sted, hvor vandet opvarmes (Jones og Hutton 2000). Fra kilden bevæger det kolde vand sig typisk gennem brud og revner i klippen, indtil det opvarmes. Som tidligere nævnt opvarmes det af et nærliggende magmatisk kammer. Den opvarmede vandopløsning passerer derefter gennem klipperne, der opløser metalliske ioner og andre mineraler, og ændrer derfor den kemiske sammensætning og sammensætning af klippen.
typisk har de hydrotermiske opløsninger et højt saltindhold; derfor ændrer bevægelserne af disse væsker klippen. Med mineralerne varierer forholdene: temperatur, tryk, pH og Eh, hvis forholdene ændrer sig, vil en tilstand derfor ændre sig. Dette kan så få Klippen til at reagere med nærliggende materialer. Ifølge Jones og Hutton “temperaturerne, hvor mineralerne dannes, spænder fra 50 til 650 liter C.” Disse meget varierende temperaturer skaber et meget befordrende ændringsmiddel. “Bevægelsen af disse hydrotermiske væsker i jordskorpen er kendt som “hydrotermisk konvektion.”(McCaffrey og Pavey). “Begrundelsen bag denne terminologi er ordets rodbetydninger: hydro betyder vand, termisk betydning varme og konvektion betyder overførsel af varme ved fysisk bevægelse af materiale” (McCaffrey og Pavey).
hydrotermisk Malmdannelse
en malm er en sten, der er rig på metaller, ofte gange metal. Dannelsen af hydrotermiske malme tilskrives den hydrotermiske opløsning eller væsker, der filtrerer metaller og mineraler fra klippen. Disse metaller deponeres derefter i brud og revner i klippen kaldet: vener. Frakturer er et resultat af ting som vandfrysning og udvidelse. Frakturer kan være forårsaget af seismisk aktivitet, når jorden skifter brud og sprækker er tilbage i grundfjeldet og andre komponenter, der udgør skorpen. Den kontinentale skorpe er sammensat af granitiske klipper, mens den oceaniske skorpe hovedsageligt består af basaltisk sten.
Klik for at se en illustration af det grundlæggende princip for metalkoncentration ved hydrotermiske processer
Denne animerede figur er taget fra (McCaffrey og Pavey).
Klik for at se en illustration af de forskellige funktioner, der er nødvendige for at danne en hydrotermisk malmaflejring
denne animerede figur er taget fra (McCaffrey og Pavey).
nogle nødvendige faktorer for udvikling af hydrotermisk malmaflejring inkluderer: vandkilde, kilde til malmkomponenter og transport af malmbestanddele, permeabilitet, årsag og malmaflejring. Hver af disse faktorer påvirker stærkt den hydrotermiske proces.
de vigtigste kilder til vand, der til sidst vil flytte til et sted, hvor det vil blive opvarmet af det nærliggende magmatiske kammer, inkluderer: “overfladevand, inklusive grundvand, kaldet meteorisk vand; havvand; forbinde vand eller vand indesluttet i klipperne på dannelsestidspunktet; metamorf vand; og magmatisk vand (fra magma)” (Jones og Hutton 2000). Meteoriske farvande kan indsamles fra nedbørsfaktorer såsom sne, regn, etc; der henviser til, “dannelsesvand, der er fanget med et specifikt område; såsom porer af sedimenter ” (McCaffrey og Pavey). Dette vand vil til sidst blive stærkt koncentreret med mineraler og metaller, som det opløses, når det bevæger sig gennem de vulkanske klipper.
” figur 16.24 b en magmatisk malmaflejring. Lag af ren kromit (sort) indesluttet i lag af plagioklase, afgjort under krystallisationen af bushveld vulkanske kompleks. Denne usædvanligt fine outcrop ligger ved Dars-floden i Sydafrika”.USD.edu / esci / talMalmmetaller stammer almindeligvis fra jordskorpen. Ud over den allerede tilgængelige kilde til malmbestanddele er den høje saltholdighed, der hjælper transporten af malmbestanddelene. De hydrotermiske væsker, som et resultat af de stærkt koncentrerede mineraler (Cl, F og CO2), bærer let de stærkt koncentrerede metaller. Den vary synd, som disse metalliske ioner typisk transporteres, er gennem” komplekse ioner ” (McCaffrey og Pavey). “En kompleks ion defineres som en enkelt kemisk art, der består af en usædvanlig kombination af to eller flere atomer” (McCaffrey og Pavey). Disse komplekse ioner forhindrer aflejring af metallet under bevægelsen. I modsætning hertil mister de enkle ioner let metallet under transporten.
denne proces kan kun ske, hvis opløsningen kan bevæge sig gennem klippen; derfor spiller permeabilitet en nøglerolle i bevægelsen af de hydrotermiske opløsninger. Disse løsninger kan bevæge sig gennem passager som porer, revner, brud osv. Det er vigtigt for succes med hydrotermiske ændringer. Aflejring af malmmineralerne skyldes normalt (1) temperaturfald – afkøling, (2) fald i tryk, (3) ændring i sammensætning af hydrotermiske opløsninger. Et temperaturfald er et resultat af afkøling af de hydrotermiske væsker. Mens et fald i trykket kan være resultatet af mange faktorer.
koncentrationer af disse metaller i et begrænset rum tvetydiggør en malm. Aflejring af malmen kan være under antenne, havbund, fundet i en brud eller en sten. Hydrotermisk fejl kan udvikle breccias og gouge. Dette er en form for mineralisering og ændring, der finder sted, hvor der er et væld af finkornede årer. Mineralreguleringsmønstre udvikler sig ofte i nærheden af malmaflejringer som et resultat af ændringer i temperatur, væskens kemiske sammensætning, og gasindhold.
“figur 16.23 malm dannet af metamorfisme. Malm af Tem-Piute minen, Nevada. Hvid er calcit, lilla er fluorit. Malmmineraler synlige er sphalerit (brun, nederst til venstre), pyrit (guld) og scheelit (Kå4), det sukkerholdige lysebrune mineral øverst til venstre og nederst til højre. Scheelite er en vigtig tungsten malm mineral” www.usd.edu/esci/figures
vene-og Skarnaflejringer
vener som nævnt flere gange ovenfor er den mest almindelige måde, hvorpå det hydrotermiske koncentrerede materiale afkøles. Hydrotermisk malm dannes, når revner, fejl og brud er fyldt. Oftest forekommer de i vulkanske buer og kollisionsområder. Årsagen bag dette er, at magmaerne cirkulerer væskebevægelsen og kombinerer med den ekstra stress, hvilket resulterer i en større brud. Bruddet fyldes derefter med den hydrotermiske opløsningskøling på et tidspunkt. De metaller, der findes i venerne, findes typisk i skorpen og måske kilden til metallerne.
“vene og formidlet chalcopyrit i kvartsit” figur taget fra www.zambia-mining.com / guld%20vein.jpgde store skarnaflejringer dannes som et resultat af væske, der erstatter klippen. Ofte er klipperne lavet af kalksten.
(McCaffrey og Pavey).
Epithermal Deposits
figur taget frahttp://www.davidkjoyceminerals.com/graphics/841.jpg6.1
Guld er kendt som et epithermal deposit, fordi det findes på en meget lav dybde. Med malmaflejringer er der to typer klassifikationer: hoved og sekundær. En primær malm fremstilles primært af en hovedmetallisk komponent. Guld er et eksempel på en primær malm, fordi det er lavet primært af guld; dog har komponenter såsom sølv kan findes. En anden klassificering er et gangmineral. Ganguemineraler omfatter generelt kvarts, calcit og andre sådanne mineraler som kaolinit og chlorit. Guld menes at udfælde fra grundvand nær i områder i nærheden af en varm kilde. Disse aflejringer findes almindeligvis i vulkanske bueområder som Sierra Nevada-regionen.
hvordan alt dette vedrører Sierra Nevada-regionen
mens jeg besøgte smukke områder som Blue Chert og Kaolinite mill, blev jeg fascineret af, hvordan opvarmet vand kemisk kunne ændre klipper for at gøre sådanne smukke ting. Med den seismiske aktivitet, der ofte forårsager fejl og revner for den ændrede klippe til sidst at fylde; tektonik har også sin hånd i den. Tektonisk vil subduktionen af en plade tvinge vand ned for til sidst at blive opvarmet. Ofte er magmaen tættere på overfladen og kan opvarme en større mængde vand. Varme kilder er et godt eksempel på magmatisk lomme, der er tættere på overfladen; som et resultat opvarmes vandet, og emissionen af svovl og CO2 er større. Andre landformer, der kan tilskrives hydrotermiske ændringer, er Inyo-kratere. Grundvandet cirkulerede gennem magmaen, da det steg, hvilket resulterede i dampladede eksplosive udbrud.
Bodie er et andet godt eksempel på, hvordan denne proces kan påvirke livet: folk blev drevet til eventyret og mulige penge, de kunne finde. Med de potentielle penge kom tyve, prostituerede og udstødte. Denne nu forladte by, der var blevet omdannet til et bevare, deler en interessant fugleperspektiv til Californiens fortid.
Adams, David. Delta Mine træningscenter http://www.dmtcalaska.org/course_dev/explogeo/class08/notes08.html
Barnes, Hubert L., geokemi af hydrotermiske malmaflejringer, 1 – 13, 303 – 307, 435 – 448, 1997.
Bove, Dana J., Kompositionsændringer induceret af hydrotermisk ændring ved Den Røde
Mountain Alunite Deposit, Lake City, Colorado, U. S. G. S. Bulletin 1936.Gonchar, G. G., væsker i skorpen: ligevægt og transportegenskaber, 1 – 41, 1995.
Canadas geologiske sammenslutning., Ændrings-og Ændringsprocesser i forbindelse med Malmdannende systemer, 1 – 43, 315 – 339, 1994.
Hagemann, Steffen Dr., hydrotermisk Ændringssystematik, Ore Genesis forelæsningsserie, Foredrag 364, 2001. http://www.virtualgeology.com.Jessey, Dr., teorier om Ore Genesis GSC433 Foredrag. http://geology.csupomona . edu / drjessey / klasse / GSC433 / Genesis.htm
Jones og Hutton. GEOS102 malmlegemer 3-hydrotermiske aflejringer Foredrag http://cedir.uow.edu.au/Projects/GEOS102/lectures/ach6.html. 2000.
Kirkemo, Harold og Roger P. Ashley. “Guld”. US Geological Survey. http://pubs.usgs.gov/gip/prospect1/goldgip.html>> 1997.
Lamber, David., Feltguiden til geologi. Ny York. Fakta på filen. 1988.
McCaffrey og Pavey, foredrag 1 – malm og malmmineraler, 5.2 kriterier for hydrotermisk Malmdannelse, Foredrag 6 – malm dannet af hydrotermiske processer II: Intracrustalaflejringer. http://www.dur.ac.uk/juliette.pavey/geology/lectoutline.htmPirajno, Franco., Hydrotermiske Mineralforekomster, 22, 33, 42 – 44, 101, 110 – 123, 1939. Schafersman, Steven D., Miami University. GLG 111 Kapitel 21: geologiske ressourcer. Foredrag Omrids. http://www.utpb.edu/SCIMATH/schafersman/geology/phy-geol/lecture-notes/ch21-resources.html.
Skinner, hjerne J., Den Blå Planet: En introduktion til Jordens Systemvidenskab, 419-425.
Vilhelm, Curtis. Hydrotermisk ændring og mineralforekomster. http://www.indiana. Edu / ~ sierra / papirer / Vilhelm.HTML.
materialer indsamlet fra G188 binder. Udarbejdet af John Rupp, Michael Hamburger og assisterende instruktør. 10.-25. maj 2003.
feltarbejde fra Sierra Nevada-regionen, Geologi G188. Udarbejdet af Megan Patterson. 10.-25. maj 2003.
Sites only used for images/ figures
http://www.davidkjoyceminerals.com/graphics/841.jpg
www.usd.edu/esci/figures
www.zambia-mining.com/gold%20vein.jpg
