Vulkane der östlichen Sierra Nevada

Das Studium der Mineralogie und der Erzvorkommen kann im Großen und Ganzen auf hydrothermale Alterationsprozesse zurückgeführt werden, bei denen die chemische Veränderung zu vielen metallisch reichen chemischen Zusammensetzungen führt: Gold, Quarz, Zinn usw. Dieser hydrothermale Alterungsprozess kombiniert hauptsächlich Tektonik, Vulkanismus und erhitztes Wasser. Die grundlegende Mineralogie des Gesteins wird durch Zustandsänderungen der Temperatur, des Drucks oder der chemischen Zusammensetzung / Zusammensetzung verändert. Dies hat Dinge wie den kalifornischen Goldrausch geprägt und war seit seiner Entdeckung ein wirtschaftlicher Aufschwung.

Der hydrothermale Alterationsprozess

Heißes Wasser oder „hydrothermale Flüssigkeiten“ passieren nahe gelegene magmatische Gesteinsbrüche oder poröse Räume im Gestein und verändern die chemische Zusammensetzung (Adams). Diese chemische Veränderung kann das Ergebnis des „Hinzufügens, Entfernens oder der Umverteilung der chemischen Komponenten“ (Adams) sein. Diese chemischen Komponenten, die ich erwähnt habe, sind die Grundstruktur des Gesteins. Zum Beispiel ist die chemische Zusammensetzung von Kaolinit (Al4Si4O10 (OH)8) gemäß dem Handout „Alteration Chemistry“, das in den Unterrichtsmaterialien verteilt ist, während die chemische Zusammensetzung vor der Änderung KALSI3O8 + H2O ist.

Ein Beispiel für ein hydrothermales System und seine Zirkulation. Aus „The Blue Planet“ von Brian J. Skinner (1995). Auch von Williams genommen, Curtis „Hydrothermale Alteration und Mineralvorkommen.“ (2002).

Typischerweise tragen diese „hydrothermalen Flüssigkeiten“ oder „wässrigen Lösungen“ viele Metalle zusätzlich zu „Silikaten und anderen nichtmetallischen Materialien“ (Jones und Hutton). Die verschiedenen magmatischen Gesteinszusammensetzungen können in einer Vielzahl von Mineralien reichen, Wenn das Wasser, das von einer nahe gelegenen magmatischen Kammer erhitzt wird, an Temperatur ansteigt und die nahe gelegenen magmatischen Gesteine verändert, wird die hydrothermale Lösung dann mineralreich. Diese mineralreiche Lösung steigt auf, schlängelt sich durch Brüche oder Risse in der Gesteinskühlung, während sie sich bewegt, und löst andere Mineralien auf ihrem Weg auf, sobald diese Lösung im Bruch der gesteinserzeugenden Venen abgekühlt ist.

Schwarzer Raucher vom Mittelatlantischen Rücken Dies ist ein Beispiel für hydrothermale Alterationsfreisetzungen im Ozean.

Die Energie hinter dem hydrothermalen Alterationsprozess ist die „geothermische Zelle“ (Jones und Hutton 2000). Eine „geothermische Zelle“ ist der Ort, an dem das Wasser erhitzt wird (Jones und Hutton 2000). Typischerweise bewegt sich das kalte Wasser von der Quelle durch die Brüche und Risse im Gestein, bis es erhitzt wird. Wie bereits erwähnt, wird es von einer nahe gelegenen magmatischen Kammer erhitzt. Die erhitzte Wasserlösung durchläuft dann die Gesteine und löst Metallionen und andere Mineralien auf, wodurch sich die chemische Zusammensetzung und das Make-up des Gesteins verändern.

Typischerweise haben die hydrothermalen Lösungen einen hohen Salzgehalt; Daher verändern die Bewegungen dieser Flüssigkeiten das Gestein. Mit den Mineralien wechselnden Bedingungen: Temperatur, Druck, pH-Wert und Eh Wenn sich die Bedingungen ändern, ändert sich daher ein Zustand. Dies kann dann dazu führen, dass das Gestein mit nahe gelegenen Materialien reagiert. Laut Jones und Hutton „reichen die Temperaturen, bei denen die Mineralien gebildet werden, von 50 bis 650 ° C.“ Diese stark variierenden Temperaturen erzeugen ein sehr förderliches Veränderungsmittel. „Die Bewegung dieser hydrothermalen Flüssigkeiten in der Erdkruste wird als „hydrothermale Konvektion „bezeichnet.“ (McCaffrey und Pavey). „Der Grund für diese Terminologie sind die Grundbedeutungen des Wortes: hydro bedeutet Wasser, thermal bedeutet Wärme und Konvektion bedeutet Wärmeübertragung durch physikalische Bewegung von Material “ (McCaffrey und Pavey).

Hydrothermale Erzbildung

Ein Erz ist ein Gestein, das reich an Metallen ist, oft Metall. Die Bildung von hydrothermalen Erzen wird der hydrothermalen Lösung oder den Flüssigkeiten zugeschrieben, die Metalle und Mineralien aus dem Gestein filtern. Diese Metalle werden dann in Frakturen und Rissen im Gestein abgelagert, die als Venen bezeichnet werden. Frakturen sind das Ergebnis von Dingen wie Gefrieren und Ausdehnen von Wasser. Frakturen können durch seismische Aktivität verursacht werden, wenn sich der Boden verschiebt Frakturen und Risse bleiben im Grundgestein und anderen Komponenten, aus denen die Kruste besteht. Die kontinentale Kruste besteht aus Granitgesteinen, während die ozeanische Kruste hauptsächlich aus Basaltgestein besteht.

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Diese animierte Figur wurde entnommen (McCaffrey und Pavey).

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Diese animierte Figur wurde entnommen (McCaffrey und Pavey).

Einige notwendige Faktoren für die Entwicklung der hydrothermalen Erzablagerung sind: Wasserquelle, Quelle der Erzkomponenten und Transport der Erzbestandteile, Permeabilität, Ursache und Erzablagerung. Jeder dieser Faktoren beeinflusst den hydrothermalen Prozess stark.

Die Hauptwasserquellen, die sich schließlich an einen Ort bewegen werden, an dem sie von der nahe gelegenen magmatischen Kammer erhitzt werden, umfassen: „Oberflächenwasser, einschließlich Grundwasser, das als meteorisches Wasser bezeichnet wird; Meerwasser; Kondenswasser oder Wasser, das zum Zeitpunkt der Bildung in den Felsen eingeschlossen ist; metamorphes Wasser; und magmatisches Wasser (aus Magma)“ (Jones und Hutton 2000). Meteorisches Wasser kann aus Niederschlagsfaktoren wie Schnee gesammelt werden, Regen, usw; wohingegen, „Formationswasser, das in einem bestimmten Gebiet eingeschlossen wurde; wie Poren von Sedimenten“(McCaffrey und Pavey). Dieses Wasser wird schließlich hochkonzentriert mit Mineralien und Metallen, die es auflöst, wenn es sich durch die magmatischen Gesteine bewegt.

„Abbildung 16.24b Eine magmatische Erzlagerstätte. Schichten aus reinem Chromit (schwarz), eingeschlossen in Plagioklasschichten, setzten sich während der Kristallisation des magmatischen Komplexes Bushveld ab. Dieser ungewöhnlich feine Aufschluss befindet sich am Dwars River in Südafrika“www.USD.edu/esci/figures

Erzmetalle werden üblicherweise aus der Erdkruste gewonnen. Zusätzlich zu der bereits vorhandenen Quelle von Erzbestandteilen ist der hohe Salzgehalt, der den Transport der Erzbestandteile unterstützt. Die hydrothermalen Flüssigkeiten tragen aufgrund der hochkonzentrierten Mineralien (Cl, F und CO2) leicht die hochkonzentrierten Metalle. Das Wasy, durch das diese Metallionen typischerweise transportiert werden, ist durch „komplexe Ionen“ (McCaffrey und Pavey). „Ein komplexes Ion ist definiert als eine einzelne chemische Spezies, die aus einer ungewöhnlichen Kombination von zwei oder mehr Atomen besteht“ (McCaffrey und Pavey). Diese komplexen Ionen verhindern die Ablagerung des Metalls während der Bewegung. Im Gegensatz dazu lösen die einfachen Ionen das Metall während des Transports leicht.

Dieser Prozess kann nur stattfinden, wenn sich die Lösung durch das Gestein bewegen kann; Daher spielt die Permeabilität eine Schlüsselrolle bei der Bewegung der hydrothermalen Lösungen. Diese Lösungen können sich durch Durchgänge wie Poren, Risse, Brüche usw. bewegen. Es ist essentiell für den Erfolg hydrothermaler Veränderungen. Ablagerung der Erzmineralien ist in der Regel aufgrund (1) Temperaturabfall- Kühlung, (2) Abnahme des Drucks, (3) Änderung der Zusammensetzung der hydrothermalen Lösungen. Eine Temperaturabnahme ist eine Folge der Abkühlung der hydrothermalen Flüssigkeiten. Während ein Druckabfall das Ergebnis vieler Faktoren sein kann.

Konzentrationen dieser Metalle in einem begrenzten Raum entsprechen einem Erz. Die Ablagerung des Erzes kann in der Luft, am Meeresboden, in einem Bruch oder in einem Gestein erfolgen. Hydrothermale Verwerfungen können Brekzien und Furchen entwickeln. Dies ist eine Form der Mineralisierung und Alteration, die dort stattfindet, wo es eine Fülle von feinkörnigen Adern gibt. Mineralische Zonenmuster entwickeln sich häufig in der Nähe von Erzlagerstätten als Folge von Temperaturänderungen, der chemischen Zusammensetzung der Flüssigkeit und dem Gasgehalt.

„Abbildung 16.23 Durch Metamorphose gebildetes Erz. Erz der Tem-Piute Mine, Nevada. Weiß ist Calcit, lila ist Fluorit. Die sichtbaren Erzminerale sind Sphalerit (braun, unten links), Pyrit (Gold) und Scheelit (CaWO4), das zuckerhaltige hellbraune Mineral oben links und unten rechts. Scheelit ist ein wichtiges Wolframerzmineral“ www.usd.edu/esci/figures

Ader- und Skarnlagerstätten

Adern, wie oben mehrfach erwähnt, sind die häufigste Art und Weise, wie das hydrothermale konzentrierte Material abkühlt. Hydrothermales Erz entsteht, wenn die Risse, Fehler und Brüche gefüllt sind. Am häufigsten treten sie in Vulkanbögen und Kollisionsgebieten auf. Der Grund dafür ist, dass die Magmen die sich bewegende Flüssigkeit zirkulieren lassen, wobei die zusätzliche Spannung zu einem großen Bruch führt. Der Bruch wird dann mit der hydrothermalen Lösung gefüllt, die irgendwann abkühlt. Die in den Adern gefundenen Metalle befinden sich typischerweise in der Kruste und möglicherweise in der Quelle der Metalle.

„Ader und disseminierter Chalkopyrit in Quarzit“ Abbildung aus www.zambia-mining.com / gold%20vein.jpg

Die großen Skarnablagerungen bilden sich als Folge von Flüssigkeit, die das Gestein ersetzt. Oft sind die Felsen aus Kalkstein.

(McCaffrey und Pavey).

Epithermale Lagerstätten

Abbildung entnommen aus http://www.davidkjoyceminerals.com/graphics/841.jpg6.1

Gold ist als epithermale Lagerstätte bekannt, da es in sehr geringer Tiefe gefunden wird. Bei Erzlagerstätten gibt es zwei Arten von Klassifikationen: Haupt- und Sekundärklassifikationen. Ein Primärerz besteht hauptsächlich aus einer metallischen Hauptkomponente. Gold ist ein Beispiel für ein Primärerz, da es hauptsächlich aus Gold besteht; Es können jedoch Komponenten wie Silber gefunden werden. Eine andere Klassifizierung ist ein Gangmineral. Gangmineralien umfassen im Allgemeinen Quarz, Calcit und andere Mineralien wie Kaolinit und Chlorit. Es wird angenommen, dass Gold aus dem Grundwasser in der Nähe von Gebieten in der Nähe einer heißen Quelle ausfällt. Diese Ablagerungen werden häufig in vulkanischen Bogenregionen wie der Sierra Nevada gefunden.

Wie sich das alles auf die Region Sierra Nevada bezieht

Während ich wunderschöne Gebiete wie Blue Chert und die Kaolinite Mill besuchte, war ich fasziniert davon, wie erhitztes Wasser Gesteine chemisch verändern kann, um so schöne Dinge herzustellen. Mit der seismischen Aktivität, die oft die Fehler und Risse für das veränderte Gestein verursacht, um sich schließlich zu füllen; Auch die Tektonik hat ihre Hand darin. Tektonisch zwingt die Subduktion einer Platte Wasser nach unten, um schließlich erhitzt zu werden. Oft ist sogar das Magma näher an der Oberfläche und kann eine größere Menge Wasser erhitzen. Heiße Quellen sind ein gutes Beispiel für magmatische Tasche, die näher an der Oberfläche ist; Infolgedessen wird das Wasser erhitzt und die Emission von Schwefel und CO2 sind größer. Andere Landformen, die hydrothermalen Veränderungen zugeschrieben werden können, sind die Inyo-Krater. Das Grundwasser zirkulierte durch das Magma, als es aufging, was zu dampfgeladenen explosiven Eruptionen führte.

Bodie ist ein weiteres großartiges Beispiel dafür, wie dieser Prozess das Leben beeinflussen kann: die Leute wurden zum Abenteuer und zum möglichen Geld getrieben, das sie finden konnten. Mit dem potenziellen Geld kamen Diebe, Prostituierte und Ausgestoßene. Diese jetzt verlassene Stadt, die in ein Naturschutzgebiet umgewandelt wurde, bietet eine interessante Vogelperspektive auf die Vergangenheit Kaliforniens.

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