Кіріспе
Металл сульфидті кен орны
Вулканогендік массивті сульфидті кен орындары, сондай-ақ VMS кен орындары деп аталады, су асты ортасындағы жанартаулық-гидротермальдық процестермен байланысты және олардан пайда болатын металл сульфидті кен орындарының бір түрі, негізінен мыс-мырыш. Бұл кен орындары кейде вулкандық орналасқан массивті сульфид (VHMS) кен орындары деп те аталады. Олардың тығыздығы әдетте 4500 кг/м³ құрайды. Бұл кен орындары көбінесе сульфид минералдарының қабатты жинақтарынан тұрады, олар ежелгі және қазіргі геологиялық жағдайлардың кең ауқымында теңіз түбінде немесе одан төмен гидротермальдық сұйықтықтардан шөгінеді. Қазіргі мұхиттарда олар "қара түтіндер" деп аталатын күкіртті ағындармен теңдес келеді. Олар вулкандық немесе вулкандық шығулы (мысалы, вулкандық-шөгінді) тау жыныстары басым ортада кездеседі, ал кен орындары осы вулкандық тау жыныстарының қалыптасуымен бірдей уақытта және бірге орналасқан. Бұл кен орындары әлемдік мыс, мырыш, қорғасын, алтын және күміс кендерінің маңызды көзі болып табылады, ал кобальт, қалайы, барий, күкірт, селен, марганец, кадмий, индий, висмут, теллур, галлий және германий қосымша өнімдер немесе попутты өнімдер болып табылады. Вулканогендік массивті сульфидті кен орындары бүгінде теңіз түбінде, көптеген мұхит қыртыстарының бойындағы су асты жанартауларының маңында, сондай-ақ артқы және алдыңғы доғаларда қалыптасуда. Минералдық барлау компаниялары теңіз түбіндегі массивті сульфидті кен орындарын іздеуде, бірақ барлау жұмыстарының көп бөлігі осы кен орындарының құрлықтағы аналогтарын табуға бағытталған. ВММ кен орындарының вулкандық тау жыныстарымен және жанартаулық ошақтармен тығыз байланысы оларды ұқсас кен орындарынан, олардың көзі, тасымалы және жинақталу процестері ұқсас болғанымен, ерекшелендіреді. Вулканогендік массивті сульфидті кен орындарының ерекшелігі – кен орындарының су асты вулканизмімен тікелей уақыт байланысында қалыптасуы және гидротермальдық айналым мен сульфидтердің шығарылуымен қалыптасуы, бұл оларды шөгіндік шығарылымдық (SEDEX) кен орындарынан ерекшелендіреді. VMS кен орындарының бір тармағы – вулкандық және шөгінділік массивті сульфидті (VSHMS) кен орындары, олар VMS және SEDEX кен орындары арасындағы аралас сипаттамаларды бөліседі. Бұл тармақтың көрнекті мысалдары: Канаданың Нью-Брансуик провинциясындағы Батерст кен аймағының кен орындары (мысалы, Брансуик №12), Португалия мен Испанияның Пириттік белдеуінің кен орындары және Канаданың Юкон провинциясындағы Вольверин кен орны.
Генетикалық үлгі
VMS кен орындарындағы металл мен күкірттің көзі – теңіз астындағы гидротермальдық өзгеру аймағындағы жанартаулық үйіндіден шайылып шыққан, үйлесімсіз элементтердің жиынтығы арқылы гидротермальдық айналым болып табылады. Гидротермальдық айналым әдетте қабықтағы жылудың әсерінен туындайды, көбінесе терең орналасқан габбро интрузияларымен байланысты. Металдар гидротермальдық сұйықтықтардың конвекциясы арқылы тасымалданады, ал осы үшін қажетті жылуды жанартаулық құрылымның астында орналасқан магма камерасы қамтамасыз етеді. Суық мұхит суы гидротермальдық аймаққа тартылып, жанартаулық тау жыныстарымен қыздырылады, содан кейін мұхитқа шығарылады, бұл процесс гидротермальдық сұйықтықты күкірт пен металл иондарымен байытады. Кендік заттар фумаролалық немесе қара түтіндік алаптарда тұтқындалып, мұхитқа шығарылғанда суып, қабатты сульфид кендері түрінде сульфид минералдарын шөгіндіреді. Кейбір кен орындарында сульфидтердің өзгерген жанартау-шөгінді тау жыныстарын алмастыру арқылы шөгінуінің белгілері байқалады, сондай-ақ күкіртке бай тұздықтардың жиынтық емес шөгінділерге енуі арқылы да пайда болуы мүмкін.
Геология
VMS кен орындарының типік орны, фелсикалық вулканикалық шынжырдың жоғарғы бөлігінде, вулканикалық туф эпикластикасы, шерттер, шөгінділер немесе көбінесе жатқан вулканикалық тау жыныстарымен байланысты ұсақ туфтар тізбегінде кездеседі. Кен орындарының ілінген қабырғасы негізінен вулкандық тау жыныстарының майда реттілігімен байланысты, мысалы, андезит (Уим Крик және Монс Купри, Батыс Австралия немесе Милленбах, Канада сияқты) немесе базальт (Хеллэр, Тасмания) болуы мүмкін, сондай-ақ шөгінділер ғана немесе олардың болмауы да мүмкін (Кенгуру үңгірлері, Батыс Австралия). VMS кен орындары кеңістіктік және уақыттық жағынан фелсикалық вулканикалық тау жыныстарымен байланысты, әдетте кен орындасынан төменгі стратиграфияда және көбінесе кен орындасының тікелей табандық қабырғасы ретінде кездеседі. Шөгінділер әдетте VMS кен орындарымен қандай да бір формада байланысты болады және әдетте су асты ортасында (манганийлі) шерттер мен химиялық шөгінділер түрінде кездеседі. Кен орындасының ілінген қабырғасы табандық тау жыныстарымен бір уақытта және олармен іргелес орналасқан вулканикалық бірліктерден тұруы мүмкін, бұл минералданудың аралық жарылыс кезеңінде дамығанын көрсетеді; бұл бимодальді вулканикалық субтиптерінде табандық вулканикалық тау жыныстарынан өзгеше вулканикалық тау жынысы болуы мүмкін, немесе минералдану жарылыс циклінің соңында болған жағдайда, шөгінді қабаттар болуы мүмкін. Силицикластық қауымдастықтардың гибридті VMS SEDEX кен орындары (төменде қараңыз) аралық ағын шөгінділерінде немесе үлкен және негізінен біртұтас вулканикалық кешенде үзіліспен кездесетін шөгінді тау жыныстары бірліктерінде қалыптасуы мүмкін. Жалпы алғанда, бұл геологиялық белгілер VMS кен орындарының су асты вулканикалық орталықтарының үстінде немесе айналасында дамыған гидротермальдық жүйелермен байланысын көрсетеді.
Морфология
VMS шөгінділерінің морфологиясы әртүрлі, оның ішінде үйінді және тостаған тәрізді шөгінділер ең көп кездеседі. Гидротермалық ерітінділердің теңіз астындағы ойыстарға шығуы нәтижесінде пайда болған тостаған тәрізді құрылымдарды көп жағдайда шөгінділік экзолятивтік шөгінділермен шатастыруға болады. Үйінді тәрізді шөгінділер қазіргі заманғы ірі сульфидтік кендерге ұқсас, бір-бірінен кейін пайда болған қара түтін шығаратын қылаулар арқылы қалыптасқан гидротермальдық үйінді арқылы құрылады. Седименттік тау жыныстары немесе жоғары өткізгіштігі бар жанартаулық тау жыныстары басым болған жерлерде қалыптасқан шөгінділердің пішіні қоршаған тау жыныстарының геометриясын қайталайтын жазық морфологияны көрсетуі мүмкін. VMS шөгінділерінің идеалды түрі – жемдеу аймағындағы күшті өзгерген жанартаулық немесе жанартаулық шөгінді жыныстардан тұратын конус тәрізді аймақ, ол стрингер сульфиді немесе тамырлы аймақ деп аталады, оның үстіне ірі экзолиттерден тұратын үйінді орналасқан, ал оны алжапқыш деп аталатын қабатты экзолятивтік сульфидтер қоршап тұрады. Тамырлы аймақ әдетте тамырларда орналасқан сульфидтерден (көбінесе халькопирит, пирит және пирротиттен), кварцтан, хлориттен және аздаған карбонаттар мен бариттен тұрады. Үйінді аймағы қабатталған массивті немесе бұтақтанған пирит, сфалерит (+/ галенит), гематит және бариттен тұрады. Үйіндінің қалыңдығы бірнеше он метрге, ал диаметрі бірнеше жүз метрге жете алады. Алдыңғы аймақ әдетте күшті тотыққан, SEDEX кендеріне ұқсас қабатты, қабатталған сульфидтік шөгінділерден тұрады, және әдетте марганец, барий және гематитпен байытылған, шерттер, жасмықтар және химиялық шөгінділер жиі кездеседі.
Металл аймақтауы
Көптеген VMS кен орындарында металл зоналары байқалады, олар айналымдағы гидротермальдық сұйықтықтың физикалық және химиялық жағдайларының өзгеруіне байланысты пайда болады. Идеал жағдайда, бұл желдеткіш жүйесінің тамырының айналасында массивті пирит және халкопириттен тұратын ядроны қалыптастырады, оның ішінде халкопирит-сфалерит-пириттен тұратын шұғыла, ал одан ары қарай сфалерит-галена және галена-марганецке, соңында шерт-марганец-гематит фациясына ауысады. Көптеген VMS кен орындарында алтынның тік бағыттағы зонасы байқалады, мұнда салқын жоғарғы бөліктер әдетте алтын мен күміспен байытылған. VMS кендерінің минералдық құрамының 90% астамы темір сульфидінен тұрады, негізінен пирит түрінде, сонымен қатар халкопирит, сфалерит және галена да маңызды құрамдас бөліктері болып табылады. Магнетит шамалы мөлшерде кездеседі; магнетит мөлшері артаған сайын кендер массивті оксидтік кендерге айналады. Қабық (экономикалық емес қалдық материал) негізінен кварц пен пирит немесе пирротиттен тұрады. Кендердің жоғары тығыздығына байланысты, кейбіреулері айқын гравитациялық аномалияларды (мысалы, Невес Корво, Португалия) көрсетеді, бұл іздеу жұмыстарында пайдалы.
Жіктеу
Бұл кластағы кен орындарын көптеген зерттеушілер әртүрлі жолдармен жіктеді (мысалы, металл көздері, типтік мысалдар, геодинамикалық орта, қараңыз Franklin et al. (1981) және Лайдон (1984)). VMS кен орындарының магмалық жиынтықтары VMS пайда болуы кезіндегі тектоникалық жағдайлар мен геологиялық ортаның өзгеруімен байланысты. Төмендегі бес субкластың пайда болуы кезінде нақты бір геодинамикалық ортаға ұқсас ерекше петрохимиялық жиынтықтары бар:
Мафиялық бірлестіктер
Мафикалық жыныстар басым геологиялық ортамен байланысты VMS кен орындары, көбінесе офиолиттік шынжырлармен. Кипр және Оман офиолиттері мысалдарды ұсынады, ал Ньюфаундленд Аппалач тауларындағы офиолиттік кен орындары осы кіші топтың классикалық аймандары болып табылады.
Бимодал-мафикалық
VMS кен орындары мафикалық жанартау жыныстары басым жағдайларда кездеседі, бірақ құрамында 25%-ға дейін фельзиттік жанартау жыныстары болуы мүмкін, көбінесе кен орындары осы фельзиттік жыныстарда орналасады. Норанда, Флин Флон – Сноу Лейк және Кидд Крик кенді аймақтары осы топтың классикалық үлгілері болып табылады.
Мафикалық-силицикластикалық
VMS шөгінділері мафикалық жанартаулық және силицикластикалық жыныстардың шамамен тең пропорцияларымен байланысты; фелсикалық жыныстар аз мөлшерде кездесуі мүмкін; ал мафикалық (және ультрамафикалық) интрузивті жыныстар кең таралған. Метаморфты аймақтарда бұл VMS шөгінділері пелитикалық мафикалық қатарлас VMS шөгінділері деп те аталуы мүмкін. Жапониядағы Бесси және Британ Колумбиясының Винди Крэгги кен орындары осы топтың классикалық үлгілері болып табылады.
Фельсикалық-силицикластикалық
VMS шөгінділері, мол фелсикалық жыныстар және 10%-дан кем мафикалық материалдары бар силицикластық шөгінді тау жыныстарымен байланысты. Бұл орталар көбінесе шиферге бай силицикластық фелсикалық немесе бимодальді силицикластық болып келеді. Канаданың Нью-Брансуик провинциясындағы Батерст кен аймағы; Испания мен Португалиядағы Иберия пирит белдеуі; және Канаданың Юкон аймағындағы Финлейсон көлі – осы топтың классикалық аудандары.
Бимодал-фельсик
VMS кен орындары бимодальді шынжырлармен байланысты, онда мафикалық жыныстарға қарағанда фелсикалық жыныстар басым, ал шөгінді жыныстар аз ғана мөлшерде кездеседі. Жапониядағы Куроко, Канададағы Букан және Швециядағы Скельфте кен орындары осы топтың классикалық аймақтары болып табылады.
Тарату
Геологиялық өткенде VMS кен орындарының көпшілігі жанартаулық тау жыныстарымен байланысты жарылыс аймақтарында қалыптасқан. Атап айтқанда, олар геологиялық уақыт бойы орта мұхиттық қырқаның таралу орталықтарымен, артқы доғаның таралу орталықтарымен және алдыңғы доғаның таралу орталықтарымен байланысты болған. VMS кен орындарының барлық орталарында уақыт өте келе байқалатын ортақ ерекшелік – таралумен (яғни, созылу геодинамикалық режимімен) байланысты болуы. Кен орындары әдетте бимодальдық шынжырлармен (мафикалық және фелсикалық тау жыныстарының шамамен тең пайыздық арақатынамы бар шынжырлар, мысалы, Норанда немесе Куроко), фелсикалық және шөгіндіге бай ортамен (мысалы, Батерст), мафикалық және шөгіндіге бай ортамен (мысалы, Бесши немесе Уинди Крэги) немесе мафикалық үстемдік құрайтын жағдайлармен (мысалы, Кипр және басқа офиолиттік кен орындары) байланысты. Әлемдік кен орындарының көпшілігі кішкентай, белгілі кен орындарының шамамен 80% -ы 0,1-10 млн тонна диапазонында. VMS кен орындарының мысалдары: Кидд Крик, Онтарио, Канада; Флин Флон, Флин Флон жасыл тасты белдемі, Манитоба, Канада (777 және Троут көлі кені); Брансуик #12, Нью-Брансуик, Канада; Рио Тинто, Испания; Гринс Крик кені, Аляска, АҚШ.