CVIČENÍ 1 JARO 2024 POKROČILÁ LOŽISKOVÁ GEOLOGIE LENKA SKŘÁPKOVÁ Obsah obrázku černá, tma Popis byl vytvořen automaticky PODMÍNKY ZÁPOČTU 1.DOCHÁZKA → max. 2 absence bez omluvy 2.PRŮBĚŽNÉ TESTY •bez absence → nutné dopsat v náhradním termínu •celkový počet bodů v každém testu je individuální → systém bodování <-2;-1;0;1;2> 3.PRŮBĚŽNÝ TEST NA MINERÁLY •bez absence → nutné dopsat v náhradním termínu •nepočítá se k ostatním průběžným testům → nutné jej splnit (možná oprava na konci semestru) 4.ZÁPOČTOVÝ TEST •koná se XXXXX → před tímto datem je nutné mít splněné všechny výše uvedené podmínky •součástí bude i praktické poznávání horninových vzorků •k celkovému získanému počtu bodů se připočítají či odečtou body z průběžných testů •bez jeho splnění není možné jít ke zkoušce 5.KONZULTACE •vždy po předchozí domluvě Genetická klasifikace ložisek (upraveno podle Rozložník et al. 1987 Endo-exogenní subaerická vulkanoexhalační S, B krustální travertin, sintry hydratogenní pitná, léčivá, průmyslová voda geotermální energie submarinní vulkanosedimentární Fe (Lahn Dill), Mn, Cu+Pb-Zn+Au-Ag (kyzové formace) hydrotermálně sedimentární Cu-Co, Cu, Pb-Zn + Ag, kovonosné jíly Exo-endogenní infiltrační mineralizace hydrogenní: v pískovcích v karbonátech v kaustobiolitech U, Cu red beds S, sádrovec, P U, Ge, P Exogenní zvětralinová rýžoviska Sn, Nb-Ta, W, diamant, pyrop reziduání kaolin, bauxit, Fe, Ni-laterity, … halmyrolytická bentonit supergenního obohacení druhotné oxidické a sufidické rudy sedimentární klastická Au, Pt, diamant, Sn, Ti, Zr, Au-U, štěrky, písky chemogenní a biochemogenní evapority, karbonáty, silicity organogenní karbonáty, silicity, fosfority kaustobiolity MAGMATICKÁ LOŽISKA •Procesy diferenciace a krystalizace magmatu MAGMATICKÁ LOŽISKA - PŘEHLED Ložiska likvační Ložiska protomagmatická Ložiska hysteromagmatická Ni-Cu-Co, PGE Cr, Ti, Fe, PGE, diamanty Fe-Ti-V, apatit chalkopyrit, pentlandit, pyrhotin, olivín, magnetit, millerit, pyrit, cubanit chromit, ilmenit, Cr-spinel, magnetit, diamanty chromit, ilmenit, magnetit, hematit, apatit, nefelín, PGE Ložiska karbonatitů REE, Nb, Cu, vermikulit bastnäsit, monazit, apatit, ilmenit, flogopit, vermikulit, chalkopyrit, cubanit, bornit, columbit, pyrochlor, fluorit LIKVAČNÍ LOŽISKA DIFERENCIACE MAGMATU KRYSTALIZACE TAVENINY ROVNOVÁŽNÁ NEROVNOVÁŽNÁ v přírodě neexistuje → nedokonalá difuze v minerálech otevřený systém uzavřený systém asimilace míšení magmat frakční krystalizace likvace exsoluce fluid konvektivní frakcionace tavenin gravitační segregace filter pressing segregace tokem HLAVNÍ FAKTORY obsah fluid fugacita (aktivita) S a O clustering kontaminace LIKVACE Proces oddělení silikátové a sulfidické taveniny při cca 1500 °C. Sulfidická tavenina se začne shlukovat a vzhledem ke své vyšší hustotě, klesá do spodních částí magmatického tělesa, kde začíná tuhnout v teplotním rozmezí 200-600 °C. ložiska Ni-Cu-Co, PGE pyrhotin, pentlandit, chalkopyrit, millerit, PGE-minerály, ± olivín, magnetit Wang et al., 2021 masivní, vtroušeninové a brekciovité textury LIKVACE Barnes et al., 2018 Procesy likvace nejsou vždy vázány jen na jednu intruzi – mohou probíhat i v rámci soustavy více intruzí. Pohyb taveniny tak není vázán jen směrem vzhůru, ale i do stran a může docházet i ke zpětnému toku. Vícefázový pohyb taveninu současně s likvací také diferencuje dalšími způsoby. Dochází ke vzniku textur odrážejících různé způsoby průchodu taveniny a polyfázový vývoj. LIKVAČNÍ LOŽISKA - PŘEHLED Obsah obrázku text, mapa, atlas, diagram Popis byl vytvořen automaticky SUDBURY •největší světové ložisko Ni •vrstevnatá mafická intruze vzniklá dopadem meteoritu před 1.85 Ga •průměrný obsah Ni 1.2 hm. % a Cu 1.03 hm. % •chalkopyrit, pyrhotin, pentlandit •mineralizace vázána na nority, křemenná gabra a brekcie • • Ni-Cu, PGE, Co NASA SUDBURY – VZNIK LOŽISKA https://craterexplorer.ca/sudbury-impact-structure/ SUDBURY – KOMPLEX Hashmi et al. 2021 Obsah obrázku mapa, text, diagram Popis byl vytvořen automaticky IMPAKTNÍ STRUKTURA MÁ 3 HLAVNÍ ČÁSTI Sudbury basin SIC (Sudbury Igneous complex) šokově met. podložní horniny (shatter-coned) SUDBURY – STRATIGRAFIE MINERALIZACE Lightfoot, 2007 3 HLAVNÍ VRSTVY svrchní granofyr střední křemenné gabro spodní norit MINERALIZACE contact sublayer footwall breccia Qz-diorite offset dikes CONTACT SUBLAYER Fe-Ni-Co mineralizace vázána na magmatickou brekcii v bazálních noritových vrstvách ložiska. Vtroušeninová až brekciovitá textura. OFFSET DYKES Cu-Ni-PGE mineralizace vázána na křemenný diorit Vtroušeninová až masivní textura. FOOTWALL BRECCIA Cu-PGE-Ni mineralizace vázána na brekciované podložní jednotky ložiska Sudbury. Vysoké obsahy Pt+Pd+Au. Masivní textura. MAIN MASS ROCK footwall breccia – žilky masivního pyrhotinu a chalkopyritu footwall breccia – masivní chalkopyrit SUDBURY – MINERALIZACE NORIL´SK •olivín-nosné diferenciované ultramafické intruze (gabro-dolerit) perm-triasového stáří, uložené v sedimentech na SZ okraji sibiřského kratonu •obsah Ni 0.5-2.8 hm. % a 0.6-5 hm. Cu •PGE až 15 g/t •Co, Pd, Rh, Au, Te, Se, Ag a S •chalkopyrit, pentlandit, millerit, pyrhotin •mineralizace vtroušeninová, masivní a tzv. Cu-sulfidová Ni, Pd-Cu, PGE NASA NORIL´SK – STRATIGRAFIE Yao & Mungall, 2021 NORIL´SK – ŘEZ LOŽISKY Yao & Mungall, 2021 NORIL´SK - MINERALIZACE Obsah obrázku text, snímek obrazovky, mapa Popis byl vytvořen automaticky VTROUŠENINOVÁ RUDA 0.5-0.6% Ni, 0.6-0.7% Cu, 5-6 g/t PGEc Vázána na olivín-nosné horniny. Chalkopyrit, pyrhotin, pentlandit. MASIVNÍ ČOČKY 2.8% Ni, 5.6% Cu, 15 g/t PGE Vnitřně zonální: střed tvořený Cu-sulfidy je lemovaný pentlanditem, pyrhotinem a ± i magnetitem. Cu-SULFIDY Tvoří nepravidelná rudní tělesa brekciovité struktury. Samotná Cu- ruda je vrstevnatá. NORIL´SK - MINERALIZACE kontakt diferencované intruze (nahoře) a vápence (dole) se sulfidickými čočkami podél jejich kontaktu, Komsomolsky důl, intruze Talnakh 80 cm mocná masivní čočka sulfidů uložená v kontaktním rohovci, Komsomolsky důl, intruze Talnakh Yakubchuk & Nikishin, 2003 NORIL´SK - ZNEČIŠTĚNÍ https://www.bbc.com/news/world-europe-56350953 KAMBALDA •mineralizace Ni-Fe vázána při bázi mafických-ultramafických hornin (komatiity) v archaických greenstone belts •poloha Silver Lake Komatiite → všechna ložiska Ni •dnes všechny horniny různou mírou metamorfovány, hydratovány a karbonatizovány (ultramafické horniny → jílovo-karbonátové a serpentinizované formace) •niklo-nosné rudy mohou být asociovány také se zlatonosnými hydrotermálními křemen-karbonátovými žilami •1–5 hm. % Ni (výj. až 20 hm. %) •masivní a vtroušeninové textury •pyrhotin, pentlandit, pyrit, chalkopyrit, magnetit, spinel a chromit Ni-Cu, PGE SPINIFEX TEXTURA •= skeletální, tabulkovité až jehlicovité krystaly olivínu či pyroxenu v ultramafických-mafických lávách •synonymem je herinkovitá či pérovitá textura •interspinifex ore = olivín se spinifexovou texturou asociovaný se sulfidy, typicky na sulfidových ložiscích vázaných na komatiity Staude et al, 2021 MODEL VZNIKU 1 Staude et al, 2021 Spinifex textura olivínu vznikla díky výrazně vyšší teplotě komatiitové taveniny ( >1500 °C) injektované do zchladné sulfidické taveniny (ca. 1190 °C) a drobným pohybům komatiitových sférických agregátů. Interakce a vzájemná asimilace → spinifex textury, sférické agregáty komatiitu v sulfidech a naopak, emulzní struktury (nemísitelnost tavenin). Komatiitová tavenina laterálně injektovala do sulfidické taveniny a vytvořila tak bariéru mezi stále ještě tekutými masivními sulfidy a již ztuhlými net-textured sulfidy. Krystalizace spinifex olivínu výrazně zpomalila vzájemnou interakci tavenin, až došlo k jejich oddělení. MODEL VZNIKU 2 Staude et al, 2021 Model založený na několika pulzech komatiitové a sulfidické taveniny. Vyklínění (pinchout) vzniklo laterální termální erozí způsobené sulfidickou taveninou. Postupně došlo k „vymílání a erozi“ sulfidické taveniny stále aktivní komatiitovou taveninou za vzniku polohy komatiitu se spinifex texturou. Nový pulz sulfidické taveniny injektoval do zřejmě stále částečně tekuté komatiitové taveniny a generoval další spinifex rudu. Následoval další pulz komatiitové taveniny a alterace/eroze starší sulfidické taveniny. Vysvětluje pozorované textury, stratigrafii a vyklínění. Vysvětluje vysoké množství magnetitu v asociaci s interspinifex-texturou a vysoké hodnoty Ni, S, Pd a Pt v komatiitu → interakce komatiitu a sulfidů. Vtroušený chromit by měl být hojný vzhledem k výraznému promísení sulfidické a komatiitové taveniny. Chybějící chromit by musel být fyzicky přemístěn jinam → vysvětluje pozorované chromitové dutiny. Vyžaduje vznik pouze net-textured sulfidů bez masivních sulfidů. Vysvětluje geometrii vyklínění, ale vyžaduje složitější procesy. Vysvětluje chybějící velký objem vtroušeného chromitu → důsledek magmatických pulzů a následné eroze. Vyžaduje injektáž relativně lehké komatiitové taveniny v podobě ložní žíly do hustší, stále částečně tekuté sulfidické taveniny → strukturní bariéra (zlomy, praskliny, atd.) MODEL 1 MODEL 2 KAMBALDA – Ni DOLY Staude et al, 2021 https://www.igo.com.au/site/showcontent.aspx?CompanyPageUid=98da3f01 07e5-4312-9f6f-ff16046a8a62&PageName=Long%20Project&ReturnTo=showcategory.aspx?CategoryID=303 •světově největší vrstevnatá mafická-ultramafická intruze (70 000 km2) •vznik před 2.055 Ga BUSHVELD COMPLEX ROZLIŠUJEME 3 SKUPINY VYVŘELÝCH HORIN Rooiberg group nejstarší; felsit-ryolit + granofyr Rustenburg layered suite pyroxenit, gabro-norit, diorit Lebowa Granite Suite nejmladší, granit + granophyr Scoon & Costin, 2018 PGE, Ni-Cu MINERALIZACE likvační PGE, Ni-Cu protomagmatická Cr Fe-Ti-V BUSHVELD – VZNIK LOŽISKA upraveno podle Maier et al. 2013 A Období středního Archaika – kraton v nadloží sub-kontinentálního litosférického pláště (SCLM). B Období pozdní Archaikum až Fanerozoium – alterace SCLM metasomatickými fluidy odmíšených během subdukce. A B BUSHVELD – VZNIK LOŽISKA C Vzniklý plášťový chochol stoupal vzhůru a začal tavit okolní horninu. Vzniklá tavenina spolu s teplem generovaným chocholem injektovala do metasomatizovaného SCLM a způsobila jeho natavení. Poté došlo ke smíchání obou tavenin a jejich výstupu podél trans-litosférické sutury až do kratonu, kde se vytvořily vrstevnaté intruze. upraveno podle Maier et al. 2013 C D D Vznik PGE, chromitových a magnetitových reefů s vtroušeninovou až masivní texturou. Nárůst objemu hornin v kůře po magmatickém pulzu způsobil centrální subsidenci. •hlavní zdroj PGE - v „pegmatitickém živcovém pyroxenitu“ ± gabro-norit –velmi hrubozrnný orthopyroxen (až 90 %) + plagioklas (až 30 %) •85 % (pyrhotin, pentlandit, chalkopyrit); zbytek pyrit, cubanit, millerit, troilit, vzácně galenit a sfalerit •PGE, Ni, Cu, REE, P • • MERENSKY REEF PGE MINERALIZACE JE VÁZÁNA NA TŘI TYPY TEXTURNÍ ASOCIACE PGE uzavřené v sulfidech 38-97 % PGE uzavřené v silikátech 3-62 % PGE uzavřené nebo přidružené v chromitech či Fe-oxidech v menší míře než ostatní bílý anortozit s hnědě zbarvenými zrny pyroxenu hrubozrnný hnědý pyroxen a plagioklas → pegmatitický pyroxenit sulfidy Cawthorn, 2010 MERENSKY REEF Scoon & Costin, 2018 MERENSKY REEF – STRATIGRAFICKÉ SCHÉMA •80 % světových zásob PGE •22 % přímo v Merensky Reef •PGE mineralizace také v chromitové vrstvě UG2 a Platreef •PGE mineralizace situována v nadloží chromitu • • • •chromitová vrstva UG2 leží přímo pod Merensky reefem v mocnosti 0.4-2.5 m •90 % chromit; zbytek pyroxen a plagioklas + akcesorie •obsah Cr2O3 může dosahovat až 40 hm. % •minerály platinoidů - PGE mezi 4-7 g/t •nikl i měď jsou v ppm vázány v sulfidech • • • UG2 REEF (UPPER GROUP 2 REEF) Mungall et al. 2016 •pouze v severní části komplexu, na kontaktu s podložními horninami Transvaalské superskupiny •reakce horkého magmatu komplexu s podložními Ca-bohatými horninami •asociace pyroxenitů se serpentinity a skarny •mineralizace až 40 m mocná •minerály platinoidů, pyroxeny, pyrhotin, pentlandit, chalkopyrit, pyrit PLATREEF McDonald et al. 2005 Schouwstra & Kinloch, 2000 McDonald et al. 2005 STRATIGRAFIE REEFŮ •MERENSKY REEF •táhne se přes celou západní a východní část komplexu •300 km délka, mocnost až 4 m •UG2 REEF •20-400 m pod Merensky reefem •mocnost 0.5-2.5 m •PLATREEF •vázán na severní část komplexu •délka ca. 30 km, mocnost 10-300 m • • • • SHRNUTÍ REEFŮ PROTOMAGMATICKÁ LOŽISKA FRAKČNÍ KRYSTALIZACE ložiska Cr, Fe-Ti-V, PGE, a diamantů chromit, ilmenit, magnetit, hematit, apatit EXSOLUCE FLUID Edmonds & Woods, 2018 V přípovrchových podmínkách vede k explozivnímu vývoji intruze taveniny a k úniku fluid. V hloubce fluida mohou reagovat s okolím nebo se míchat s povrchovou vodou (procesy mohou vést ke vzniku ložisek surovin). PROTOMAGMATICKÁ LOŽISKA •tzv. ranně magmatická ložiska vznikla procesy frakční krystalizace, kdy ložiskotvorné minerály vykrystalovaly dříve než samotná hornina HLAVNÍ MINERÁLY chromit FeCr2O4 ilmenit FeTiO3 magnetit Fe3O4 diamant C PGE, sulfidy, REE TEXTURY vtroušeninová masivní LOŽISKA Great Dyke zimbabwský kraton ZW Stillwater Complex wyoming kraton USA Bushveld !Cr, Fe-Ti-V! Kaapvaal kraton JAR Kimberley Kimberley kraton JAR Mir sibiřský kraton RU Argyle Halls Creek orogen AU LOŽISKA CHROMITU Arai, 2021 STRATIFORMNÍ vrstevnatá intruze archaikum - proterozoikum peridotity, pyroxenity, gabra, anortozity Bushveld, Great Dyke, Stillwater Complex PODIFORMNÍ čočkovitá tělesa pozdní proterozoikum - fanerozoikum ofiolity – dunity, harzburgity Kempirsai Ultramafic Massif GREAT DYKE •druhé největší ložisko PGE •protáhé těleso vyvřelých hornin intrudovalo do archaických granitoidů a pásma zelenokamenů v zimbabwském kratonu před cca 2.575 Ga •chromitové polohy jsou vázány na dunity až pyroxenity (bronzitit) •PGE mineralizace je vázána na horizonty chromititů nebo silikátů •pyrhotin, pentlandit, chalkopyrit, vzácně pyrit • Maier et al. 2015 Cr, PGE, Ni-Cu Nejvýznamnější akumulace PGE jsou ve vrstvě P1. Maier et al. 2015 Maier et al. 2015 GREAT DYKE - STRATIGRAFIE https://www.nsenergybusiness.com/projects/darwendale-platinum-project/ PGE-nosná sulfidická mineralizace STILLWATER COMPLEX Boudreau, 2016 PGE, Cr, Fe-Ni-Cu vrstevnatá ultramafická intruze vzniklá před 2.7 Ga mineralizace vázána na tzv. Basal Series, Ultramafic Series a Banded Series STILLWATER COMPLEX BASAL SERIES sulfidická mineralizace Fe-Ni-Cu vázána na nority ULTRAMAFIC SERIES chromity vázány na cyklicky se opakující dunity, harzburgity a ortopyroxeny BANDED SERIES J-M Reef (Johns-Manville) s PGE vázaný na kontakt gabronoritů s anortozity Chaumba, 2022 PŮVODNÍ ULOŽENÍ SOUČASNÉ ULOŽENÍ chromitové polohy v Ultramafic Series mineralizovaný anortozit J-M Reefu mineralizovaný gabronorit J-M Reefu Boudreau et al. 2019 •75% světových zásob chromitu •všechny rudní polohy jsou součástí Rustenburg layered suite •chromitové a magnetitové polohy vznikly gravitační diferenciací • BUSHVELD COMPLEX Cr, Fe-Ti-V Fe-Ti-V magnetit, ilmenit obsahy V a Ti mají negativní korelaci – směrem vzhůru koncentrace V klesá a Ti stoupá vtroušeninové až masivní textury Cr chromit, Cr-spinel thin vs thick layers (cm až 2 m) vtroušeninové až masivní textury •nejrozsáhlejší polohy chromititů leží v lower and upper Critical Zone a jsou vázány na pyroxenity a nority • •magnetitem nabohacené vrstvy leží v Upper Zone a jsou vázány na gabra a anortozity BUSHVELD COMPLEX Scoon & Costin, 2018 Latypov et al. 2018 Pebane & Latypov, 2017 BUSHVELD COMPLEX – CHROMITOVÉ POLOHY Chromitová poloha LG6 je nejvýznamnější z hlediska produkce a zásob. Chromitová poloha UG1 je vázán na anortozity, nikoliv na pyroxenity. LOŽISKA DIAMANTŮ •diamantonosné horniny jsou vázány na staré subdukční zóny •stáří – mezozoikum, kenozoikum, devon (většina kimberlitů intruduje do starších hornin) •diatrema – hloubka 1000 – 1500 m •diamant = HP varieta uhlíku → stabilní při tlaku vyšší než 4 GPa a T 1000 °C (v hloubce vyšší než 150 km) → záleží na termickém gradientu •nekrystalizují z kimberlitu → jedná se o úlomky pláště, které se na povrch dostaly jako xenokrysty nebo v xenolitech •generovány ve spodní kůře (je zde dost C a více H2O než ve svrchním plášti) • • FRAKČNÍ KRYSTALIZACE Subdukce oceánské kůry s karbonátovými sedimenty a asimilace litosférické kůry. Dehydratace a tavení subdukujícího materiálu. Rozklad karbonátů a vznik fluid s CO2. Redukce CO2 a vznik zárodků diamantů z C-bohatých fluid ve vystupující magmatické tavenině. Dorůstání diamantových krystalů ve vystupujícím ultrabazickém magmatu. 150-200 km 100-150 km Obsah obrázku text, diagram, snímek obrazovky, mapa Popis byl vytvořen automaticky Diamanty se ale mohou vázat i na ofiolitovou sekvenci, kde jsou uzavřeny v chromitech. Diamantonosné chromity jsou vyneseny vzestupnou plášťovou konvekcí do svrchního pláště, kde se promísí s obyčejnými chromity a vytvoří podiformní ložiska. Diamanty jsou obvykle vyneseny k povrchu magmaty vázanými na kontinenty – kimberlity, lamproity, lamprofyry či komatiity – charakteristické velmi rychlým výstupem (70 km/h), s často mohutnou explozí při proražení nejsvrchnější části zemské kůry. Yang et al., 2021 DIAMANTONOSNÉ HORNINY Kimberlity Lamproity Diatremy (komínové brekcie v hloubkách, výše mohou přecházet do žil), někdy ukončeny na povrchu maarem, vzájemně se protínající, mohou tvořit shluky. Převážně žilná nebo výlevná tělesa. Diatremy méně časté, širší a mělčí než kimberlity. Kratony převážně archaického stáří. Kratony archaického-mesozoického stáří. Mg,K-ultramafické magma K-ultramafické magma úlomky pláště, silně metamorfovaných hornin, ultrabazik a ostatních hornin kůry a pláště úlomky pláště, silně metamorfovaných hornin, ultrabazik a ostatních hornin kůry a pláště olivín, flogopit, diopsid, enstatit, pyrop, ilmenit leucit, flogopit, klinopyroxen, amfibol, olivín, sanidin Kimberley (JAR), Mir (RU), Aikhal (RU) Ekati (CA) Argyle (AU) LOŽISKA DIAMANTŮ LOŽISKA DIAMANTŮ – ARCHAICKÉ KIMBERLITY https://www.geologyforinvestors.com/search-diamonds-introduction-kimberlite-exploration/ LOŽISKA DIAMANTŮ https://www.info-diamond.com/rough/map.html LOŽISKA DIAMANTŮ https://www.geolstuffmnl.com/post/where-to-find-diamonds Pyroponosná (±diamantonosná) diatréma, Linhorka. Přívodní dráha explozivního vulkanismu vyplněná vulkanickou brekcií s úlomky pyroponosných peridotitů. V blízkém okolí byly nalezeny tři (potvrzené) drobné diamanty o velikosti max. 4 mm (P. Pořádek) Přemysl Pořádek, 2013 LINHORKA HYSTEROMAGMATICKÁ LOŽISKA HYSTEROMAGMATICKÁ LOŽISKA HLAVNÍ MINERÁLY chromit FeCr2O4 ilmenit FeTiO3 magnetit Fe3O4 hematit Fe2O3 apatit Ca(PO4)3 (OH,F) PGE, sulfidy TEXTURY vtroušeninová masivní Frakční krystalizací magmatu (gravitační diferenciace) vznikla Fe-Ti-V-bohatá vrstva odmíšeniny s vysokou hustotou. Přínos H2O podpořil krystalizaci Fe-Ti-V rud na úkor silikátů → vznik masivní a následně vtroušeninové mineralizace. Cao et al. 2019 Cao et al. 2019 Piqiang mafic-ultramafic layered intrusion HYSTEROMAGMATICKÁ LOŽISKA LOŽISKA Cr Ural, Turecko, Nová Kaledonie, Filipíny serpentizované peridotity PGE Ural ultrabazika ofiolitových komplexů Fe-Ti-V Tellnes (NO), Lac Tio (CA) anortozity magnetit-apatitová formace Kirunavaara keratofyr (alkalickoživcový trachyt-andezit) apatit-nefelinová formace Kola (Kukisvumčorra, Jukspor a Koašva) lopolit alkalických ultrabazik LAC TIO (ALLARD LAKE DEPOSIT) •největší magmatické ilmenitové ložisko na světě •hematit-ilmenitový norit uložený v anortozitu •hlavní rudní těleso → nálevkovitý tvar ca. 1 × 1 × 0.1-0.3 km (32-38 hm. % TiO2) •ilmenit, plagioklas, Al-spinel, orthopyroxen •epizodické usazování magmatu střídající se s periodami frakční krystalizace a mísení magmatu → hybridní magma → periodická krystalizace hematitu-ilmenitu s či bez plagioklasu • Charlier et al. 2010 TELLNES •ilmenitový norit (18 hm. % TiO2) uložený v anortozitu •by-products → rutil, magnetit, Ni-Cu sulfidy •rudní těleso → srpovitý tvar ca. 0.4-2.7 km → koncentrace TiO2 se snižuje směrem do krajů tělesa •plagioklas, orthopyroxen, olivín, Fe-Ti oxidy •převažují procesy frakční krystalizace • Diot et al. 2003 TELLNES KIRUNAVAARA Ložisko magnetit-apatitové formace, Kiirunavaara. Pohled na nejstarší část dolu, kde byla železná ruda těžena z povrchu (open-pit). Povrchová těžba zde byla přibližně do 60. let 20. stol (P. Pořádek) Přemysl Pořádek, 2003 KARBONATITY KARBONATITY •karbonatit = karbonátová hornina tvořená více než 50 % primárními karbonáty, obvykle i více než 90 % a zároveň méně než 20 % SiO2 •nejčastěji součást alkalických ultramafických-ultrabazických intruzivních komplexů, ale mohou pronikat i fenitizovanými granity •zdroj karbonátů – metamorf. fluida, subdukce oceánské kůry •proterozoikum – recent VZNIK KARBONATITŮ rychlý výstup ultrabazického magmatu ↓ vznik alkalických hornin ↓ metasomatóza-fenitizace ↓ KARBONATIT – finální diferenciát ultramafického alkalického magmatu ↓ alkalické žíly REE (LREE), P, Nb-Ta TVAR TĚLESA Centrální pně s výraznou koncentrickou stavbou nebo žilné výplně vulkanogenních struktur. Komínové intruze kónického-válcovitého tvaru mohou mít hloubku i více než 15 km. KARBONATITY LZE ROZDĚLIT NA 3 TYPY PRIMÁRNÍ MAGMATICKÝ HYDROTERMÁLNÍ ZVĚTRALINOVÝ mineralizace již v pozdní magmatické fázi mineralizace vzniklá působením hydrotermálních fluid odmíšených z magmatu mineralizace vzniklá v důsledku dlouhotrvajícího zvětrávání a vyluhování fluidy charakteristickým znak → mineralizace celého tělesa hydrotermální fluida často přetiskují původní magmatickou mineralizaci obvykle obohacen o HREE – LREE má vyšší mobilitu čočkovitá tělesa, ohraničení hlubokými zlomy žíly, žilníky, ohraničení hlubokými zlomy lateritické kůry/krusty zrudnění obvykle jemnozrnné, masivné, vtroušeninové či páskované zrudnění obvykle ve formě žilné výplně, vtroušeninové či obrůstání primárních magmatických minerálů REE zrudnění je remobilizováno, obohaceno a adsorbováno na povrchu jílových minerálů, typicky kaolinitu bastnäsit, monazit, allanit, xenotim, parisit-(Ce,Nd), pyrochlor, ± magnetit, hematit, apatit, baryt, kalcit, dolomit, slída a zirkon minerálně méně rozmanitý: bastnäsit a parisit, ± kalcit, baryt, fluorit, apatit, křemen KARBONATITY – GENERALIZOVANÁ STAVBA Dhote et al. 2021 KARBONATITY HLAVNÍ MINERÁLY primární karbonáty kalcit, dolomit, ankerit, siderit ostatní minerály apatit, magnetit, ilmenit, diopsid, augit, alkalický pyroxen/amfibol/živec, flogopit, biotit U, Th, Zr, Fe, Ti, V, Zn, Mo, Cu, Mn, Pb, Ba TEXTURY vtroušeninová pásky, zóny LOŽISKA Pallabora Transvaal supergroup JAR Bayan Obo severočínský kraton CN Mountain Pass Mojave Crustal Province USA Araxá SV okraj pánve Paraná BR Amores-Casals et al. 2019 Wang et al. 2020 FENITIZACE Si + Al vyloučeny do roztoku K + Na + Ca + Fe zůstávají ve fenitu Na,K-amfiboly, Na-pyroxeny, K-živec, albit, nefelín, tmavá slída apatit, REE minerály – titanit, pyrochlor, monazit, bastnäsit KARBONATITY - FENITIZACE Wang et al. 2020 LOŽISKA KARBONATITŮ PALABORA •ložisko vázáno na proterozoický komplex výlevných hornin (pyroxenit, foskorit, syenit, ultrabazické pegmatity) vzniklý před 2.06 Ga ležící v SV Transvaalu archaického stáří •chalkopyrit, kubanit, bornit, magnetit, apatit, vermikulit •Au, Ag, U, Ni, PGE •struktury masivní až vtroušeninové, čočkovité •mineralizace Cu je vázána na karbonatitové jádro a foskority •fosfáty jsou vázány na foskority a apatit-bohaté pyroxenity Cu, Co, Zr, Hf, Fe, vermikulit Giebel et al. 2017 PALABORA – ŘEZ LOŽISKEM •komplex má ledvinitý tvar •mineralizace je vázána na tzv. Central Carbonatite •Central Carbonatite má koncentrickou stavbu do středu tvořenou pegmatitickým pyroxenite, foskoritem a karbonatitovým jádrem MOUNTAIN PASS •druhé největší ložisko REE na světě (16 mil. t zásob REE) •karbonatit intrudoval do prekambrického metamorfního podloží •rudní tělesa jsou ve formě ložních žil nebo čoček uložena v Sulphide Queen karbonatitu •mineralizace → bastnäsit (10-15 hm. %), baryt, dolomit, kalcit • LREE (Ce), Ba https://www.mpmaterials.com/what-we-do/ SULPHIDE QUEEN CARBONATITE NEOBVYKLÝ KARBONATIT HORNINY ultra-potasické horniny shoshonit, syenit, ± granit alkalické horniny (Na) fenit, syenit, trachyt TVAR TĚLESA tabulární koncentrická stavba MINERALIZACE LREE, Ba, ochuzení o Nb a P LREE, Nb, Ta, Zr, P Wang et al. 2020 https://www.usgs.gov/media/images/mountain-pass-rare-earth-element-mine-california ARAXÁ •největší ložisko Nb na světě •kruhovitá intruze s průměrem 4.5 km uložená v mezo-ptz fenitizovaných kvarcitech a břidlicích •klasická koncentrická ringová struktura: dolomitický karbonatit → svor → kvarcit •mineralizace: monazit, apatit, pyrochlor-Nb, magnetit dolomit, kalcit, ankerit, slída, perovskit •vysoce kvalitní Nb asociován s foskority •ložisko je silně zvětralé a obsahuje mocnou lateritickou vrstru s pyrochlorem-Ba • • Nb-P-REE-Ti Braga Jr. & Biondi, 2023 ARAXÁ – GEOLOGICKÁ STAVBA Braga Jr. & Biondi, 2023 BAYAN OBO •ložisko vázáno na dolomitické mramory synklinály Bayan Obo proterozoického stáří •největší světové ložisko REE •jedná se o soustavu několika karbonatitových pňů → dolomitický (Fe), kalcit-dolomitický (Mg) a kalcitový (Ca) s největší koncentrací REE •columbit, bastnaesit, monazit, pyrochlor, magnetit, hematit, fluorit • LREE, Fe, Nb, F Smith et al. 2015 BAYAN OBO - VZNIK Yang et al. 2019 •rozsáhlé hydrotermální alterace během pozdní etapy mineralizace • •extrémní REE obohacení vzniklo díky procesům intenzivní diferenciace → transformace Fe-magmatu na Ca-magma + fenitizace BAYAN OBO - HORNINY (a)jemnozrnný dolomit s vtroušeninovou mineralizací (b) (b) páskovaná REE-Nb-Fe mineralizace (c) (c)pozdní žíla protínající páskovanou REE-Nb-Fe rudu Fan et al. 2015