CVIČENÍ 3 JARO 2024 POKROČILÁ LOŽISKOVÁ GEOLOGIE LENKA SKŘÁPKOVÁ Obsah obrázku černá, tma Popis byl vytvořen automaticky 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 HYDROTERMÁLNÍ LOŽISKA https://www.geologyforinvestors.com/magmatic-arc-hydrothermal-systems-part-1-an-introduction/ HYDROTERMÁLNÍ LOŽISKA •VZNIK → vysrážením nerostných látek z hydrotermálních fluid •velmi častá zonálnost a reaktivace žil •opakovaná krystalizace určitého minerálu za odlišných PTX podmínek → více generací • •koncentrace rozpuštěných látek je v hydrotermálním roztoku variabilní → nejčastěji 2-16 hm. %, výjimečně až 40 hm. % • • https://projects.exeter.ac.uk/geomincentre/min1.htm HYDROTERMÁLNÍ LOŽISKA PRODUKTY HF rudní žíly, hydrotermální alterace (přetisk), impregnační ložiska, brekcie TVARY LOŽISKOVÝCH TĚLES žíly, žilníky, čočky TEXTURY masivní, vtroušeninová, brekciovitá, kokardovitá, páskovaná Fontboté et al., 2017 RUDNÍ MINERÁLY galenit, sfalerit, chalkopyrit, pyrit, molybdenit, arzenopyrit, antimonit, cinabarit NERUDNÍ MINERÁLY křemen, baryt, fluorit, magnezit, azbest PRVKY Ag, Au, Cu, Pb, Zn, Hg, Sb, Mo, U, Bi, Ni, Co, Mn, Sn, W, Fe HYDROTERMÁLNÍ ROZTOKY - VODA MAGMATOGENNÍ Uvolnění z magmatické taveniny poklesem vnějšího tlaku nebo krystalizační diferenciací. METAMORFOGENNÍ Uvolnění z pórů, puklin a minerálů hornin při diagenezi nebo metamorfóze. VADÓZNÍ U povrchových vod dochází vlivem zvýšeného tepelného toku k jejich ohřevu, mineralizaci a přeměně na hydrotermální roztoky. SEDIMENTARY BASIN OCEAN METEORIC MAGMATIC METAMORPHIC METAMORPHOSED ROCKS IGNEOUS INTRUSION SEA WATER BASINAL UNDERGROUND https://projects.exeter.ac.uk/geomincentre/min1.htm PŘENOS LOŽISKOTVORNÝCH KOMPONENT Kovy se v hydrotermálních roztocích vyskytují v podobě elementární nebo lehce rozpustných sloučenin s S, O, Cl, F (vazba na tzv. ligandy). K vysrážení z roztoku může dojít několika způsoby: NEBO metasomatickým zatlačováním únikem těkavých složek (CO2, SO2, H2S) změnou teploty nebo/a tlaku změnou pH či redox potenciálu změnou chemismu (nerovnováha) přesycením roztoku (evaporace) HYDROTERMÁLNÍ LOŽISKA - ROZDĚLENÍ PODLE TEPLOTY VZNIKU HYPOTERMÁLNÍ 700-300 °C PODLE VZTAHU K HORNINOVÉMU PROSTŘEDÍ PLUTONICKÁ intruzivní horniny (zejména granitoidy) SUBVULKANICKÁ vulkanity a vulkanosedimentární komplexy TELETERMÁLNÍ postmagmatické - bez vztahu k intruzivním horninám EPITERMÁLNÍ low sulphidation vs. high sulphidation MEZOTERMÁLNÍ EPITERMÁLNÍ TELETERMÁLNÍ ALPSKÁ PARAGENEZE 300-200 °C 200-100 °C 100-50 °C 350-100 °C PNEUMATOLYTICKÉ ROZTOKY Vysokoteplotní fluida s teplotou vyšší než 374 °C (kritická teplota vody) při tlaku 22 Mpa. HYDROTERMÁLNÍ LOŽISKA – PLUTONICKÁ PLUTONICKÁ LOŽISKA V asociaci s intruzivy spíše granitoidního typu, příp. i v krystalických břidlicích či karbonátových horninách. Velké rozmezí PT podmínek vzniku. Ložiska vázána na hloubky 3-15 km. Polyfázový vznik ložisek. páskovaná, brekciovitá, kokardovitá, drúzovitá, vtroušeninová TEXTURY hypotermální - epitermální TEPLOTA žíly-žilné pásma, žilníky, ± metasomatická tělesa LOŽISKOVÁ TĚLESA FORMACE STARÁ ZLATONOSNÁ zvrásněné fundamenty platformních oblastí žilná mineralizace – Au ryzí nebo v sulfidech Roudný, Jílové, Čelina-Mokrsko Mother Lode (USA), Kirkland (CA) KŘEMEN-WF-CST-MO asociace s malými intruzemi (Si-Cs, Si-Sulf) a greiseny (Si-Wf-Sch, Si-Cs-Wf, Si-Mo) žíly, žilníky Krupka Kazachstán, Zabajkalí URANINIT-KARBONÁTOVÁ uraninit-sulfidy-karbonáty žíly, vtroušeninové zrudnění Příbramsko, Rožínka Beaverlodge (CA) PĚTIPRVKOVÁ Ag-U-Bi-Co-Ni s dolomitem žíly, vtroušeninové zrudnění Jáchymov, Horní Slavkov Eldorado (CA) POLYMETALICKÁ Gn-Sp-Cpy s Ag + karbonáty, Si, Brt, Py, Apy Kutná Hora, Příbram, Stříbro Leadville (USA-metasom.), Freiberg (DE) ANTIMONITOVÁ žíly s křemenem, často v karbonátech Pezinok, Magurka, Bohutín u Příbrami Čína, Rusko, Antimony Lode (JAR) SIDERITOVÁ žilná nebo metasomatické čočky Rudňany, Rožňava, Nižná Slaná FLUORIT-BARYTOVÁ žíly nebo metasomatické zrudnění Moldava, Harrachov, Běstvina PLUTONICKÁ LOŽISKA HYDROTERMÁLNÍ LOŽISKA – SUBVULKANICKÁ SUBVULKANICKÁ LOŽISKA FORMACE mladá zlatonosná Au-Ag, Ag-Au v efuzivech cirkumpacifického pásma nebo vnitřní zóny karpatského oblouku Kremnica El Oro (USA) bolivijského typu Sn-W-Bi-Ag třetihorní vulkanická centra Potosí (BO) polymetalická vulkanosedimentární komplexy Cu-Pb-Zn (+ Ag-Au) Hodruša, Banská Štiavnica cinabaritová vulkanogenní komplexy (andezit, ryolit) Zlatá Baňa, Malachov V asociaci s vulkanickými či vulkano-sedimentárními komplexy (andezity, dacity, ryolity). Ložiska vázána na hloubky 1.2-4.5 km. páskovaná, brekciovitá, kokardovitá, drúzovitá TEXTURY mezotermální - epitermální TEPLOTA žíly, žilníky, rudní sloupy LOŽISKOVÁ TĚLESA POTOSÍ – CERRO RICO •ložisko Cerro Rico má unikátní tvar hory s Sn-W jádrem a Ag-Pb-Zn okraji •intruze dacitu do sekvence ordovických břidlic s nadložními terciérními konglomeráty a vulkanity •během chladnutí se vytvořila tvrdá křemenná slupka, díky které se ložisko zachovalo a unikátní tvar • •35 hlavních žil + mnoho vedlejších splývajících do 5 hlavních systémů žil směrem dolů •několik pulzů hydrotermální fluid • •ložisko se těží přes 450 let – počáteční obsah Ag byl až 25 hm. % (ca. 200 kg/t), dnes pouze 0.02 hm. % (174g/t) •těží se do hloubky 1 150 m na 16 důlních patrech • • • Sn-W-Bi-Ag MINERÁLY kasiterit, wolframit, tetraedrit, pyrargyrit, chlorargyrit, ryzí Ag, sfalerit, galenit, chalkozín-covelín POTOSÍ – CERRO RICO Bartos, 2000 https://www.riotimesonline.com/wp-content/uploads/2021/05/Bolivia-potosi-768x512.jpeg HYDROTERMÁLNÍ LOŽISKA – EPITERMÁLNÍ HYDROTERMÁLNÍ LOŽISKA - EPITERMÁLNÍ •nízkoteplotní žilná hydrotermální mineralizace → do 270 °C •mělká ložiska uložená v prostoru mezi intruzí a zemským povrchem (max. hloubka cca do 1.5 km) • •vázána na aktivní vulkanismus → ostrovní oblouky • •stáří: mesozoikum-kenozoikum → asociovány s recentními subdukčními zónami paleozoikum → asociovány s původními subdukčními zónami •sulfidační stav = poměr síry a chalkofilních prvků v rudních minerálech, určuje jaké rudní minerály se budou tvořit •low-sulfidation × high-sulfidation • • • https://www.youtube.com/watch?v=kcPVUkgZ_3k HIGH-SULPHIDATION DEPOSITS Uvolněná horká acidní magmatická fluida zůstávají téměř nezředěna meteorickou vodou, reagují pouze s omezeným množstvím podzemní vody a vytváří silně kyselá fluida. Při průchodu horkých fluid horninou dochází k jejímu vyloužení a alteraci: živce → jílové minerály → „houbovitý SiO2“ (vuggy/muggy silica). oxidovaná forma síry – SO2, SO4 vyšší salinita fluid (2-15 %) Nansatsu (JP), Kasuga Mines (JP), El Indio-Tambo (CL), Chuquicamata (CHL) vtroušeninová, masivní, replacement, brekcie, žilná TEXTURY Au + Cu, ± Ag, Bi, Te, Sn MINERALIZACE žíly, žilníky, masivní sulfidy LOŽISKOVÁ TĚLESA enargit, luzonit, covelín, chalkozín chalkopyrit, pyrit, bornit, tetrahedrit-tennantit RUDNÍ MINERÁLY alunit, baryt, kaolinit, sericit, pyrofylit NERUDNÍ MINERÁLY Produkty alterace: vuggy SiO2, alunit-pyrofylit-dickit, sericit. Alunit je důkaz přítomnosti acidních fluid. hloubka uložení: 500 - >1000 m 150-300 °C LOW-SULPHIDATION DEPOSITS Magmatická fluida jsou zchlazena a výrazně zředěna meteorickou vodou a cirkulující podzemní vodou→ pH je zneutralizováno. „boiling process“→ únik plynné fáze (H2O, CO2, H2S) → vysrážení Au a sulfidů v prasklinách a žilách redukovaná forma síry – H2S nižší salinita fluid (do 10 %) Hishikari deposit (JP), Round Mountain (USA) brekcie, žilná, vtroušeninová TEXTURY Au + Ag ± Pb, Zn, As, Sb, Cu, Se, Hg MINERALIZACE žíly, žilníky, masivní čočky LOŽISKOVÁ TĚLESA sfalerit, galenit, arsenopyrit, pyrit, cinabarit, antimonit, markazit, pyrhotin, chalkopyrit RUDNÍ MINERÁLY chalcedon, adulár, illit, kalcit, sericit, baryt, anhydrit, chlorit NERUDNÍ MINERÁLY Produkty alterace: adulár, kaolinit, sericit, karbonáty, jíly. hloubka uložení: 0 - 800 m < 300 °C HIGH VS. LOW SULPHIDATION Corbett, 2002 Obsah obrázku mapa Popis byl vytvořen automaticky White & Hedenquist, 1995 Hedenquist and Lowenstern, 1994 HIGH-SULPHIDATION VS. LOW-SULPHIDATION LOW VS. HIGH SUPHIDATION - SROVNÁNÍ LOW SULPHIDATION HIGH SULPHIDATION Au-Ag Au-Cu neutrální fluida s nižší salinitou kyselá fluida s vyšší salinitou redukovaná forma síry oxidovaná forma síry vzdálená od magmatické intruze v blízkosti magmatické intruze mineralizace žilná či brekciovitá mineralizace primárně vtroušeninová přítomnost minerálů Hg a Sb vyloužené alterované horniny s „vuggy silica“ termální prameny bahenní sopky, fumaroly HYDROTERMÁLNÍ LOŽISKA – TELETERMÁLNÍ TELETERMÁLNÍ-SEDIMENTÁRNÍ LOŽISKA Ložiska v sedimentárních komplexech bez vztahu k magmatické aktivitě. Geosynklinály nebo sedimenty platformních pokryvů. páskovaná, brekciovitá, kokardovitá, drúzovitá TEXTURY epitermální - teletermální TEPLOTA žilníky, stratiformní polohy, čočky, žíly LOŽISKOVÁ TĚLESA Pískovce, prachovce, jílovce, břidlice → obvykle mořské nebo deltové prostředí. Stratiformní vs. stratidependentní stavba ložisek. Nicméně magmatická aktivita může být zdrojem tepla pro hydrotermální fluida. TELETERMÁLNÍ HYDROTERMÁLNÍ LOŽISKA STRATIFORMNÍ LOŽISKA STRATIDEPENDENTNÍ LOŽISKA syngenetická ložiska s vrstevnatou morfologií epigenetická ložiska s vrstevnatou morfologií (výskyt vázán na určitou vrstvu) Sharifiyan et al. 2021 Reakce síranů SO4 (oxidace) a organické hmoty (redukce) → S. Pomalý proces probíhající při nízkých teplotách (60-250 °C). MVT (Mississippi Valley Type) SEDEX (Sedimentary Exhalative) Kupferschiefer Pb, Zn, Ag, Cu, Co, U, V Magalhães et al., 2021 TELETERMÁLNÍ HYDROTERMÁLNÍ LOŽISKA TELETERMÁLNÍ-SEDIMENTÁRNÍ LOŽISKA - PŘEHLED Pb-Zn RUDY Cu-Co RUDY Hg-Sb RUDY SEDEX pískovce jílovce, pískovce břidlice čočky, vrstvy čočky, žilníky-žíly MVT vápence strata-bound čočky Pine Point, Silvermines, Tri State Red Dog, Broken Hill, Silvermines Mansfeld, Lubin, Copper Belt Almaden, Idrija, Nikitovka MVT LOŽISKA (MISSISSIPPI VALLEY TYPE) epigenetická → stratidependentní vázána na masivní karbonátové horniny - dolomity, vápence, vzácně pískovce mělká sedimentace těsně pod povrchem v mořských pánvích blízko rovníku (do 2 km) devon-perm a křída-paleogén čočky, space-filling páskovaná, brekciovitá, replacement Hornoslezská pánev Pine Point (CA) Silvermines (IE) Tri State (USA) TEXTURY LOŽISKOVÁ TĚLESA LOŽISKA teletermální (75-150 °C) TEPLOTA Zn-Pb MVT LOŽISKA (MISSISSIPPI VALLEY TYPE) MVT ložiska tvoří 25 % světové těžby Zn+Pb časté zlomy, poruchy, brekcie obsah užitkové složky ca. 10-15 hm. % Zn+Pb sfalerit+galenit, markazit, pyrit, chalkopyrit, arzenopyrit RUDNÍ MINERÁLY baryt+fluorit, kalcit, dolomit NERUDNÍ MINERÁLY Ag, Ge, Ga, Cd, Cu BY-PRODUCTS SEDEX LOŽISKA (SEDIMENTARY EXHALATIVE) Pb-Zn syngenetická → stratiformní vázána na karbonátové břidlice, prachovce, vápence, příp. i tufity v sedimentárních pánvích mělká sedimentace na mořském dně v důsledku dlouhodobé hydrotermální aktivity doprovázející kontinentální rifting → 100 m – 2 km proterozoikum a mesozoikum čočky, kupy, tabulární tělesa páskovaná, masivní, vtroušeninová, brekcie Red Dog (Aljaška) Mt. Isa, Broken Hill (USA) Sullivan (CA) Silvermines (IE) TEXTURY LOŽISKOVÁ TĚLESA LOŽISKA teletermální až epitermální (150-250 °C) TEPLOTA SEDEX LOŽISKA (SEDIMENTARY EXHALATIVE) Cu-Pb-Zn až 4 hm. % Cu v masivních rudách častá metamorfóza obsah užitkové složky až 25 hm. % Pb+Zn (průměr 10 hm. %) v masivních rudách galenit+ sfalerit, pyrhotin, pyrit, chalkopyrit, markazit RUDNÍ MINERÁLY baryt, karbonáty, křemen NERUDNÍ MINERÁLY Ag, Cu BY-PRODUCTS spjaté s akumulacemi barytu recentní analog → chladné metanové vývěry SEDEX LOŽISKA (SEDIMENTARY EXHALATIVE) Cirkulace pánevních solanek skrz oceánskou kůru → podmínka pro vznik SEDEX ložisek. Evans, 1992 MVT VS. SEDEX - SROVNÁNÍ MVT SEDEX epigenetická syngenetická sedimentace tzv. open filling → pod povrchem karbonátové pánve → výplň volných prostor sedimentace tzv. open space → na mořském dně nebo těsně pod ním fanerozoikum proterozoikum-fanerozoikum platformní karbonátové pánve vázáno na rifting karbonáty břidlice – siliciklasitcké sedimenty kompresní prostředí extenzivní prostředí Arndt et al. 2017 LOŽISKA MVT A SEDEX - VZNIK Soltan, 2017 Paradis et al. 2007 LOŽISKA MVT, SEDEX A VMS CU-CO LOŽISKA syngenetická → stratiformní vznikala v období svrchního proterozoika až svrchního paleozoika střídání oxidovaných vrstev (red-beds) s organikou bohatými vrstvami břidlic, karbonátů a jílů uložených v redukčních podmínkách mělká sedimentace v kontinentálních riftových pánvích blízko rovníku (do 3 km) čočky, pásky vtroušeninová, žilkování oblast Kupferschiefer Mansfeld (DE) Lubin, Rudna (PL) Copper Belt (ZA) White Pine (USA) TEXTURY LOŽISKOVÁ TĚLESA LOŽISKA teletermální (100-150 °C) TEPLOTA CU-CO LOŽISKA https://www.semanticscholar.org/paper/Salty-Matters-Salt-Dissolution-(-5-of-5-)-%3A-Metals/70b5f78d a293aa04879629f8c44762244efde15b/figure/0 KUPFERSCHIEFER (CU RED-BEDS) paleozoické Cu-bohaté břidlice se střídají s vrstvami karbonátů, jílu, organické hmoty a pískovců Kupferschiefer tvoří bazální součást Zechteinské pánve táhnoucí se od Polska přes Německo, Holandsko až do Velké Británie hloubka cca 600-1500 m průměrná kovnatost – 1.5 % bornit, chalkozín, chalkopyrit, galenit RUDNÍ MINERÁLY kalcit, křemen NERUDNÍ MINERÁLY Ag, Au BY-PRODUCTS Mansfeld (DE) Lubin, Rudna (PL) LOŽISKA KUPFERSCHIEFER (CU RED-BEDS) Obsah obrázku mapa Popis byl vytvořen automaticky Zechsteinská pánev; Keith et al. 2018 Obsah obrázku text, osoba, muž Popis byl vytvořen automaticky Důl Wettelrode/Sangerhausen; Keith et al. 2018 Foto: Juergen Kopp COPPER BELT Cu-Co±Ag vázáno na břidlice-dolomitické břidlice neoproterozoického stáří největší světové sedimentární ložisko mědi a kobaltu průměrná kovnatost Cu+Co – 4 % bornit, chalkozín, chalkopyrit, pyrit, sfalerit RUDNÍ MINERÁLY anhydrit, albit NERUDNÍ MINERÁLY Ag, U, Mo, Ni, Au BY-PRODUCTS součást Central African Copperbelt vtroušeninová TEXTURY COPPER BELT Obsah obrázku mapa Popis byl vytvořen automaticky Central African Copper Belt; Broughton, 2014 Zambian Copper Belt; Broughton, 2014 WHITE PINE Obsah obrázku text, rostlina Popis byl vytvořen automaticky Měď, stříbro, malachit; Rosemeyer, 1999 Foto: Peter Rodewald průměrná kovnatost – 1.2 % vázáno na prekambrické prachovce a pískovce chalkozín, ryzí Cu, chalkopyrit, bornit, sfalerit, galenit RUDNÍ MINERÁLY vtroušeninová, žilkování TEXTURY Cu±Ag 1. Původní pyrit byl Cu-bohatými fluidy, které se uvolnily při kompakci sedimentů v pánvi Lake Superior, nahrazen chalkozínem. Zlomy, vzniklé v důsledku kompakce, poskytly cestu kovy bohatým fluidům, které následně prostoupily sedimenty. 2. Během druhé fáze mineralizace, vznikla ryzí měď spolu s ryzím stříbrem a chalkozínem. Předpokládá se, že tato stejná fluida umožnila vznik nedalekého, velmi rozsáhlého ložiska Keweenaw Peninsula. V(H)MS VOLCANOGENIC (HOSTED) MASSIVE SULPHIDE VMS přechodná endo-exogenní submarinní ložiska vázaná jak na vulkanity mafického-felsického složení, tak sedimenty → bazalty, břidlice, rohovce mělká sedimentace těsně pod mořským dnem v blízkosti aktivního vulkanismu → rychlé zakrytí ložiska vznikla většinou během relativně krátké epizody vulkanismu (< 2 mil. let) čočky, žíly, žilníky stratiformní polohy masivní, vtroušeninová, žilná TEXTURY LOŽISKOVÁ TĚLESA epitermální (200-350 °C) TEPLOTA Cu-Zn-Pb-Ag-Au SYNGENETICKÁ VMS velmi častá je silná deformace a postižení metamorfózou charakteristické jsou i metasomatické přeměny, jako chloritizace a sericitizace během závěrečných fází hydrotermální aktivity – precipitace železa a manganoželeznatých silicisedimentů pyrit, pyrhotin, sfalerit, galenit, chalkopyrit, hematit, magnetit RUDNÍ MINERÁLY baryt, křemen, anhydrit, karbonáty NERUDNÍ MINERÁLY Ag, Au BY-PRODUCTS VMS https://geologyscience.com/geology-branches/mining-geology/volcanogenic-massive-sulfide-vms-deposit s/ Xuan-Ce Wang, 2023 VMS ložiska lze rozdělit na dvě části: čočku masivních sulfidů (> 60 % sulfidů) a žilnou-žilníkovou mineralizaci v podloží ložiska jsou charakteristická vysokou kovnatostí doposud je známo 850 ložisek na světě světová produkce: 22 % Zn, 6 % Cu, 9.7 % Pb, 8.7 Ag, 2.2 Au Misra, 2012 VMS – PODMÍNKY VZNIKU vulkanická aktivita → např. výbuch podvodní sopky, uvolnění horkých fluid bohatých kovy hydrotermální cirkulace → horká fluida reagují s vulkanickými horninami, jimiž prostupují, ale také s mořskou vodou vysrážení sulfidů – hydrotermální fluida při kontaktu se studenou mořskou vodou, zchladnou a umožní tak vysrážení v nich obsažených sulfidů a jejich akumulaci na mořském dně vznik VMS ložiska – akumulace sulfidů v průběhu času vytvoří ložisko s rozličnými typy mineralizace rozlišujeme formaci rud typu Lahn Dill (Fe, Mn) a kyzovou (Pb-Zn-Cu-Au-Ag) ložiska kyzové formace jsou často tvořena převážně železem (až 90 %) v podobě pyritu a pyrhotinu doprovázené polohami barytu recentní analog – black and white smokers MOŘSKÁ VODA JE V NADKRITICKÉM STAVU Franklin et al., 2005 POČÁTEČNÍ FÁZE ALTERACE Polohy vulkanitů v mocnosti několika tisíc metrů nad intruzí zahrnují regionálně rozsáhlé, alterační facie, vzájemně odlišné typickými metasomatickými minerálními asociacemi (chloritizace, spilitizace, silicifikace, epidotizace). Alterační facie se souhrnně označují jako SEMI-COMFORMABLE alterační zóny, které vznikly v důsledku metasomatické reakce mezi mořskou vodou a intruzí. VMS - VZNIK SEMI-COMFORMABLE ALTERAČNÍ ZÓNY Mg-K ZEOLITOVÁ METASOMATICKA FACIE (50-140 °C) felsické horniny → adulár – Mg-smektit mafické horniny → zeolit – Mg-smektit Tyto nízkoteplotní reakce nejsou dostatečné pro vyluhování kovů a síry, ale mohou extrahovat významné množství Fe, Si a Mn, a méně také Ca, Mg a S z vulkanické kupy. Tato facie je běžně překryta tenkou, ale rozsáhlou polohou Fe-Mn bohatých chemogenních sedimentů. Na-Mg METASOMATICKÉ FACIE (140-300 °C) Typická minerální asociace: Mg-smektit – chlorit – křemen – albit. Při teplotě > 200 °C přechází metasomatismus z hořečnatého do sodného (spilitizace) → původní mírně alkalická fluida (Mg-K-Na-SO4) se změní na horká acidní (Na-Ca-Si). Franklin et al., 2005 AMFIBOLITOVÁ METASOMATICKÁ FACIE (> 400 °C) Typická minerální asociace: křemen – Ca-amfibol – Fe-chlorit – epidot – Ca-plagioklas. Reakce horkých acidních Ca-Fe-S kovonosných fluid s vulkanickými horninami a magmatickou intruzí v jejich podloží. Opakované strukturní poruchy silicifikované nadložní horniny umožňují kovy-bohatým fluidům vystoupat k mořskému dnu a zde vytvořit masivní sulfidická ložiska. Mezi intruzí a amfibolitovou facií se obvykle vytvoří v oblasti vysokého toku fluid poloha epidositu, a to jako důsledek reakcí fluid s intruzí. Na METASOMATICKÁ FACIE ZELENÝCH BŘIDLIC (300-400 °C) Typická minerální asociace chlorit – aktinolit – epidot – albit. Reakce na hranici facie zelených břidlic s amfibolitovou vedou k intenzivnímu vyluhování kovů a silicifikaci horniny. Silicifikovaná hornina poté působí jako izolace, a díky tomu může pod ní ležící amfibolitová facie akumulovat Ca-Fe obohacení a kovy. SEMI-COMFORMABLE ALTERAČNÍ ZÓNY Franklin et al., 2005 VMS - PŘEHLED Příklad ČR: Zlaté Hory VMS VS. SEDEX - SROVNÁNÍ VMS SEDEX riftové zóny kontinentální okraje spíše vulkanické horniny, ale i sedimenty sedimentární horniny - břidlice aktivní vulkanismus bez vulkanické aktivity polymetalické Pb-Zn ± Ag fluida (modifikovaná mořská voda) nesou kovy i síru fluida (pánevní solanky) nesou primárně kovy, síra je dodána z externího zdroje (redukované sulfáty, biogenní sulfidy) FORMACE TYPU LAHN DILL NA MN-RUD vázána na mělký spilit-keratofyrový submarinní vulkanismus / paleobazalty (spility) a bazické metatufy / rozhraní vulkanitů a sedimentů hematit > magnetit, siderit, Fe-chlorit, jaspilit, křemen, chamosit, kalcit čočky, stratiformní polohy povodí řek Lahn a Dill (DE), Ural Uničov, Chabičov, Horní Benešov FORMACE Fe-RUD LAHN DILL vázána na spilit-keratofyrový submarinní vulkanismus / neovulkanity (ryolity-trachyty-andezity) psilomelan, pyroluzit, rodochrozit, rodonit doprovází ložiska Fe Rumunsko, Ural, Chvaletice (s pyritovými rudami kyzové formace) FORMACE Mn-RUD KYZOVÁ FORMACE Cu-Zn ložiska Zn-Pb-Cu ložiska archaické-proterozoické pásma zelenokamenů bohaté mafickými horninami, nebo fanerozoické obloukové a zaobloukové sekvence dominantní mafickými horninami či sedimenty fanerozoické vnitroboukové terány s felsickými horninami s nebo bez přítomnosti sedimentů NORANDA-SUBTYPE MATTABI-SUBTYPE CYPRUS-TYPE BESSHI-TYPE KUROKO-TYPE kónické kupy masivních sulfidů bohaté Pb a Ag PRIMITIVE-TYPE KYZOVÁ FORMACE Cu-Zn CYPRUS-TYPE (MAFIC) Cu-Zn ± Au, Co, Ni spíše menší kupovitá až čočkovitá tělesa s masivním pyritem přecházející do žilníků v podloží typicky Qz-Cu žilníky s výrazně chloritizovanými bazalty vázáno na ofiolity a výlevné bazaltové sekvence BESSHI-TYPE (MAFIC-SILICICLASTIC) Cu-Zn ± Au, Ag chalkopyrit, sfalerit + typické tenké, laterálně rozsáhlé polohy masivního pyrhotinu či pyritu relativně malá tělesa vázáno vulkano-sedimentární prostředí – turbidity, do kterých intrudovaly bazaltové žíly Windy Craggy (CA), Besshi (JP), Ducktown (USA) Troodos ophiolite na Kypru leží obvykle při povrchu, nebo uvnitř sekvencí polštářových láv pyrit, chalkopyrit, sfalerit Sanbagawa Schist Belt v Japonsku Kypr, Omán, Løkken (NO), Chabičov, Horní Benešov PRIMITIVE-TYPE (BIMODAL-MAFIC) Zn-Cu ± Ag-Au vysoce mineralizovaná, relativně rozsáhlá kupovitá tělesa mělce uložená (do 1 km) vysoce diferenciované bazalty-ryolity a pyroklastika v rámci pásem zelenokamenů Mattabi (CA), Kid Creek (CA), Mattagami Lake (CA) PŘÍKLAD LOŽISKOVÉHO TĚLESA KYPERSKÉHO TYPU KYZOVÁ FORMACE Zn-Pb-Cu KUROKO-TYPE (BIMODAL-FELSIC) Zn-Pb-Cu-Ag-Au-Sb vysoce mineralizovaná, relativně rozsáhlá kupovitá tělesa v podloží mohou být Qz-Cu žilníky vázáno na intermediální-felsické horniny v extenzním prostředí obloukového vulkanismu, tzn. tufy, lávy, brekcie či ryolity obvykle dobře vyvinutá laterální i vertikální zonálnost směrem od kuřáku → Zn-Pb-Ag Green Tuff belt v Japonsku Iberian Pyrite Belt (Rio Tinto, Neves Corvo), Kuroko (Black Ore) Shanks, 2012; upraveno Piercey et al. 2023 KUROKO PRIMITIVE BESSHI CYPRUS KYZOVÉ FORMACE - LOŽISKA RECENTNÍ SUBMARINNÍ HYDROTERMÁLNÍ SYSTÉMY BLACK SMOKER černí kuřáci na riftových zónách jsou analogem VMS ložisek fluida jsou horká, lehce acidní, redukovaná a nabohacená kovy baryt, anhydrit, pyrit, chalkopyrit, pyrhotin a sfalerit, křemen černá barva v důsledku rozpuštěných sulfidů WHITE SMOKER vznik v počátečních fázích již ustáleného hydrotermál. systému, nebo při smíchání horkých fluid černých kuřáků s chladnou oceánskou vodou při mořském dně teplota ca. 260-300 °C bílá barva v důsledku rozpuštěných alkálií, křemene a barytu a chybějících sulfidů teplota ca. 400 °C při smíchání horkých fluid černých kuřáků s chladnou oceánskou vodou při mořském dně může vzniknout žilná-žilníková mineralizace Cu-Zn v podloží fluida jsou obohacena sulfidy až při průchodu horninami bazaltového složení, z nichž kovy asimilují středooceánské hřbety, centra rozšiřování okrajových a zaobloukových pánví, podmořské vulkány komínovitá tělesa, hydrotermální kupy 3 % Cu, 10 % Pb, Zn Au a Ag v X0-X00 ppm BLACK AND WHITE SMOKERS https://www.grida.no/resources/8166 LOŽISKA ZLATA LOŽISKA ZLATA - ROZDĚLENÍ OROGENNÍ CARLIN-TYPE INTRUSION RELATED MAGMATOGENNÍ S HYDROTERMÁLNÍ AKTIVITOU HYDROTERMÁLNÍ PORFYROVÉ RUDY EPITERMÁLNÍ IOCG SKARNY VMS SEDIMENTÁRNÍ RÝŽOVIŠTĚ Nguimatsia et al, 2017 OROGENNÍ PROSTŘEDÍ HYDROTERMÁLNÍCH LOŽISEK bez vazby na konkrétní intruzi ložiska Au a Au-Cu spjatá s tektonickými a časově i magmatickými procesy → orogeneze metamorfní fluida → nízká salinita, neutrální pH a míchání H2O-CO2 fluida magmatická, metamorfní a meteorická teplota 300-350 °C Ridley, 2013 OROGENNÍ LOŽISKA AU ložiska vázána na aktivní okraje kontinentů nebo prostředí kolize kontinentů → kompresní prostředí zlato se objevuje v ryzí podobě nebo v sulfidech (pyrit, pyrhotin, arzenopyrit) kovnatost ca 5-30 g/t mineralizace asociována s křemen-karbonátovo-sulfidickými žilami žíly – výplň sutur/zlomů mezi kontinentálními bloky masivní, vtroušeninová 0.5-5 kbar (hloubky až 25 km i více) TEXTURY LOŽISKOVÁ TĚLESA TLAK mezotermální-hypotermální (200-650 °C) TEPLOTA Ni, As, Au, W, V, Cr BY-PRVKY pokrývají 30 % světové produkce Au OROGENNÍ LOŽISKA AU - VZNIK Ložiska jsou úzce spjata tektonicko-termálními událostmi během orogeneze, uložena typicky v metamorfovaných horninách, nejčastěji ve facii zelených břidlic. Fluida jsou vodnatá, bohatá CO2 s nízkou salinitou. Metamorfní fluida uvolněná z horniny během dehydratačních reakcí v průběhu prográdní metamorfózy, vytvoří regionální hydrotermální systémy. Původ zlata se předpokládá jak z těchto metamorfních fluid, tak vyluhováním z hornin, kterými tato fluida prochází. Zlatonosná fluida poté prochází skrze hlavní diskontinuity, podél jejichž okrajů reagují s mateřskou horninou a vytváří laterální alterační zóny. K uložení mineralizace dochází až během destabilizace zlatonosných sulfidických komplexů. OROGENNÍ LOŽISKA AU ARCHAIKUM pásy zelenokamenů PROTEROZOIKUM-FANEROZOIKUM metamorfované turbidity (facie zelených břidlic) Golden Mile (AU), Sigma (CA), Barberton (ZA) Macraes Flat (NZ), Mother Lode (USA) Groves et al. 2020 CARLIN-TYPE AU ložiska vázána na karbonátové horniny → extenzní prostředí zlato se objevuje v arzenem nabohacených sulfidech (pyrit, arzenopyrit, markazit) kovnatost ca 1-4 g/t vysrážení Au je pravděpodobně vázáno na procesy neutralizace slabě kyselých fluid rozpouštěním karbonátu ± sulfidizace, silicifikace, argilitizace, kaolinizace strukturně vázané strata-bound vtroušeninová 0.5-1 kbar (hloubky obvykle 1-4 km) TEXTURY LOŽISKOVÁ TĚLESA TLAK epitermální (140-240 °C) TEPLOTA As, Sb, Tl, Cu, Hg, Ag, Pb BY-PRVKY Carlin-Nevada (6000 t Au), Čína, Makedonie LOŽISKA CARLIN-TYPE AU Pokrovski et al. 2015 Muntean et al. 2011 OROGENIC VS CARLIN-TYPE AU - SROVNÁNÍ Obsah obrázku text Popis byl vytvořen automaticky Fielding et al. 2019 INTRUSION-RELATED AU ložiska asociována s porfyrovými ložisky, skarny, žilnou a replacement mineralizací mineralizace spjatá s posledním magmatickým pulsem, nejčastěji fanerozoického stáří metaaluminické, subalkalické intruze, intermediální až felsické intruze → redukované S-typové granity (běžná Sn-W a Bi-Te-As-Sb-Mo), nebo oxidované I-typové granity (Cu-chudá porfyrová ložiska) žíly, žilníky vtroušeninová, replacement, brekcie 0.5-3 kbar TEXTURY LOŽISKOVÁ TĚLESA TLAK Bi, Te, As, W, Mo, Sb, Sn, Pb, Cu BY-PRVKY Fort Knox, Shotgun (Tintina Gold Provice), Austrálie, NZ, Rusko, Mokrsko LOŽISKA mezotermální-hypotermální (200-600 °C) TEPLOTA INTRUSION-RELATED AU Hart & Goldfarb, 2005 fluida mají nízkou salinitu a vysoký obsah CO2 kovnatost 1-3 hm. % Au nízký obsah sulfidů a základních kovů (< 5 %) → max. arsenopyrit, pyrhotin, pyrit zlato v ryzí podobě, nebo inkorporováno v tellurových či bismutových fázích, možná asociace se scheelitem INTRUSION-RELATED AU Lang & Baker, 2001 Obsah obrázku mapa Popis byl vytvořen automaticky Lang & Baker, 2001 IOCG (IRON OXIDE – COPPER – GOLD) magmaticko-hydrotermálně-metamorfní ložiska vázaná na horniny vulkanosedimentárních pánví, které byly metamorfovány v nízkém-středním stupni před či během vzniku Cu-Au-Fe formace zlato jako inkluze v sulfidech, hematitu nebo hlušině (křemen, baryt, kalcit, siderit), electrum nebo Au-Bi-Sb-Te kovnatost zlato: 0.1-1.4 g/t (výjimečně až 10 g/t) kovnatost Cu: 1-10 % žíly, čočky, trubkovitá tělesa, žilníky vtroušeninová, brekcie structurally controlled TEXTURY LOŽISKOVÁ TĚLESA mezotermální-hypotermální (200-570 °C) TEPLOTA U, Cu, Au, low-Ti Fe, LREE, Ag, As, Co, Ni, Mo, Ba, F, P BY-PRVKY magnetit, hematit, pyrit, pyrhotin, chalkopyrit, bornit, chalkozín, aktinolit MINERÁLY metasedimenty, metavulkanity, migmatity felsického-mafického složení IOCG celkem 11 IOCG provincií s.s. na světě (Zhu, 2015) stáří: archaikum-mesozoikum uvnitř kratonů nebo kontinentální okraje (extenze – Andský typ) korové prostředí, střižné zóny, metamorfóza hydrotermální Na-Ca, Fe, a K alterace Skirrow, 2022 IOCG Del Real et al. 2021 Obsah obrázku mapa Popis byl vytvořen automaticky Wade et al. 2014 IOCG - SROVNÁNÍ IOCG Raju & Kumar, 2020 Obsah obrázku mapa, text Popis byl vytvořen automaticky GREAT BEAR paleo-ptz PERUVIAN IOCG & IOA jura, křída CHILEAN IOCG & IOA křída GUELB MOGHREIN neo-arch/paleo-ptz LUFILIAN neo-ptz KIRUNA/NORBOTTEN paleo-ptz KHETRI neo-ptz KANGDIAN neo-/paleo-ptz CLONCURRY mezo-ptz GAWLER mezo-ptz CARAJAS neo-arch TENNANT CREEK paleo-ptz PEBBLE ISLAND COPPER BINGHAM COPPER CANYON CANANEA LOS PELAMBRES LOS BRONCES-RÍO BIANCO EL TENIENTE YANACOCHA ANTAMINA COTABAMBAS CHUQUICAMATA EL SALVADOR ANDACOLLO BISBEE RED MOUNTAIN PORPHYRY Cu-Mo-Au IOCG PORPHYRY Cu-Mo PORPHYRY Cu-Au