Gisement de sulfures massifs volcanogènes - Volcanogenic massive sulfide ore deposit
Les gisements de minerai de sulfures massifs volcanogènes , également connus sous le nom de gisements de minerai de VMS, sont un type de gisement de minerai de sulfures métalliques , principalement de cuivre - zinc qui sont associés et créés par des événements hydrothermaux d' origine volcanique dans des environnements sous-marins.
Ces gisements sont aussi parfois appelés gisements de sulfures massifs encaissés dans les volcans (VHMS). La densité est généralement de 4500 kg / m 3 . Ce sont principalement des accumulations stratiformes de minéraux sulfurés qui précipitent à partir de fluides hydrothermaux sur ou sous le fond marin dans un large éventail de contextes géologiques anciens et modernes. Dans les océans modernes, ils sont synonymes de panaches sulfureux appelés fumeurs noirs .
Ils se produisent dans des environnements dominés par des roches d'origine volcanique ou volcanique (par exemple, volcano-sédimentaires), et les dépôts sont contemporains et coïncident avec la formation desdites roches volcaniques. En tant que classe, ils représentent une source importante des minerais de cuivre, de zinc, de plomb , d' or et d' argent du monde , avec le cobalt , l' étain , le baryum , le soufre , le sélénium , le manganèse , le cadmium , l' indium , le bismuth , le tellure , le gallium et le germanium comme co- ou sous-produits.
Des gisements de sulfures massifs volcanogènes se forment aujourd'hui sur le fond marin autour des volcans sous-marins le long de nombreuses dorsales médio-océaniques , et dans les bassins d'arrière-arc et les fissures de l'avant-bras. Les sociétés d'exploration minière recherchent des gisements de sulfures massifs sur les fonds marins ; cependant, la majeure partie de l'exploration se concentre sur la recherche d'équivalents terrestres de ces gisements.
L'association étroite avec les roches volcaniques et les centres éruptifs distingue les gisements de VMS des types de gisements de minerai similaires qui partagent des processus de source , de transport et de piégeage similaires . Les gisements de sulfures massifs volcanogènes se distinguent par le fait que les gisements de minerai sont formés en étroite association temporelle avec le volcanisme sous-marin et sont formés par la circulation hydrothermale et l'expiration de sulfures qui sont indépendants des processus sédimentaires, ce qui distingue les gisements de VMS des gisements exhalatifs sédimentaires (SEDEX).
Il existe une sous-classe de gisements VMS, les gisements de sulfures massifs encaissés dans les volcans et les sédiments (VSHMS), qui partagent des caractéristiques hybrides entre les gisements VMS et SEDEX. Des exemples notables de cette classe comprennent les gisements du camp minier de Bathurst , Nouveau-Brunswick , Canada (p. Ex., Brunswick # 12); les gisements de la ceinture ibérique de pyrite , au Portugal et en Espagne , et le gisement de Wolverine, Yukon , Canada.
Modèle génétique
- La source de métal et de soufre dans les gisements de VMS est une combinaison d'éléments incompatibles qui sont lessivés de la pile volcanique dans la zone d'altération hydrothermale sous-marine par circulation hydrothermale. On considère généralement que la circulation hydrothermale est provoquée par la chaleur dans la croûte, souvent liée à des intrusions profondes de gabbro.
- Le transport des métaux se fait par convection de fluides hydrothermaux, la chaleur fournie par la chambre magmatique située sous l'édifice volcanique. L'eau fraîche de l'océan est attirée dans la zone hydrothermale et chauffée par la roche volcanique, puis expulsée dans l'océan, le processus enrichissant le fluide hydrothermal en soufre et en ions métalliques.
- Les minerais sont piégés dans un champ de fumerolles ou un champ de fumage noir lorsqu'ils sont expulsés dans l'océan, refroidissent et précipitent des minéraux sulfurés sous forme de minerai sulfuré stratiforme. Certains gisements montrent des signes de formation par dépôt de sulfure via le remplacement de roches volcanosédimentaires altérées et peuvent également se former par invasion de saumures riches en soufre dans des sédiments non consolidés.
Géologie
L'emplacement typique des gisements SMV est au sommet de la séquence volcanique felsique, dans une séquence de volcanoclastites tuf epiclastics, chert , des sédiments ou peut - être tufs fins qui sont généralement liés aux volcanites sous - jacents. Le mur suspendu au gisement est largement lié à une séquence plus mafique de roches volcaniques, soit andésite (exemples étant Whim Creek & Mons Cupri, Australie occidentale ou Millenbach, Canada ), soit basalte (Hellyer, Tasmanie ) ou absente ou sédiments uniquement (Kangourou Caves, Australie occidentale).
Les dépôts de VMS sont associés spatialement et temporellement aux roches volcaniques felsiques , généralement présentes dans la stratigraphie sous le gisement, et souvent en tant que mur direct du gisement. Les sédiments sont généralement contigus aux dépôts de VMS sous une forme ou une autre et sont généralement présents sous forme de cherts (manganifères) et de sédiments chimiques déposés dans un environnement sous-marin.
Le mur d'accrochage du gisement peut être constitué d'unités volcaniques essentiellement contiguës et contemporaines avec les roches du mur, indiquant que la minéralisation a été développée dans une pause inter-éruptive; il peut s'agir de roches volcaniques différentes des roches volcaniques de la paroi inférieure dans les sous-types volcaniques bimodaux, ou il peut s'agir de strates sédimentaires si la minéralisation se produit vers la fin d'un cycle éruptif.
Les dépôts hybrides VMS-SEDEX des associations siliciclastiques (voir ci-dessous) peuvent être développés dans des sédiments inter-écoulements ou dans des unités de roches sédimentaires qui sont présentes de manière discontinue dans un ensemble volcanique plus grand et essentiellement contigu.
Dans l'ensemble, ces caractéristiques géologiques ont été interprétées comme montrant une association de dépôts VMS avec des systèmes hydrothermaux développés au-dessus ou autour des centres volcaniques sous-marins.
Morphologie
Les dépôts de VMS ont une grande variété de morphologies, les dépôts en forme de monticule et de bol étant les plus typiques. Les formations en forme de bol formées en raison de la ventilation des solutions hydrothermales dans les dépressions sous-marines - dans de nombreux cas, ce type de dépôt peut être confondu avec des dépôts exhalatifs sédimentaires . Les dépôts en forme de monticule se sont formés d'une manière similaire à celle des gisements de sulfures massifs modernes - via la production d'un monticule hydrothermal formé par des cheminées de fumage noires successives. Les dépôts qui se sont formés dans des environnements dominés par des roches sédimentaires ou des roches volcaniques hautement perméables peuvent présenter une morphologie tabulaire qui imite la géométrie des roches environnantes.
Les gisements de VMS ont une forme idéale d'une zone conique de roche sédimentaire volcanique ou volcanogène hautement altérée dans la zone d'alimentation, appelée la zone de sulfure de limon ou de stockwork , recouverte d'un monticule d'exhalites massives, et flanquée de sulfures exhalatifs stratiformes connus sous le nom de tablier .
La zone de stockage est généralement constituée de sulfures hébergés dans les veines (principalement de la chalcopyrite , de la pyrite et de la pyrrhotite ) avec du quartz , de la chlorite et de moindre carbonates et barytine .
La zone du monticule est constituée de pyrite, de sphalérite (+/- galène ), d' hématite et de barytine stratifiées massives à bréchifiées . Le monticule peut atteindre plusieurs dizaines de mètres d'épaisseur et plusieurs centaines de mètres de diamètre.
La zone de l'aire de trafic est généralement plus oxydée , avec des sédiments sulfidiques stratifiés stratiformes, semblables aux minerais SEDEX , et est généralement enrichie en manganèse , baryum et hématite, avec des cherts , des jaspers et des sédiments chimiques communs.
Zonation métallique
La plupart des gisements de VMS présentent une zonation des métaux, causée par les environnements physiques et chimiques changeants du fluide hydrothermal en circulation. Idéalement, cela forme un noyau de pyrite et de chalcopyrite massives autour de la gorge du système d'évent, avec un halo de chalcopyrite- sphalérite -pyrite se classant en une sphalérite distale- galène et galène - manganèse et enfin un faciès chert -manganèse- hématite . La plupart des gisements VMS présentent une zonation verticale de l' or , les parties supérieures les plus froides étant généralement plus enrichies en or et en argent.
La minéralogie du sulfure massif de VMS est constituée de plus de 90% de sulfure de fer, principalement sous forme de pyrite , la chalcopyrite , la sphalérite et la galène étant également les principaux constituants. La magnétite est présente en petites quantités; à mesure que la teneur en magnétite augmente, les minerais se transforment en dépôts d'oxydes massifs. La gangue (le déchet non rentable) est principalement du quartz et de la pyrite ou de la pyrrhotite . En raison de la densité élevée des gisements, certains présentent des anomalies gravimétriques marquées ( Neves-Corvo , Portugal ) qui sont utiles pour l'exploration.
Altération de la morphologie
Les halos d'altération développés par les gisements de VMS sont généralement de forme conique, se produisent principalement stratigraphiquement sous l'emplacement d'origine de l'écoulement du fluide (pas nécessairement le minerai lui-même) et sont généralement zonés.
L'altération la plus intense (contenant la zone de sulfure de stringer) est généralement située directement sous la plus grande concentration de sulfures massifs, dans la séquence volcanique de l'éponte inférieure. Si la zone de limon est déplacée des sulfures, elle est souvent le produit d'une déformation tectonique ou de la formation d'un pool distal hybride de type SEDEX de sulfures.
Les assemblages d'altération de la zone d'altération de la paroi inférieure sont, du cœur vers l'extérieur;
- Zone d'altération de la silice , trouvée dans les exemples les plus intensément altérés, résultant en un remplacement complet de la silice des roches hôtes, et associée à des zones de filon chalcopyrite-pyrite.
- Zone chlorite , trouvée dans presque tous les exemples, constituée de chlorite +/- séricite +/- silice. Souvent, la roche hôte est entièrement remplacée par du chlorite, qui peut apparaître comme un schiste chlorite dans les exemples déformés.
- Zone de séricite , trouvée dans presque tous les exemples, constituée de séricite +/- chlorite +/- silice,
- Zone de silicification , souvent progressive avec métasomatisme silice-albite de fond.
Dans tous les cas, ces zones d'altération sont des effets de métasomatisme au sens strict, entraînant l'addition de potassium, de silice, de magnésium et d'épuisement du sodium. Les minéraux chloritiques ont généralement une composition plus magnésienne dans la zone d'altération de la paroi inférieure d'un gisement de VMS que des roches équivalentes dans la même formation distalement. La paroi de suspension d'un gisement de VMS est souvent faiblement appauvrie en sodium.
Une altération non associée au processus de formation du minerai peut également être omniprésente à la fois au-dessus et en dessous du gisement de sulfures massifs. Les textures d'altération typiques associées à la dévitrification des roches volcaniques sous-marines telles que les verres rhyolitiques , notamment la formation de sphérulites , de perlite , de lithophyses et d'altération sous-marine au faciès préhnite-pumpellyite à basse température est omniprésente bien que souvent surimprimée par des événements métamorphiques ultérieurs.
Les changements minéralogiques, texturaux et structuraux métamorphiques au sein de la séquence volcanique hôte peuvent également servir à masquer les assemblages minéraux métasomatiques d'origine.
Classification
Les dépôts de cette classe ont été classés par de nombreux travailleurs de différentes manières (par exemple, sources de métaux, exemples de types, cadre géodynamique - voir Franklin et al. (1981) et Lydon (1984)). Les assemblages magmatiques des gisements de VMS sont associés à des paramètres tectoniques et à un environnement géologique variables lors de la formation du VMS. Les cinq sous-classes suivantes ont des assemblages pétrochimiques spécifiques qui ressemblent à un environnement géodynamique spécifique, lors de l'événement de formation:
Mafic associé
Gisements de VMS associés à des environnements géologiques dominés par des roches mafiques, généralement des séquences d' ophiolites . Les ophiolites de Chypre et d' Oman abritent des exemples et les gisements hébergés par des ophiolites se trouvent dans les Appalaches de Terre-Neuve et représentent les districts classiques de cette sous-classe.
Bimodal-mafique
Gisements de VMS associés à des environnements dominés par des roches volcaniques mafiques, mais avec jusqu'à 25% de roches volcaniques felsiques, ces dernières abritant souvent les gisements. Les camps de Noranda, Flin Flon-Snow Lake et Kidd Creek seraient des districts classiques de ce groupe.
Mafic-siliciclastique
Gisements de VMS associés à des proportions sous-égales de roches volcaniques mafiques et siliciclastiques; les roches felsiques peuvent être un composant mineur; et les roches intrusives mafiques (et ultramafiques) sont courantes. Dans les terranes métamorphiques peuvent être connus comme des dépôts de SMV associés pélitiques-mafiques. Les gisements Besshi au Japon et Windy Craggy, en Colombie-Britannique, représentent les districts classiques de ce groupe.
Felsique-siliciclastique
Les dépôts de VMS associés à des roches sédimentaires siliciclastiques dominaient des milieux avec d'abondantes roches felsiques et moins de 10% de matière mafique. Ces milieux sont souvent siliciclastiques-felsiques ou siliciclastiques bimodaux riches en schiste. Le camp minier de Bathurst au Nouveau-Brunswick , Canada ; Ceinture ibérique de pyrite , Espagne et Portugal ; et les régions de Finlayson Lake , au Yukon , au Canada sont des districts classiques de ce groupe.
Bimodal-felsique
Dépôts VMS associés à des séquences bimodales où les roches felsiques sont plus abondantes que les roches mafiques avec seulement des roches sédimentaires mineures. Les gisements de Kuroko, Japon; Gisements de Buchans, Canada; et les gisements de Skellefte, en Suède, sont des districts classiques de ce groupe.
Distribution
Dans le passé géologique, la majorité des dépôts VMS se sont formés dans des environnements de rift associés à des roches volcaniques. En particulier, ils se sont formés tout au long de la période géologique associée aux centres d'épandage de dorsales médio-océaniques, aux centres d'épandage d'arrière-arc et aux centres d'épandage d'avant-bras. Un thème commun à tous les environnements de dépôts VMS à travers le temps est l'association avec la propagation (c'est-à-dire un régime géodynamique extensionnel). Les dépôts sont généralement associés à des séquences bimodales (séquences avec des pourcentages sous-égaux de roches mafiques et felsiques - par exemple, Noranda ou Kuroko), des environnements felsiques et riches en sédiments (par exemple, Bathurst), des environnements mafiques et riches en sédiments (par exemple, Besshi ou Windy Craggy) ou à dominante mafique (par exemple, Chypre et autres gisements hébergés d' ophiolite ).
La majorité des gisements mondiaux sont petits, avec environ 80% des gisements connus compris entre 0,1 et 10 Mt. Des exemples de gisements VMS sont Kidd Creek , Ontario , Canada; Flin Flon dans la ceinture de roches vertes de Flin Flon , Manitoba , Canada ( 777 et Trout Lake Mine ); Brunswick # 12, Nouveau-Brunswick , Canada; Rio Tinto , Espagne ; Mine de Greens Creek, Alaska , États-Unis.
Voir également
- Genèse du minerai
- Définition du minerai
- Volcanologie
- Évent hydrothermal
Références
2. Piercey, SJ, 2011, Le cadre, le style et le rôle du magmatisme dans la formation des gisements de sulfures massifs volcanogènes, Miner Deposita (2011), v. 46, p. 449-471.
- Barrie, CT et Hannington, MD, éditeurs, (1999), Volcanic-Associated Massive Sulfide Deposits: Processes and Examples in Modern and Ancient Settings , Reviews in Economic Geology Volume 8, Society of Economic Geologists, Denver, 408 p.
- Barrie, CT et Hannington, MD, 1999, Classification des gisements de sulfures massifs associés aux volcans en fonction de la composition de la roche hôte: Revues en géologie économique, v. 8, p. 1-11.
- Franklin, JM, Sangster, DM et Lydon, JW, 1981, Gisements de sulfures massifs associés aux volcans, dans Skinner, BJ, éd., Economic Geology Seventy-Fifth Anniversary Volume, Society of Economic Geologists, p. 485-627.
- Franklin, JM, Gibson, HL, Galley, AG et Jonasson, IR, 2005, Volcanogenic Massive Sulfide Deposits, in Hedenquist, JW, Thompson, JFH, Goldfarb, RJ, and Richards, JP, eds., Economic Geology 100th Anniversary Volume : Littleton, CO, Société des géologues économiques, p. 523-560.
- Guilbert, John M. et Charles F. Park, Jr., 1986, La géologie des gisements de minerai , pp 572–603, WH Freeman, ISBN 0-7167-1456-6
- Gibson, Harold L., James M. Franklin et Mark D. Hannington, (2000) Un modèle génétique pour les dépôts de sulfures massifs associés aux volcaniques https://web.archive.org/web/20050221103926/http://www. cseg.ca/conferences/2000/2000abstracts/758.PDF Consulté le 20/12/2005.
- Lydon, JW, 1984, Modèles de gisements de minerai; 8, dépôts de sulfures volcanogènes; Partie I, Un modèle descriptif: Géoscience Canada, v. 11, p. 195-202.