Teleptan I. 3. előadás

Átírás

1 Teleptan I. 3. előadás Bázisos-ultrabázisos kőzetkörnyezet likvidmagmásszegregációs ércképződése 1.

2 A likvidmagmás ércképződés általános jellemzése Az ultrabázisos és bázisos kőzetek képződése so- rán a likvidmagmás szegregáció sziderofil és kal- kofil elemeket tartalmazó oxid- és szulfidásványok feldúsulását eredményezheti. Az érctelep kialaku- lásában döntő tényző,, hogy a kristályosodás kö- rülményei lehetővé teszik azt, hogy a szegregá- lódó Fe-,, Ti-, Cr-oxid oxid,, illetve Fe-,, Ni- és Cu-szulfid ásványok gravitációs úton a magma egy részében feldúsuljanak. Az említett elemeken kívül a vaná- dium,, a kobalt és a platinafémek is oly mértékben koncentrálódhatnak a likvidmagmás ércben, hogy kinyerésük melléktermékként gazdaságos. A likvidmagmás ércesedési folyamatok - a komati- ites lávafolyásokhoz kapcsolódó telepek kívételé- vel - többnyire mélységi kőzetképződéshez kötőd- nek.. Ezért rendszerint csak jelentősen lepusztult, idősebb területeken, vagy kollíziós zónák kiemelt helyzetű kőzetegységeiben számíthatunk a likvid- magmás eredetű ércesedések felszínközeli (gaz- daságosan kitermelhető) előfordulásaira. Az ércesedéseket befogadó ultrabázisos-bázisos kőzettesteket Naldrett (1981) alapján a következőképpen csoportosíthatjuk: Tholeiites és tholeiites-mészalkáli sorozatok - kontinentális táblás területeken előforduló dif- ferenciált pikrites szillek,, lávafolyások, anorto- zit benyomulások, platóbazaltok és a kapcsoló- dó intrúziók,, réteges komplexumok, kőzette- lérrajok. - orogén zónákhoz kötődő ofiolitos sorozatok, köpenydiapírek és vulkáni ívek alaszkit-típusú típusú intrúziói Komatiites sorozatok - Kontinentális táblás területeken előforduló lá- vafolyások,, réteges szillek,, és dunites-peridoti peridoti- tos intrúziók A legjelentősebb likvidmagmás-szegregációs szegregációs érce- sedések réteges komplexumokhoz, platóbazaltok intrúzióihoz, ofiolitos sorozatokhoz és komatiites lávafolyásokhoz kötődnek

3 A likvidmagmás krómércesedések általános jellemzői A likvidmagmás krómércesedéseknek az érctest megje- lenési és képződési viszonyainak megfelelően két típu- sát különböztetjük meg: I. a sztratiform krómércesedések kontinentális táblás területek réteges intrúzióiban a rétegességgel konform módon jelennek meg. II. a podiform (un. "Alpi típusú") krómércesedések orogén zónák rendszerint tektonizált, obdukált ofiolitos sorozataiban lencse-,, zsák-,, vagy fészek alakú, jórészt diszkonform testeket alkotnak. A krómitérckőzet,, a krómitit uralkodóan a spinell-félék közé tartozó krómitból és olivinből áll, de egyéb spinellt és piroxént is tartalmazhat. A podiform krómitit krómit- ja rendszerint magnéziumban és alumíniumban gazda- gabb,, míg vasban szegényebb a sztratiform krómitithez képest. A kohászat korrózióálló acél gyártására a nagy Cr/Fe arányú (>2,2-4,0) ércet használja. A kis Cr/Fe a- rányú ércet a vegy-,, textil- és faipar alkalmazza. A kicsi Fe-,, és nagy Al-tartalmú dúsított krómitérc kemencebé- lések,, és öntőformák készítésére alkalmas. A különböző típusú krómércek átlagos összetétele egy- mástól különbözik, tehát az érc felhasználhatóságát a képződési körülmények nagymértékben befolyásolják.

4 A sztratiform krómércesedések általános jellemzői A sztratiform krómércesedések kontinentális táblás területek (kratonok( kratonok,, pajzsok) extenziós zónáiban megjelenő réteges intrúziókban for- dulnak elő. Az intrúziók átlagos összetétele gabbroidális,, de a krómérc általában az olivin- és piroxén-gazdag ultrabázisos differenciátu- mokban konkordánsan települ. A rétegszerű, slíres,, pados érctestek csekély vastagságúak (max( max méter), de rendszerint nagy csapásirányú kiterjedéssel (akár 100 km- es nagyságrend!) bírnak. A sztratiform krómérc centiméteres nagyság- rendű szöveti típusait a mellékelt ábra szem- lélteti.. A szövettípusok és a krómit kémiai ösz- szetétele között esetenként korreláció van (pl. Bushveld esetében 1-től 1 6-ig 6 növekvő vastar- talom) A legjelentősebb sztratiform krómércesedés a dél-afrikai Bushveld Komplexumhoz kötődik. Az érctípus további jelentős előfordulásai a zimbab- wei Great Dykehoz kötődően és az U.S.A.-ban található Stillwater Komplexben ismertek. A to- vábbiakban az afrikai előfordulások jellemzőit tárgyaljuk.

5

6 A Bushveld Magmás Komplexum sztratiform króm- ércesedése A 2 milliárd éves dél-afrikai Bushveld Komplexum egy, az archaikumi üledé- kes-vulkáni Transvaal sorozatra tele- pülő lopolit.. A réteges intrúzió felszíni területe km 2, vastagsága több, mint 7 km. A nóritos összetételű pere- mi (legalsó) zóna az intrúzió kontami- nált egységét képviseli. Az alsó zóna és a "Kritikus zóna" differenciált ultra- bázisos sorozat. A több tucat, cm-es, m-es vastagságú, és 100 km-es csa- pásban követhető krómitit réteg a "Kritikus zóna" LG, MG és UG egysé- geiben csoportosul. A Merensky reef platinafém-tartalmú, tartalmú, míg a felső egy- ség bázisos kőzeteiben magnetit réte- gek foldulnak elő.

7

8 A Great Dike sztrati- form krómércesedése A 2460 millió év korú, 530 km hosszúságú és km széles zimbab- wei Great Dike egy riftesedéshez kötődő árokszerkezetben helyezkedik el. A telérszerűen elnyúlt lopolit befogadó kőzeteit archaikumi granito- idok és zöldpala fáciesű metamorfitok alkotják. A réteges intrúzió duni- tes összetételű egységében megjelenő krómitit padok m vastag- ságúak és km csapáshosszban követhetőek. A magmás intrú- zió rétegessége a differenciáció mellett a különböző összetételű ultra- bázisos egységek egymást követő benyomulása révén alakult ki. A Bushveld Komplex és a Great Dike krómitjának összetétele különbö- zik a podiform krómércesedések (pl. a Troodos Komplex Ciprus szige- tén,, illetve az ománi ofiolitokban előforduló ércesedések) krómitjának összetételétől. Ennek oka, hogy a különböző típusú krómércesedéseket eket befogadó ultrabázisos-bázisos sorozatok különböző geodinamikai körül- mények között végbement magmaképződéshez kötődnek.

9 Podiform (Alpi-típusú) krómittelepek előforduládsai A podiform krómércesedések jellemzően kontinensperemek konvergens zónáiban előforduló obdukált ofiolitos sorozatokban, illetve kontinensperemi régiókba nyomult ultrmafikus-mafikus intrúziókban jelennek meg. Az ércestek az ultramafikus egységek harzburgitos-dunites (ofiolit-sorozatok esetében ezek a köpeny és a kéreg határán előforduló kumulát egységek) gyökérzónái- ban települnek. A befogadó kőzetek általában szerpentinesedettek. A podiform któmittelepek előfordulásainak egy jellemző ércprovinciája a Neotethys jórészt obdukált mezozoós óceáni lemez maradványaihoz kötődik a Dinaridáktól a törökországi Anatóliáig terjedő zónában. Hasonló eredetűek a ciprusi Troodos masszívum, az ománi ofiolitos zóna, illetve Irán krómércesedései is.

10 Podiform krómittelepek szerkezeti és összetételi jellemzői Az érctestek szabálytalan alakúak, méretük általában néhány 10 m x néhány 100 m. Az érctestek a tektonizáltság miatt gyakran szétszabdaltak, deformáltak, a befogadó kőzethez képest rendszerint diszkordánsak,, de konkordáns település is előfordul. Jellemző a tömeges-szemcsés szemcsés szövet, mm-es krómitszemcsékkel.. A legkevésbé deformált telepekben általános a noduláris ("leopárdérc"), vagy "hálózatos" szövet is. Az erőteljesen deformált telepekben orbikuláris,, tömeges, vagy ant- inoduláris szövet jellemző, a krómitszemcsék intenzív repedezettségével. A krómitban a Cr/Fe arány általában közötti, a Mg/Fe arány közötti (a réteges komplexumokban ez utóbbi érték 1-3.5). 1 Előfordul, hogy az érctest köz-pontjában a Cr/Fe arány nagy, és ez az arány az érctest peremi zónái felé kon-centrikusan csökken. Egy törökországi krómittelep vázlatos szelvénye

11 A krómit szegregá- ciója szilikát- olvadékból Az ábrák a krómit stabilitási mezőit szemléltetik különböző szilikátásvá- nyok mellett az olvadék kristályosodása során. A szilikátolvadék kristá- lyosodása során a krómit a korai kiválású szilikátokkal együtt képződik. Nagy fajsúlya következtében az olvadék alsóbb régióiban koncentráló- dik.. Telepméretű feldúsulásához azonban az egyszerű gravitációs elkü- lönülésen kívül szükséges az is, hogy az olvadék kristályosodási körül- ményeiben olyan változások álljanak be, melyek a krómit tömeges szeg- regációját eredményezi. A krómit olivinnel,, vagy más szilikáttal együtt történő kotektikus kiválása eltolódhat a krómit monomineralikus kiválása felé, ha a primitív olvadék egy frakcionált (nagyobb SiO 2 -tartalmú) olva- dékkal keveredik, vagy ha az olvadék nagyobb SiO 2 -tartalmú kőzetet asszimilál. Az alacsony Ti-tartalmú peridotit komplexumok- ban a hűlés során Al-krómit képződés megy vég- be. A hőmérséklet csökkenésével az Fe 3+ -tarta- lom növekszik a spinellben (mivel a hűlés során nő az oxidációsfok) ) de a normál- és inverz-spinel spinel- lek közötti elegyedési hézag megjelenésével vé- gül az Fe 3+ - elkülönülve, a magnetitben kristályo- sodik.. Mindezek következtében a peridotitos mag- mából alacsony Fe 3+ -tartalmú krómit válik ki, de a Cr/(Cr+Al) ) arány jelentősen változékony. A Ti-ban viszonylag gazdagabb réteges gabbró komplexu- mokban a hőmérséklet csökkenésével (és az oxi- dációsfok növekedésésvel) ) a krómit összetétele a magnetit és az ulvöspinel összetétel felé mozog. A magasabb hőmérsékleten, a felső köpeny szint- jében kristályososdott harzburgitok podiform krómtelepeiben a krómit magas Al-tartalmú tartalmú,, míg az ofiolit-kumulátok szintjén kristályosodott kró- mit rendszerint Cr-ban gazdagabb. A réteges komplexumokban a korai kiválású krómit Mg-gaz gaz- dag,, míg a késői Fe-gazdag gazdag.

12 Podiform krómittelepek képződési környezetei Az óceáni hátságok ofiolitos sorozataiban települő króm- érctestek konkordáns- diszkordáns jellegeit és tektonizált- ságukat a keletkezési mélységük is befolyásolja. További deformáció történhet az ofiolitos sorozat obdukciója során. Az újabb modellek (Zhou( és Robinson, 1997) szerint podi- form krómércesedés a szubdukciós zónák magmatizmusá- hoz is kapcsolódhat. A krómércestek ebben az esetben a parciális olvadási folyamatokból visszamaradó reziduális ultrabázitokban települnek. Az ív mögötti medencék alatt a szubdukálódó lemezből már kevesebb illó távozhat, ezért az asztenoszféra-ékben ékben kisebb mérvű az olvadás, és így a litoszférában kisebb mértékû az asszimiláció. A reziduális peridotit lherzolitos és klinopiroxén-tartalmú harzburgitos összetételű. A krómit nagy Al-tartalmú tartalmú.. A szigetívek alatti asztenoszféra-ékben ékben a szubdukálódó lemezből felszabadu- ló nagymennyiségű illó részleges olvadást indukál. Az ol- vadék a litoszférába nyomulva további részleges olvadást generál. Ennek eredményeként a visszamaradó litoszféra- anyag harzburgitos-dunites összetételű és benne nagy Cr- tartalmú krómitittestek akkumulálódnak.

13

14

15

16