Rudonośne płyny hydrotermalne to płyny wzbogacone w minerały i metale oraz odgrywają ważną rolę w tworzeniu wielu typów złoża minerałów. Płyny te są zazwyczaj gorące i bogate w minerały i często są powiązane z aktywnością magmową, taką jak wulkanizm lub intruzje. Płyny mogą pochodzić z różnych źródeł, w tym płynów magmowych, płynów metamorficznych lub płynów meteorycznych.
Kiedy te płyny przepłyną skałymogą powodować zmiany w skałach, takie jak wprowadzenie nowych minerałów, zmiana istniejących minerałów oraz tworzenie nowych struktur, takich jak żyły czy brekcje. Płyny przemieszczające się przez skałę mogą po drodze osadzać minerały i metale, powodując powstawanie złoża rudy.
Dokładny mechanizm transportu i osadzania minerałów przez te płyny jest złożony i nie w pełni poznany. Uważa się jednak, że płyny mogą rozpuszczać minerały z otaczających skał, a następnie transportować je przez pęknięcia i przestrzenie porów w skale. Gdy płyny ostygną, minerały mogą wytrącić się z płynu i uformować się depozyty.
Skład płynów hydrotermalnych może się znacznie różnić w zależności od ich źródła i może zawierać różne pierwiastki, w tym złoto, srebro, miedź, prowadzić, cynk, uran, pośród innych. Obecność tych metali może sprawić, że złoża staną się cennym gospodarczo i ważnym źródłem minerałów i metali do użytku przez ludzi.
Co to jest płyn?
W geologii płyn to substancja, która może płynąć i przybierać kształt pojemnika. Płyny to substancje, które nie mają ustalonego kształtu i mogą być cieczą lub gazem. Są głównym składnikiem wielu procesów geologicznych, takich jak cyrkulacja płaszcza Ziemi, powstawanie złóż minerałów i ruch wód gruntowych pod powierzchnią. Płyny odgrywają ważną rolę w transporcie ciepła, masy i energii i biorą udział w wielu różnych procesach zjawiska geologiczne, w tym systemy hydrotermalne, wulkanizm i deformacje tektoniczne.
Płyn hydrotermalny
Płyny hydrotermalne to płyny występujące w wysokich temperaturach i ciśnieniach głęboko w skorupie ziemskiej. Są to zazwyczaj roztwory wodne, które zawierają różne rozpuszczone substancje, w tym minerały i gazy, i mogą być bogate w metale i inne pierwiastki. Płyny hydrotermalne mogą być wytwarzane w wyniku różnych procesów geologicznych, w tym aktywności magmy, podgrzewania wód gruntowych przez gorące skały i cyrkulacji wody morskiej przez skorupę oceaniczną. Kiedy płyny te wejdą w kontakt z chłodniejszymi skałami lub zostaną uwolnione na powierzchnię, mogą powodować powstawanie różnego rodzaju złóż minerałów, w tym między innymi złóż złota, srebra, miedzi i ołowiu i cynku. Badanie płynów hydrotermalnych i ich roli w tworzeniu się złóż minerałów jest ważną częścią geologii ekonomicznej.
Zmiana i ługowanie
Zmiany i ługowanie to ważne procesy geologiczne, które mogą prowadzić do powstawania złóż minerałów.
Zmiana odnosi się do zmian zachodzących w skałach w wyniku działania płynów hydrotermalnych. Płyny hydrotermalne, czyli przegrzane, bogate w minerały roztwory wodne, mogą zmieniać skład chemiczny i mineralogiczny skał. Zmiana może nastąpić w wyniku różnych procesów, takich jak uwodnienie, utlenianie, siarczkowanie i krzemionkowanie.
Z drugiej strony ługowanie to proces rozpuszczania minerałów i innych materiałów ze skał i gleby pod wpływem wody. Może to nastąpić, gdy woda gruntowa lub inne płyny przenikają przez skały i glebę, rozpuszczając minerały i unosząc je. Ługowanie może być ważnym procesem w powstawaniu niektórych rodzajów złóż mineralnych, takich jak złoża tlenków miedzi i złoża złota.
Zmiany i ługowanie mogą zachodzić razem i mogą być ważnymi procesami w tworzeniu wielu rodzajów złóż minerałów, szczególnie tych tworzonych przez płyny hydrotermalne. Na przykład zmiany mogą prowadzić do powstawania minerałów ekonomicznych w wyniku wytrącania metali w zmienionej skale, podczas gdy ługowanie może powodować koncentrację metali i innych minerałów w niektórych obszarach, co prowadzi do powstawania złóż rud.
Osad
W geologii opady atmosferyczne oznaczają powstawanie i osadzanie się minerałów z roztworu. Opady atmosferyczne są ważnym procesem w tworzeniu się złóż minerałów. Kiedy płyny zawierające rozpuszczone minerały zmuszone są zmienić swoje warunki, takie jak temperatura, ciśnienie lub skład chemiczny, mogą ulec przesyceniu i nie będą już w stanie utrzymać minerałów w roztworze. Nadmiar minerałów wytrąca się następnie z płynu i tworzy nowe ziarna lub kryształy minerałów.
Proces wytrącania może zachodzić w różnych warunkach, w tym w żyłach, rozproszonych osadach i brekciach. Opady mogą również wystąpić w wyniku zmian hydrotermalnych, podczas których minerały zmieniają się pod wpływem płynów krążących w skałach. Proces zmian może spowodować rozpuszczenie minerałów, ich niestabilność i utworzenie nowych konfiguracji.
Oprócz złóż mineralnych opady mogą występować także w miejscach naturalnych, takich jak gorące źródła, gejzeryi zmineralizowane jaskinie.
Rodzaje wody
Istnieją różne rodzaje wody, które można powiązać ze złożami mineralnymi, w zależności od warunków geologicznych. Niektóre z typowych rodzajów wody, które można napotkać podczas poszukiwań i wydobycia minerałów, obejmują:
- Woda meteorytowa: Jest to woda powstająca w wyniku opadów atmosferycznych, przenikająca do gruntu i ostatecznie docierająca do zwierciadła wód gruntowych.
- Wody gruntowe: Jest to woda występująca poniżej zwierciadła wody i można ją znaleźć w warstwy wodonośne lub inne podziemne zbiorniki.
- Powierzchnia wody: Jest to woda występująca na powierzchni ziemi, na przykład w rzekach, jeziorach i oceanach.
- Woda hydrotermalna: Jest to gorąca woda pochodząca z głębi skorupy ziemskiej, często powiązana ze złożami minerałów magmowych i hydrotermalnych.
- Zanieczyszczona woda: To jest woda uwięziona w środku skały osadowe podczas ich powstawania i można je spotkać podczas wydobycia.
- Woda morska: Jest to woda występująca w oceanach i morzach, która może mieć znaczenie w przypadku niektórych typów złóż minerałów powstających w środowiskach morskich, takich jak osady ewaporatów.
Rodzaj wody towarzyszącej złożom minerałów może mieć istotne implikacje dla ich eksploracji i wydobycia, a także ze względów środowiskowych.
Proces wrzenia
Proces wrzenia jest mechanizmem, który może prowadzić do powstawania złóż minerałów w systemach hydrotermalnych. Kiedy temperatura i ciśnienie płynu hydrotermalnego spadną do pewnego poziomu, płyn może ulec wrzeniu, w wyniku czego powstają pęcherzyki pary. Gdy para unosi się przez pozostały płyn hydrotermalny, może przenosić ze sobą rozpuszczone składniki mineralne, które mogą następnie wytrącić się z roztworu w miarę ochładzania się płynu i dalszego spadku ciśnienia. Może to prowadzić do powstawania żył mineralnych, a także różnego rodzaju złóż minerałów, w tym złóż złota i srebra, a także niektórych złóż metali nieszlachetnych.
Oprócz wytrącania minerałów z płynów hydrotermalnych w wyniku wrzenia, do powstawania złóż minerałów mogą również przyczyniać się inne procesy, w tym chłodzenie, mieszanie i reakcje ze skałami i innymi materiałami. Konkretne procesy i warunki, które prowadzą do powstawania różnych typów złóż minerałów, mogą się znacznie różnić w zależności od szeregu czynników, w tym rodzaju minerału, skał macierzystych oraz specyficznych warunków geochemicznych i geologicznych występujących w systemie.
