Golden State Quicksilver: ränidioksiidkarbonaadi Hg päritolu Californias

Californias on populaarne kaevanduspilt tõenäoliselt kullapalavik, mis asub Sierra Nevada jalamil, kuid California rannikuala mägedes on ka oma metallilise mineralisatsiooni vöö. Selles vahemikus Santa Barbarast Clear Lakeni on hajutatud elavhõbeda ladestusi, mis on seotud serpentiniidi kivimiga, mis on hüdrotermiliselt muudetud 'ränidioksiidkarbonaadiks'. Need elavhõbeda lademed vastutavad enamiku California elavhõbeda tootmise eest. Võib-olla tuntuim on Uus Almaden , mis asub San Jose lähedal, mis tootis üle miljoni kolvi elavhõbedat ja oli USA tähtsaim elavhõbedapiirkond (Bailey et al. 1973). Suur osa California kullapalaviku ajal liitmisel kasutatud elavhõbedast pärines New Almadenist (Bailey 1964). Järgmisel kaardil on näidatud mõnede olulisemate ränikarbonaadi elavhõbeda piirkondade asukohad Californias.
Mõned olulised ränikarbonaadist elavhõbeda lademed Californias
Ränikarbonaadi elavhõbeda ladestused on mind huvitanud sellest ajast peale, kui ma San Francisco lahe piirkonda tagasi kolisin, osaliselt seetõttu, et need on siin kõige levinumad hüdrotermilised metallimaardlad. Teine põhjus on see, et nende geoloogia on intrigeeriv. Need ladestused tunduvad olevat suhteliselt noored ja paljud leitakse samast vigade perekonnast, mis põhjustavad suure osa California maavärinatest. Need on klassifitseeritud erinevat tüüpi elavhõbedaladestusteks kui 'kuumaveeallika' elavhõbeda lademed, mis on ilmselt laiemalt levinud kogu Ameerika Ühendriikide lääneosas (Rytuba 1992). Paistab, et ränidioksiidi ja elavhõbeda ladestumise moodustumise kohta ei ole kindlat seletust, eriti mis puudutab elavhõbedat sadestava vee allikat. Selle artikli eesmärk on tutvustada lugejale ränikarbonaadi elavhõbeda ladestusi ja arutada, kuidas need võivad tekkida.



Rytuba ja Kleinkopf (1995) defineerivad ränidioksiidkarbonaadi elavhõbeda ladestusi kui 'kinaverit kandvaid veene ja sooni ning massiivseid kinaveri asenduskehasid, mis on arenenud serpentiini sees, mis on hüdrotermiliselt muudetud ränidioksiidi ja karbonaadi koosluseks'.

Californias leidub neid elavhõbeda ladestusi Coast Range'i kivimites, mis esindavad vana subduktsioonivööndit. Kivimite hulka kuuluvad frantsiskaani kompleks, rannikuala ofioliit ja Great Valley järjestus. Neid kõiki lõigasid hiljem San Andrease süsteemi transformatsioonivead ning tungisid sisse ja osaliselt katsid tertsiaariajastu vulkaanilised kivimid (Smith 2010).

Ligikaudu 25–29 miljonit aastat tagasi võttis Vaikse ookeani-Faralloni mäeahelik, levimiskeskus, ühendust Põhja-Ameerika kraaviga, mis on subduktsioonivöönd. See oli San Andrease transformatsiooni tõrkesüsteemi algus. San Andrease rikke põhjapiiriks on Mendocino kolmikristmik; siin kohtub San Andrease rike Mendocino rikke ja Cascadia subduktsiooni tsooniga. Mendocino Triple Junction rändas loodesse, kui San Andrease rikkesüsteem pikenes ja asendas subduktsiooni, jättes selle jälgedes 'litosfääri tühimiku ... arvatakse olevat täidetud astenosfääri vooluga'. (Liu et al. 2012) See vahevöömaterjali ülesvool on väidetavalt põhjustanud tertsiaari vulkanismi rannikualadel.

Serpentiniit, California osariigi kivim, on rannikualadel levinud ja seda seostatakse sageli murrangualadega. Teatud piirkondades on serpentiniit hüdrotermiliselt muudetud 'ränidioksiidkarbonaadiks'; see muutus on ilmselt põhjustatud vedelikest, mis on rikkad gaaside, sealhulgas süsinikdioksiidi poolest. Ränikarbonaadi muutumine näib edenevat karbonaadi muutumise varasemast etapist hilisema ränistumiseni. See võib olla vastutav tavaliselt täheldatava tsoneerimise eest, kus ränidioksiidirikast südamikku ümbritseb karbonaadirikas tsoon (Barnes et al. 1973b; Peabody ja Einaudi 1992). Mõnel juhul muutub ränistunud ränidioksiid-karbonaat elavhõbedaga rikkalikumalt mineraliseerituks, võib-olla seetõttu, et see on rabe ja moodustab kergemini lahtisi murde (Ciancenelli 1981). Elavhõbeda mineraliseerumine võib olla üks osa pikemast ränidioksiidi ja karbonaadi muutmisprotsessist. Serpentiniidi tekstuurid on sageli mingil määral säilinud. Ränikarbonaatkivimite üksikasjalikud kirjeldused leiate Bailey (1964) ning Peabody ja Einaudi (1992).

Ränikarbonaadi elavhõbeda ladestused puuduvad muus metallilises mineralisatsioonis. Mõnikord esineb antimoni stibniidi kujul. Mõned California rannikualade ränikarbonaadist elavhõbeda ladestus on seotud epitermiliste kulla-hõbeda ladestustega, kuid need näited näivad piirduvat vulkaanilise kivimiga piirkondadega; selle võimalikke põhjuseid käsitletakse allpool. Peamine elavhõbedamaagi mineraal ränikarbonaadist elavhõbeda ladestus on helepunane sulfiid, kinaver; metacinnabar ja looduslik elavhõbe on sageli olemas ja mõnikord rohkesti. Kaneer esineb ränikarbonaatkivis mitmes tekstuuris, näiteks:

Veenilaiendid . Kaneer (kvartsiga) täidab ränikarbonaatkivimi murrud. Kaneel

Võtke ühendust kaevandusega, Castle Rock Springsi piirkond, West Mayacmase kaevanduspiirkond, Sonoma Co., California, USA

Bretša . Kaneer koos kvartsiga moodustab ränikarbonaadist kivimikildudest koosneva bretša maatriksi. Kaneel

Culver-Baeri kaevandus, North Fork Little Sulphur Creek, Cloverdale, West Mayacmase kaevanduspiirkond, Sonoma Co., California, USA

Asendamine . Ilmselt tekkis New Almadenis kaevandatud rikkaim maak ränikarbonaatkivimi keemilisel asendamisel kinaveriga (Bailey 1964).

Kaneeli leidub ka teistes kivimitüüpides, kuid tavaliselt leidub läheduses ränidioksiidkarbonaati. Nende teiste peremeeskivimite näideteks on chert at the Cloverdale'i kaevandus aastal Sonoma County, põlevkivi juures Jaani kaevandus Solano maakonnas ja andesiit Helen minu Lake Countys. Järgmisel fotol on kinaver, mis näib olevat Santa Barbara maakonnas asuva Red Rocki kaevanduse muudetud kilt: Kaneel

Red Rock Mine, Cachuma küla, Cachuma kaevanduspiirkond, San Rafaeli mäed, Santa Barbara Co., California, USA

Süsivesinikke esineb sageli, mõnikord suurtes kogustes, ja need ulatuvad vedelat naftat täitvatest kvartsisoontes olevatest vuugidest kuni kollaste idrialiitkristallideni (Peabody ja Einaudi 1992).



Tekstuurid viitavad madalale temperatuurile ja madalale moodustumise sügavusele

Ränikarbonaadi elavhõbeda ladestustel on omadused, mis viitavad sellele, et need tekkisid madalal sügavusel ja suhteliselt madalatel temperatuuridel ning neid võib klassifitseerida epitermilisteks. (vt Lindgren 1913) Need omadused hõlmavad madala temperatuuriga ränidioksiidi faaside olemasolu, nagu kaltsedoon ja opaal, ning veenide tekstuure, mis näitavad avatud ruumi täitumist. Järgmised fotod on kahest ränikarbonaadist elavhõbeda ladestustest pärinevatest soontest; selline tekstuur näitab, et veenid moodustusid täidistena avatud ruumis: Vöötud veen

Võtke ühendust kaevandusega, Castle Rock Springsi piirkond, West Mayacmase kaevanduspiirkond, Sonoma Co., California, USA Vöötud veen

Uus Almadeni kaevanduspiirkond, Santa Cruzi mäed, Santa Clara Co., California, USA

Võrreldes 'kuumaveeallikate' elavhõbeda ladestustega näivad ränikarbonaadist elavhõbeda ladestused ulatuvat suuremale sügavusele. Näiteks kaevandati New Almadeni maardla maapinnalt 2000 jala sügavusele. Manhattani elavhõbedakaevanduses ('kuumaveeallika' tüüpi maardla), mida seostatakse McLaughlini kulla-hõbeda leiukohaga, piirdus elavhõbeda mineraliseerumine suures osas maapinnalähedase paagutamise tekiga. Moisejev (1971) tegi ettepaneku, et madalam termiline gradient võib põhjustada mineraliseerumise suuremat järjepidevust sügavuses. Ränikarbonaadi elavhõbedasademe madal termiline gradient võib tuleneda sellest, et sade moodustub soojusallikast suuremal kaugusel, võib-olla koos hüdrotermiliste vedelike tõhusa suunamisega läbi mitteläbilaskva kanali, näiteks serpentiniidi. Seevastu lähedalasuva vulkaanilise tegevusega (nagu juhtus Manhattani/McLaughlini maardla puhul) seotud elavhõbeda ladestumine võib piirduda madala sügavusega, kuna vedelikud olid liiga kuumad, et kinaveri ladestuda selle tsooni alla.

Suure nurga vead

Pikka aega on tunnistatud, et ränikarbonaadi elavhõbeda ladestumist seostatakse suure nurgaga riketega, mis on nüüdseks teadaolevalt osa San Andrease süsteemist (vt nt Bailey 1946). Paljud neist riketest tekkisid varasema subduktsioonirežiimi ajal tõukejõu riketena ja aktiveerusid hiljem uuesti libisemishäiretena. Seda tüüpi keerulise ajaloo vea näide on Mercuryville'i rike, mille korral Culver-Baer räni-karbonaadi elavhõbeda ladestus asub (McLaughlin 1981). Elavhõbeda mineralisatsiooni seos serpentiniidiga on seletatav asjaoluga, et see kivim paikneb nendes rikete tsoonides. Lisaks oli serpentiniit tõenäoliselt tõhus kanal mineraliseerivate vedelike voolamiseks (vt allpool).

Hoiuste vanus

Kaalium-argooni (K-Ar) dateerimist kasutatakse laialdaselt kaaliumi sisaldavate mineraalide dateerimiseks vulkaanilistes kivimites ja hüdrotermilistes veenides. Näiteks adularia on epitermilistes kuld-hõbeda veenides levinud kudemineraal ja seda saab analüüsida, et saada hinnang veeni tekitanud hüdrotermilise süsteemi vanusele. Vulkaanilist kivimit võib dateerida, määrates seda läbiva hüdrotermilise veeni maksimaalse vanuse.

Ränikarbonaadiga muudetud serpentiniit ja elavhõbeda mineralisatsiooniga seotud veenid nendes ladestustel puuduvad ilmselt tuvastatavas adulaarias, mis tähendab, et tuleb kasutada vähem otseseid dateerimise meetodeid. Lisaks ei ole vulkaanilised kivimid sageli selgelt seotud ränikarbonaadi elavhõbeda ladestustega (Moisejev 1971). Sellegipoolest on California rannikuala ränidioksiidkarbonaadi elavhõbeda ladestustest mitmeid näiteid andmetega, mida saab kasutada nende vanusepiirangute seadmiseks. Olin valiv selles osas, et valisin ainult näited, kus silikaatkarbonaadi elavhõbeda mineralisatsioon ei olnud ilmselt seotud väärismetallide mineraliseerumisega. Selle põhjuseks on asjaolu, et on tõendeid selle kohta, et sellega seotud epitermilised kulla-hõbeda ladestused võivad esile tuua varasema ränikarbonaadi elavhõbeda mineraliseerumise (Rytuba 1995); Selliste suhetega hoiuste võimalikud näited hõlmavad järgmist McLaughlin kullakaevandus (Tosdal et al. 1993) ja Kes teab vulkaanivälja (Drinkwater et al. 1992). Kaks olulist kaalutlust ränidioksiidi ja karbonaadi elavhõbeda lademete dateerimisel on järgmised: 1. Peamine eeldus on, et neis maardlates toimus ainult üks elavhõbeda mineraliseerumise sündmus ja 2. Enamikus näidetes dateeritakse elavhõbeda mineraliseerumist; ränidioksiidi-karbonaadi muutus võib olla eraldiseisev faas.

Oceanic kaevandus , San Luis Obispo maakond: miotseen või hilisem. Kaneel esineb liivakivis, mille vanus on hinnanguliselt miotseen (Holmes 1965). Kaneeli leidub ka ränikarbonaatkivimis.

Uus Almaden , Santa Clara maakond: miotseen-pleistotseen. Maksimaalne vanus põhineb elavhõbeda mineralisatsioonil ja lähedalasuvate vulkaaniliste kivimite dolomiidisoontel (miotseen). Minimaalne vanus põhineb kinaveril oja ladestus (pliotseen-varane pleistotseen) (Bailey 1964).

Geisrid (ränidioksiid-karbonaadi elavhõbeda lademed geotermilise välja äärealadel): 2,05-0,5 miljonit eurot. Maksimaalne vanus põhineb kinaveriga mineraliseeritud andesiidil (keskmine vanus = 2,05 miljonit aastat) Heleni kaevandus ; selles kohas leidub ka kinaveriga mineraliseeritud ränikarbonaati (Donnelly-Nolan et al. 1981). Minimaalne vanus põhineb kinaveri sisaldavate ränidioksiidi ja karbonaadi munakivide olemasolul loopealsetes, mille vanus on hinnanguliselt 0,5 miljonit (E.J. Helley, Rytuba, Donnelly-Nolan ja McLaughlin 1993).

Mineraloogia

Ränikarbonaadist elavhõbeda lademete mineraalsed omadused hõlmavad elavhõbedat kui esmast metalli ja süsivesinike rohkust. Tuleb märkida, et gaasis saab transportida nii elavhõbedat kui ka süsivesinikke. Moisejev (1971) põhjendas elavhõbeda domineerimist ja teiste metallide rikastamise puudumist elavhõbedasademetes 'selle metalli ebatavalise volatiilsuse tõttu'. Karbonaadisoontes leiduv süsinik ja nendes ladestutes leiduvad erinevad süsivesiniku faasid on sageli orgaanilisest allikast, tõenäoliselt orgaanilise rikka settekivimist pärit. Need setted oleksid võinud tarnida nii elavhõbedat kui ka süsinikku, kuigi Smith (2010) ei suutnud elavhõbeda isotoope kasutada selle elemendi lähtekivimi määramiseks (Moiseyev 1971; Peabody ja Einaudi 1992).

Hüdrotermiliste süsteemide temperatuur

Ränikarbonaat-elavhõbedasüsteemide moodustumise temperatuuride kohta on tehtud vähe uuringuid. Peabody ja Einaudi (1992) teatavad, et süsivesinike inklusioonide minimaalsed püüdmistemperatuurid jäävad vahemikku 90–185 °C (enamik 130–145 °) veenimaterjalis. Culver-Baeri kaevandus . D.H. Sorg ja J.M. Donnelly leidsid vedelikusulgude ja vedelate süsivesinike lisandite kujul tõendeid selle kohta, et temperatuur on alla 120 °C elavhõbeda ladestustel Geisrite geotermilises väljas; need olid tõenäoliselt ränikarbonaadi tüüpi (United States Geological Survey 1978).



Olemasolevad vanusepiirangud ja täheldatud seos suure nurga riketega viitavad sellele, et ränikarbonaadist elavhõbeda ladestused California rannikualadel tekkisid miotseenis ja hilisematel aegadel termiliste vedelike poolt, mida suunati San Andrease rikkesüsteemi kaudu. Kolmanda astme vulkanism California rannikualadel on samuti seotud San Andrease rikkesüsteemiga ja näitab põhjasuunalist noorust. See vulkanism, mis arvatakse olevat seotud Mendocino kolmikühenduse läbimisega, võis mängida rolli ränikarbonaadi elavhõbeda mineralisatsioonis, kuigi neil ladestustel pole sageli vulkanismiga ilmset seost (McLaughlin et al. 1996; Moiseyev 1971). ).

Nüüd vaatan üle mitmed ränidioksiidi ja elavhõbeda ladestumise mudelid ja hiljem käsitlen praegust kevadist tegevust, mis võib olla nende lademete praegused analoogid.



Paljud autorid on arutanud ränidioksiidkarbonaat-elavhõbeda geoloogiat, kuigi nad ei tunnista seda alati eraldiseisva elavhõbeda ladestumise tüübina. Nende tekkeks on pakutud välja erineva detailiga mudelid (näiteks Dunning et al. 2005, Peabody ja Einaudi 1992, Pickthorn 1993, Rytuba 1995, Rytuba ja Kleinkopf 1995, Smith 2010 ja Studemeister 1984).

Enamik neist mudelitest sisaldab gaasirikast vedelikku, mis sisaldab elavhõbedat ja süsivesinikke, mis tõusevad kõrge nurga rikete tõttu üles. Elavhõbedat ja süsivesinikke peetakse tavaliselt sügavatest settekivimist, näiteks frantsiskaani kompleksist, lendunuks. Arvatakse, et need vedelikud sisaldavad konnaati ja/või moondevett. Moisejev (1971), Rytuba ja Kelinkopf (1995) ning Studemeister (1984) tunnistavad rabeda serpentiniidi potentsiaalset tähtsust, mis toimib kanalina mineraliseerivate vedelike voolamisel läbi vähem läbilaskva settekivimi. Vedelikud muutsid serpentiniidi ränikarbonaatkivimiks ja ladestasid elavhõbedat. Ükski neist mudelitest ei sisalda eraldi ränikarbonaadi ja elavhõbeda faasi. Mudelid erinevad magmatismi tähtsuse ning vee ja soojuse allika poolest.

Esiteks paar sõna veest. Neli peamist maa-aluste vete klassi on meteoriitne, magmaatiline, konnaatne ja metamorfne (American Society of Civil Engineers 1996). Meteooriline vesi on pinnapealset päritolu. Magmaatilist vett saadakse jahutavatest magmaatilistest kehadest. Konnaatvesi on iidne merevesi, mis jäi meresetetesse kinni ja hiljem surve või muul viisil välja tõrjuti. Metamorfne vesi tekib muutuste kaudu, mille mineraalid läbivad, kui need järk-järgult mattuvad ja kuumenevad; need reaktsioonid 'toodavad maakoore keskmises ja alumises osas märkimisväärses koguses moondevett'. (Robb 2005) Näib, et California rannikualade subduktsiooniga seotud settekivimid võisid anda konnaati ja/või metamorfseid vedelikke ränikarbonaadi elavhõbedasademete tekkeks.

Nüüd võtan kokku mudelite põhipunktid; mudelid on loetletud magmatismile omistatava tähtsuse vähenemise järjekorras:

Rytuba (1995) ning Rytuba ja Kleinkopf (1995):
* Sügav magmatism (tuleneb Mendocino kolmikühenduse läbimisest) lendustab settekivimitest süsinikku ja elavhõbedat ning annab energia hüdrotermilisele süsteemile.
*Vedelikud on kaasasündinud.
*Ränikarbonaadist elavhõbeda ladestustele järgneb madal vulkanism ja lõpuks muud hüdrotermilised süsteemid (nt epitermilised kulla-hõbeda ladestused).

Dunning et al. (2005):
*Keskendunud Clear Creeki kaevandusele (New Idria piirkond, San Benito maakond, California).
*Soojusallikaks oli vulkaaniline tegevus.
*Vedelikud võisid olla kaasasündinud või moondunud.

Smith (2010):
*Vedelikud olid konnaadi ja meteoriidivee segud ning nende temperatuur oli 50–150 °C.
*Epitermilised kulla-hõbeda ladestused rannikualadel, nagu McLaughlini ladestus, on moodustunud kõrgema temperatuuriga ja kontsentreeritumatest konnaatvedelikest.

Peabody ja Einaudi (1992):
*Uurinud Culver-Baer ränikarbonaadi elavhõbeda ladestus, mis on nende mudeli aluseks.
*Sügavusel läbib kuumutatud settekivim moondereaktsioone, mille käigus eraldub vedelikke (metamorfseid ja/või konnaate) ja gaase, sealhulgas süsivesinikke.
*Soojusallikat pole täpsustatud (võib olla seotud magmatismi või subduktsiooniga).
*Gaasifaas (selle mudeli kriitiline komponent) eemaldab ja kontsentreerib settekivimi elavhõbedat ning tõuseb ülespoole, jättes lõpuks vedelikud maha.
*Gaasid jõuavad pinnale ja segunevad põhjaveega. See vedeliku ja gaasi segu muudab serpentiini ränidioksiidkarbonaatkivimiks ning ladestab elavhõbedat ja süsivesinikke.
*Gaasi vahepealse faasi olulisuse tõestuseks nimetavad Peabody ja Einaudi tõsiasja, et elavhõbe ja süsivesinikud on sisuliselt ainsad mineraliseerunud kivimisse viidud komponendid; neid mõlemaid transporditakse tõhusalt gaasis. Näiteks leidub süsivesinikke ja elavhõbedat Geisrite geotermilise välja aurus (Fruchter ja Ludwick 1977 ning Moore et al. 2001).

Moisejev (1971):
*Keskendas osa oma tööst California rannikuala elavhõbedaladestustele, millest enamik on ränikarbonaadi tüüpi (kuigi ta ei eristanud elavhõbedasademete eri 'tüüpe').
* Tunnistas tugeva nähtava seose puudumist elavhõbeda lademete ja vulkanismi vahel ning tegi ettepaneku, et elavhõbe võis pärineda settekivimist.
*Tsenosoikumi intrusioonid andsid elavhõbeda lendumiseks ja hüdrotermilise vedeliku juhtimiseks vajaliku soojuse.
*Magmatismi olulisuse toetuseks tõi ta välja, et Californias Clear Lake'ist põhja pool asuvates rannikualadel puuduvad nii vulkaaniline aktiivsus kui ka elavhõbeda ladestused.

Studemeister (1984):
*Vedelikud olid kaasasündinud ja/või metamorfsed; 'mesosoikumi setetest välja tõrjutud' nii prograadse metamorfismi kui ka kenosoikumi pealetungiva tegevuse tulemusena.
*Elavhõbeda eelistatud kontsentratsioon (vähe muu metallilise mineralisatsiooniga), mis on seletatav madala soolsusega vedelikuga ja elavhõbeda transpordiga aurufaasis.

Pickthorn (1993):
*Subduktiivne kivim läbib prograde moonde, tekitades (metamorfset?) vett ja lenduvaid aineid.
*Mendocino Triple Junction läbib, muutub kompressioonilt transformatsiooniks ja dilatatsiooniks, mille tulemuseks on vedelike tektooniline vabanemine mööda rikkeid.
*Mudel ei tugine magmatismile; Pickthorn lükkab ümber magmatismi tähtsuse, viidates vulkaanilise aktiivsuse ilmsele nappusele rannikualade osades, kus on ohtralt ränidioksiidi ja elavhõbeda ladestusi.

Huvitaval kombel tegi Pickthorn ka ettepaneku, et ränikarbonaadi elavhõbeda lademete all võivad asuda mesotermilised kullasooned (võib-olla sarnased Sierra Nevada jalamil asuvatele). Ta oletas, et Los Burrose kullapiirkond (Monterey maakond) võib olla haruldane näide sellest sügavamast kulla mineraliseerumisest rannikualadel. Groves et al. (1998) viitasid ka sellele, et ränikarbonaadi elavhõbeda ladestused võivad olla sügavamate orogeensete kullasüsteemide pinnaekspressiooniks, viidates sarnasele tektoonilisele koonduva plaadi marginaalile ja võib-olla sarnasele madala soolsusega ja suure süsinikdioksiidisisaldusega maake moodustavatele vedelikele, mis väljutati settekivim. Samuti juhivad nad tähelepanu sellele, et paljud orogeensed kullasüsteemid tekkisid ilmselt seoses magmatismi perioodide ja kõrgemate temperatuuridega, mis võivad langeda kokku subduktsioonitegevuse lõppemisega; see oleks kooskõlas hüpoteesiga ränidioksiid-karbonaadi elavhõbeda ladestumise kohta, mis moodustub vastuseks subduktsiooni lõppemisele ja Mendocino kolmikühenduse läbimisele, mis oleks võinud kaasa tuua suurema soojussisendi.



Süsinikdioksiidirikaste allikate rohkus Selge järv piirkonnas, mis on sageli ränikarbonaadi muutumise vahetus läheduses, ja tõendid selle kohta, et sarnased vedelikud põhjustavad ränikarbonaadi muutumist, on viinud spekulatsioonini, et osa praegusest kevadtegevusest võib olla jätk sellele, mis põhjustas muutuse ja elavhõbeda mineraliseerumise ( Barnes jt ​​1973a; Sherlock jt 1993). Nende allikavete keemiat ja hapniku isotoope on uuritud aastakümneid. Vete isotoopsed signatuurid eraldavad need meteoorilisteks ja mittemeteoorilisteks veteks; viimasel rühmal on isotoopiline signatuur, mis peegeldab kivimi ja vee vastasmõju ning võib hõlmata konnaat- ja moondevett (Donnelly-Nolan et al. 1993). Süsinikdioksiidi gaasis sisalduval süsinikul näib olevat orgaaniline allikas, võib-olla orgaaniline rikas settekivim, näiteks frantsiskaani moodustis (Barnes et al. 1973b; Goff ja Janik 1993).

Nagu eespool öeldud, on mõned töötajad oletanud, et praegune kevadine tegevus võib olla analoogne sellega, mis muutis serpentiniidi ränidioksiidkarbonaadiks. Hästi uuritud hüdrotermiliste süsteemide tõendid näitavad, et need süsteemid on dünaamilised ja arenevad aja jooksul. Praegu ränidioksiidkarbonaadiga seotud vedrudest väljuvad vedelikud ei saanud mitte ainult erineda nendest, mis muutusi põhjustasid, vaid elavhõbeda mineraliseerumine võis olla järjekordne faas, mille vedeliku omadused erinevad oluliselt nendest, mis põhjustasid ränidioksiidkarbonaadi muutusi.

Suurepärane näide sellisest muutuvast hüdrotermilisest süsteemist on McLaughlini kaevandus . Selles maardlas (ja mitmes lähedal asuvas ränidioksiidi ja elavhõbeda ladestus) keskendus kogu hüdrotermiline aktiivsus Stony Creeki rikke kaudu. Serpentiniidi ränidioksiidi ja karbonaadi muutmise algfaasile järgnes kuld-hõbedane kuumaveeallikate süsteem, mida tõendab täheldatud läbiv seos. Hilisem väärismetallide staadium arenes tõenäoliselt välja maapinnalähedase vulkaanilise aktiivsuse, kõrgemate temperatuuride ja suurema vedelikumahu tõttu. Viimane ja veel jätkuv tegevus on soe kevad, mis ladestab karbonaate, bariiti ja erinevaid sulfiide (Rytuba et al. 1993). Hüdrotermiline aktiivsus McLaughlinis kestab vähemalt 750 000 aastat (Tosdal et al. 1993).

Selles artiklis varem viidatud tõendid viitavad sellele, et ränikarbonaadi elavhõbeda ladestustel võis olla sarnane dünaamiline ajalugu. Kuigi mõned töötajad on väitnud, et serpentiniidi ränidioksiid-karbonaadi muutumise põhjuseks võivad olla jahedad vedelikud, mis on sarnased rannikualade mineraalveeallikatest väljutatavate vedelikega, on tõendeid selle kohta, et elavhõbeda mineralisatsioonis osalev vesi oli termiline (Peabody ja Einaudi 1992). Võimalik, et elavhõbeda mineraliseerumine võib olla juhuslik, kõrgema temperatuuriga sündmus, mis toimub pikema, madalama temperatuuriga ränidioksiidi ja karbonaadi muutmisprotsessi käigus, nagu on välja pakkunud Barnes et al. (1973a). Kui see on tõesti nii, siis mis võis põhjustada temperatuuride erinevuse kahes faasis? Võib-olla on ränidioksiidi ja karbonaadi muutuse põhjuseks madalama temperatuuriga metamorfsete või kaasuvate vedelike tektooniline vabanemine ja elavhõbeda mineraliseerumine tuleneb magmatismist tingitud suuremast soojussisendist (kuid sama vedelikuallikast); mõlemad hüdrotermilised faasid oleksid sõltunud transformatsiooni tõrkesüsteemi levikust.



Üks põhjus, miks ma olen hüdrotermiliste maardlate vastu huvi tundnud, on pikaajaline kuumaveeallikate vaimustus. Põhjaranniku ahelikutes on praegu mõned aktiivsed hüdrotermilised süsteemid, mida on nimetatud ränikarbonaadi elavhõbeda lademete võimalikeks tänapäevasteks analoogideks. Allpool kirjeldatakse mitmeid:

Väävlipank

The Väävelpanga kaevandus kaevandati algul väävli ja hiljem elavhõbeda jaoks, saades üheks olulisemaks elavhõbedakaevanduseks Californias. Kinaveri mineraliseerumine on väga hiljutine ja ilmselt esineb seda endiselt. Andesiidist laavavool, mis sisaldab suurt osa maagist, on dateeritud 44 500 aasta vanuseks (laavaga kaetud palgi süsiniku vanus) ja külgneva Clear Lake'i setted näitavad elavhõbeda sadestumise tippe pleistotseeni ajal (Sims ja White 1981) .

Kuigi Sulphur Banki allikatest väljuv vesi on kõige kuumem väljaspool Geisrite auruvälja (kuni 80,5 ° C, temperatuur kuni 218 ° 503 meetri sügavusel), ei ole kaevanduses ühtegi vulkaani sissetungi. , ja laavavoolu allikas on 2 kilomeetri kaugusel (Goff et al. 1995; Donnelly-Nolan jt 1993). Vee keemia ja gaasid viitavad orgaaniliste setete tugevale mõjule; neid vedelikke on erinevalt tõlgendatud kui kaasuvaid, moondunud ja 'arenenud meteoorilisi' (mis tuleneb meteoorivee keemisest frantsiskaani kivimites, andes vedelikele mittemeteoorilise isotoobi tunnuse ja orgaanilised komponendid) (Goff et al. 1995; Rytuba) jt 1993; Sims ja White 1981). Pickthorn (1993) pidas Sulphur Banki näiteks ränikarbonaadi tüüpi elavhõbeda ladestu, mis põhineb praegu piirkonnast väljuvate gaaside ja vedelike keemial. Vastupidiselt sellele ideele pakkus Rytuba (1995), et Sulphur Bank oli kuumaveeallika elavhõbedamaardla, mis on seotud hiljutise Clear Lake'i vulkanismiga, mis erineb ränikarbonaadi mineralisatsioonist, mida ta peab suures osas vulkaanieelseks.

Geisrid

The Geisrite geotermiline väli näib olevat tihe seos ränikarbonaadi elavhõbeda ladestustega (Hulen ja Walters 1993). Ränikarbonaadi elavhõbeda ladestused paiknevad kõrge nurgaga rikete ääres, mis moodustavad geotermilise välja piirid. Näiteks Mercuryville'i rike, mis moodustab edelapiiri Geisrite aurureservuaarini, sisaldab Culver-Baer räni-karbonaadi elavhõbeda ladestus (McLaughlin 1981). Geisrite aurus leidub elavhõbedaauru ja süsivesinikke, mis viitab sellele, et elavhõbeda mineraliseerumine võib siiski toimuda (Fruchter et al. 1977; Moore jt 2001). Geisrite hüdrotermiline süsteem sai alguse tõenäoliselt 1,1-1,2 Ma plutoni sattumise tulemusena (Moore et al. 2001). Seda pealetükkivat tegevust peetakse süsteemi soojusallikaks selle loomisest kuni tänapäevani. Üks kvartsveenidest, mille proovid on võtnud Moore jt. (2001) oli pärit Sokratese oma piirkond, ränikarbonaadi elavhõbedamaardla; nad märkisid selle veeni sarnasust teistes lähedalasuvates elavhõbedamaardlates täheldatutega. Uurimistöö põhjal tõlgendasid nad seda veeni geisrite varasema, vedelikuga domineeritud hüdrotermilise süsteemi esindajana, mis eelnes kaasaegsele aurupõhisele süsteemile. See on kooskõlas McLaughlini (1981) arvamusega, et Mercuryville'i rike, mis moodustab geisrite edelapiiri, võis olla varasema Gesyersi hüdrotermilise süsteemi 'peamiseks termilise õhu väljalaskealaks'. Põhineb Moore'i jt geisrite veenide uuringul. (2001), võis Socratese kaevanduse veen tekkida temperatuurivahemikus 154–325 °C ja vedelikud võisid olla seotud. Seevastu Donnelly-Nolan et al. (1993) tegi ettepaneku, et geisrite elavhõbeda mineraliseerumise eest vastutav vedelik oli keedetud meteoriline vesi, mis oli interakteerunud frantsiskaani kivimiga.

Skaggs Springsi kaevandus

Teine võimalik ränikarbonaat-elavhõbedamaardla analoog (kuigi ränikarbonaatkivimit ei esine) hiljutise elavhõbeda mineraliseerumisega on Skaggs Springsi kaevandus . See ladestus asub täielikult settekivimis ja seda ümbritseb frantsiskaani kihistu kivim. Sellel on sarnane mineraloogia teiste ränikarbonaadi elavhõbeda ladestustega, sealhulgas elavhõbeda sulfiidid (peamiselt metatsinnaver), ränidioksiid (opaal, kvarts ja kaltsedoon) ja kurtisiit (idrialiit). Kurtisiidis/idrialiidis sisalduv süsinik pärineb ilmselt 'taimse päritoluga orgaanilisest ainest'. (Echigo et al. 2009) Everhart (1950) teatas, et metatsinaver ladestub lähedalasuvatesse kuumaveeallikatesse. Allikatest pärinevad vedelikud on keemiliselt sarnased Sulphur Banki ja ränikarbonaatkivimitega seotud allikatega; näiteks on neis palju vesinikkarbonaate ja kõrge boori-kloori suhe (White 1967).

Baker Soda Spring

Baker Soda Spring asub ränikarbonaadi elavhõbeda lademe kõrval ( Küpseta minu oma ). Jahedad (25 °C) vedelikud on ladestunud hallikad sademed, mille elavhõbedasisaldus on kõrge (2,2 miljondikosa). Vedelike kõrge soolsus viitab sellele, et need võivad olla seotud (Smith 2010).




California rannikupiirkonna ränidioksiid-karbonaadi elavhõbeda lademete vanusepiirangud ja nende seos suure nurgaga riketega viitavad sellele, et nende teke on mingil viisil seotud Mendocino kolmikristmiku läbimise ja transformatsioonirikke tekkimisega. Elavhõbeda mineraliseerumise eest vastutavad vedelikud olid ilmselt termilised; nende allikas ei ole teada, kuid on tõendeid, mis viitavad sellele, et sellega oli seotud settekivimitest väljutatud konnaat ja/või moondevesi (mis ilmselt varustas süsinikku ja võib-olla ka elavhõbedat). Magmatismi/vulkanismi mõju, kui üldse, jääb saladuseks. Pickthorni (1993) pakutud mudel, mis hõlmab mineraliseerivate vedelike tektoonilist vabanemist, ühildub ränidioksiidi ja elavhõbeda lademete rohkusega piirkondades, kus vulkaaniline aktiivsus puudub, kuid see on vastuolus nii vulkaanilise aktiivsuse kui ka täheldatud mustriga. elavhõbeda lademed surevad Clear Lake'ist põhja pool (nagu märkis Moisejev 1971). Võimalik, et neid hüdrotermilisi süsteeme ajendas sügav pealetungiv magmatism, mis ei jõudnud pinnale.

Ränidioksiid-karbonaadi elavhõbeda lademete laialdane esinemine rannikualadel ja ilmne seos Mendocino kolmikristmiku läbimisega viitab sellele, et põhja pool, kõige põhjapoolsemate teadaolevate maardlate ja ranniku praeguse asukoha vahel võib aktiivselt tekkida ladestusi. Mendocino kolmekordne ristmik. Sulphur Bank ja Skaggs Springsi maardlad, mis mõlemad kuuluvad California rannikualade põhjapoolseimatesse elavhõbedamaardlatesse, näitavad, et need võivad olla praegu või hiljuti aktiivsed ränikarbonaat-elavhõbedasüsteemid. Need omadused hõlmavad vedeliku ja gaasi koostist, elavhõbedaga domineerivat mineralisatsiooni, sellega seotud metallilise mineralisatsiooni puudumist ja seost frantsiskaani moodustumise kivimiga.



Mõned ülejäänud küsimused ränikarbonaadi elavhõbeda hoiuste tekke kohta on järgmised:

-Kui tihedalt on mineraliseerumine seotud Mendocino Triple Junctioni rändega ja milline on ajaline seos magmatismi/vulkanismiga? Seoses Mendocino Triple Junctioni (MTJ) läbimisega on California rannikualadel soojusallikaid ja hüdrotermilisi süsteeme, mis on seotud MTJ läbipääsuga, kuid palju hilisemad. Näited hõlmavad 'anomoolselt noort' basalt Calaverase murrangu ääres, mis on vaid 3–4 miljonit aastat vana (enamik selle piirkonna vulkanismi on oluliselt vanem) (McLaughlin et al. 1996) ja praegu aktiivsed termilised allikad, mis on ilmselt seotud veega Alum Rock Parkis. (Manga ja Rowland 2009) ja Paso Roblesi piirkond (Rytuba 2010).

Saadaval on tehnikad, mida saaks potentsiaalselt kasutada ränikarbonaadi elavhõbeda lademete dateerimiseks. Hinnanguid kinaveri enda vanuse kohta võis saada plii isotoopide abil (nagu tegi Higueras et al. 2005 Hispaanias Almadenis). Ränikarbonaadi elavhõbeda mineraliseerumisega seotud karbonaadi veenid võivad olla dateeritud uraani-plii dateeringuga (vt Richards et al. 1998). Sellised tehnikad pakuksid mineraliseerumise määramiseks otsesemat vahendit kui lihtsalt läbivate suhete loomine.

-Kas elavhõbeda mineraliseerumine on osa samast protsessist nagu ränidioksiidkarbonaadi muutmine? Üks võimalus seda uurida on teatud mineraalide dateerimine, näiteks võrrelda karbonaadiga muudetud serpentiniidi vanust kinaveri sisaldavate veenide vanusega.

-Millised vedelikud sadestasid elavhõbedat ränidioksiidi ja karbonaadi elavhõbeda ladestustesse ja kuidas need on võrreldavad vedelikega, mis väljuvad praegu nende lademete läheduses asuvatest vedrudest? Vedeliku keemia ja sadestumise temperatuuri kohta andmete saamiseks võib olla võimalik uurida veenidest pärinevaid vedelikke. Mineralisatsioonis osalevate vedelike ja gaaside allikaid sai kindlaks teha, käsitledes küsimust magmatismi rollist jne. Seda tüüpi ulatuslikke töid Geisrite geotermilises piirkonnas tegid Moore jt. (2001).