Espressione di superficie dei sistemi minerali

I depositi minerali non vengono distribuiti casualmente sulla superficie terrestre, sono concentrati da specifici processi geologici che lasciano tracce fisiche distinte. Queste espressioni superficiali, che vanno dai cambiamenti di colore sottili nel suolo alle forme terrestri drammatiche, sono gli strumenti principali utilizzati dai geologi per identificare le aree prospettiche per l'esplorazione.

Le caratteristiche fisiche associate ai giacimenti minerali possono essere classificate in tre gruppi di grandi dimensioni: forme di terra e impostazioni strutturali, alterazioni alogeniche e anomalie geochimiche, e specifiche occorrenze minerali che sono visibili alla superficie.

Le forme di terra e le impostazioni strutturali

Arc vulcanici e Calderas

Gli archi vulcanici correlati alla sottoduzione sono tra le più produttive ambientazioni per i depositi minerali sulla Terra. Le Ande del Sud America, l'arco del Pacifico del Sud-Ovest, e la Cordillera del Nord America ospitano vaste quantità di rame, oro, argento e molibdeno. Le caratteristiche fisiche che caratterizzano queste impostazioni includono stratovolcanoes, caldera collassata e un'ampia alterazione idrotermica che può essere vista da immagini satellitari.

I complessi di Caldera, in particolare, sono associati ad alcuni dei più grandi depositi minerali conosciuti. Il crollo di una caldera vulcanica crea un sistema di frattura ad anello che funge da condotto per i liquidi mineralizzanti. L'espressione fisica di una caldera mineralizzata spesso include una depressione topografica circolare, un difetto concentrico e zone di alterazione intensa che il tempo variamente rispetto alle rocce circostanti.

Zone di guasto e Pipe di Breccia

Le zone di guasto sono controlli fondamentali sulla posizione di molti depositi minerali, che forniscono percorsi permeabili per fluidi idrotermali e creano spazio per precipitazioni minerali. Le caratteristiche fisiche di una zona di guasto mineralizzata includono slickenlines, fall gouge e frammenti di roccia allevati cementati da minerali.

I tubi Breccia sono una caratteristica speciale che si forma quando i fluidi sotto la roccia di frattura ad alta pressione e poi depositano immediatamente minerali negli spazi aperti. Questi tubi spesso appaiono come zone verticali circolari o ellittiche in superficie, con la roccia circostante che mostra poco a nessun alterazione.

Cartelle e Trappole Stratigrafiche

I depositi minerali ospitati dal sedimento, compresi quelli contenenti piombo, zinco, rame e uranio, sono spesso controllati da strutture pieghevoli. Le pieghe anticlinali creano trappole dove i fluidi mineralizzanti possono accumularsi e precipitare. L'espressione fisica di questi depositi comprende creste allungate e valli che riflettono la geometria della piega sottostante. In molti casi, la cresta di un'anticline è erosa, esponendo l'orizzonte ad alta forma minerale resistente.

Il rapporto tra piegatura e mineralizzazione è particolarmente ben documentato nella valle del Mississippi-Tipo (MVT) depositi di piombo-inc negli Stati Uniti centrali e depositi di Kupferschiefer dell'Europa centrale. Questi depositi sono caratterizzati da corpi minerali stratiformi che seguono i contorni dell'antica topografia del fondo marino, creando distinti modelli lineari che possono essere mappati in superficie.

Zone di Alterazione e la loro espressione fisica

L'alterazione idrotermale cambia la mineralogia, la chimica e le proprietà fisiche delle rocce ospitanti, che spesso producono colori caratteristici, texture e modelli atmosferici che sono visibili in superficie.

Cambiamenti di colore come Guide di Esplorazione

La caratteristica fisica più immediatamente evidente di alterazione è il cambiamento di colore. Diversi assemblaggi minerali di alterazione producono colori distinti che possono essere visti in outcrops, suolo e anche modelli di vegetazione.

I gossans — i berretti atmosferici e ricchi di ferro di depositi di solfuro — vanno a colori dal rosso profondo al giallo al marrone, a seconda dei minerali di ossido di ferro presenti. La consistenza di un gossan può anche essere diagnostica: le texture cellulari o boxwork indicano l'ex presenza di minerali solfidi che sono stati ora ossidati e allontanati.

Testure e durezza Rock

L'alterazione idrotermale cambia spesso le proprietà fisiche della roccia. La silice - l'introduzione della silice - rende le rocce più dure e più resistenti all'erosione, spesso formando creste e scogliere. Al contrario, alterazione argillica, che produce minerali di argilla, indebolisce le rocce e le rende più sensibili all'erosione, creando depressioni e valli. Il contrasto tra zone silicizzate resistenti e zone facilmente esposte argillo-fonica può produrre sorprendenti immagini topografiche che sono visibili.

In depositi di rame porfido, la suddivisione è concentrica e prevedibile. Il nucleo del sistema è tipicamente quarzo-ricco e potassio-feldspato-stabile, sfumando verso l'esterno attraverso il filo (sericite-clorito), argillico, e zone propilitiche. Ogni zona ha una chiara espressione fisica che può essere mappata nel campo.

Profili di meteorologia e berretti

Le caratteristiche fisiche di un deposito minerale in superficie dipendono fortemente dal clima e dalla profondità delle intemperie. Nelle regioni tropicali e subtropicali, si sviluppano profili di meteorologia profonda, e l'espressione superficiale di un deposito può essere completamente diversa dalla sua controparte non bagnata a profondità. I caps leccati formano quando l'acido generato dall'ossidazione di solfati percola verso il basso, dissolvendo gli elementi mobili e lasciando dietro un residuo di elementi di silicio immobile come il ferro.

La struttura di un cappuccio leached è particolarmente informativa. Strutture di boxwork — reti di piastre intersecanti o barre di ossido di ferro — conservano le forme di minerali solfati originali. La dimensione e la forma della scatola possono indicare quali solfuri erano presenti. Ad esempio, boxwork cubici in genere indica pirite, mentre boxwork triangolare o esagonale può indicare le caratteristiche di chalcopyrite o di nascite.

Escursioni minerali e superfici

Sistemi di vena e Stockworks

Le vene al quarzo, le vene carbonate e le venaglie solfuro sono tra le caratteristiche fisiche più dirette dei depositi minerali. Le vene individuali possono spaziare dai ripieni di millimetro-tessuto ai corpi di quarzo di massa, decine di metri di larghezza. L'orientamento, la densità e la mineralogia dei sistemi di vena forniscono indizi sui controlli strutturali sulla mineralizzazione e sul numero di eventi mineralizzazione.

Le zone di lavoro di stoccaggio — reti di vene intersecanti — indicano elevata permeabilità e molteplici episodi di fratturazione e deposizione minerale. Queste zone spesso formano alti topografici a causa della silicenziazione, e si attraggono con una superficie irregolare distintiva che riflette la rete delle vene. In molti depositi di porfido, la zona di stoccaggio è l'ostia primaria, e la sua espressione superficiale è caratterizzata da abbondanti venaglie di quarzo con minerali sulfidi lungo i loro margini.

Depositi e caratteristiche alluvionali

Le temperature fisiche e l'erosione liberano i minerali dalle loro rocce di origine, e questi minerali vengono trasportati e concentrati dall'acqua, dal vento o dalla gravità. I depositi di placer — concentrazioni di minerali pesanti e durevoli nei sedimenti di torrenti — sono tra i depositi minerali più accessibili da riconoscere. Le caratteristiche fisiche di un deposito di placer includono ghiaia ordinata, concentrati minerali pesanti (sabbia nera), e caratteristiche forme di terra come barre di punti, depositi di canale.

I placer d'oro sono stati coniati per migliaia di anni, e la loro espressione superficiale è ben compresa. Il "colore" d'oro in una pentola è inconfondibile, ma altri minerali formano anche placer: cassiterite (tin), ilmenite e rutile (titanium), zircon e diamanti. I placer di diamanti in Africa meridionale e Sud America sono associati a specifiche terrazze ghiaia che possono essere rintracciati attraverso i treni di origine kimberlite.

Depositi di Evaporite e Crosta Saline

I minerali di evaporite, tra cui l'alito, il gesso, l'anidrita, il potassio e i borati, formano in ambienti aridi dove l'evaporazione supera le precipitazioni. Le caratteristiche fisiche dei depositi di evaporite sono distintive: croste di sale bianche o colorate, fessure di desiccation poligonali, e sequenze sedimentarie stratiche che mostrano modelli ciclici di precipitazioni minerali.

L'espressione superficiale di un deposito evaporite comprende croste efflorescenti, poligoni di sale e caratteristiche dissoluzione come i buchi di lavandino e la topografia carsica. I minerali stessi hanno abitudini caratteristiche: l'alito forma cristalli cubici, il gesso forma cristalli prismatici o gemellati, e i borati spesso formano aggregati fibrosi o acicolari.

Espressioni geofisiche e geochimiche

Anomalie magnetiche e gravitazionali

Molti depositi minerali hanno proprietà fisiche che differiscono significativamente dalle loro rocce ospitanti, e queste differenze possono essere rilevate da indagini geofisiche. Le anomalie magnetiche sono causate da variazioni nella concentrazione di minerali magnetici — principalmente magnetite e pirrotite.

Le anomalie della gravità riflettono variazioni nella densità della roccia. I depositi di solfuro massiccio sono tipicamente più densi delle rocce ospitanti, producendo anomalie di gravità positive. Al contrario, i depositi di evaporite e le zone a clima profondo possono produrre anomalie di gravità negative a causa della densità inferiore. La combinazione dei dati magnetici e di gravità è abitualmente utilizzata per identificare i depositi minerali sepolti che non hanno alcuna espressione superficiale.

Firme radiometriche

I depositi di uranio e torio producono firme radiometriche distintive che possono essere rilevate con spettrometri a raggi gamma a base di aria o terra. L'espressione fisica della mineralizzazione radioattiva in superficie comprende rocce alterate con elevato contenuto di uranio, minerali di uranio secondario come carnotite (giallo di destra) e uraninite (nero), e anomalie geochimiche distintive nel suolo e nell'acqua.

La regione del Colorado Plateau degli Stati Uniti ospita estesi depositi di uranio-vanadio che sono stati scoperti attraverso sondaggi radiometrici. Questi depositi sono associati a sistemi arrotolati con sabbiatura che producono caratteristici fronti rossi con minerali vanadio e uranio sul lato ridotto. L'espressione superficiale di questi depositi comprende pietre arenaria sbiancate, ossidate e minerali secondari di uranio in outcrops e suoli.

Schemi regionali a Globali

Cinture minerali e Province metallurgiche

I depositi minerali non sono distribuiti uniformemente; sono raggruppati in cinture e province che riflettono la storia tettonica e magmatica di una regione. Le caratteristiche fisiche di queste cinture includono array lineari di vulcani, sistemi di guasto e complessi intrusivi che possono essere tracciati per centinaia o migliaia di chilometri. Le Ande Centrali del Perù e del Cile ospitano la più grande concentrazione di depositi di rame porfido, e l'espressione fisica di questa cintura

Il concetto di province metalliche — regioni con un assemblaggio caratteristico di tipi di deposito minerale — è fondamentale per l'esplorazione di destinazione. Le caratteristiche fisiche che definiscono una provincia includono la sua regolazione tettonica magnetica, età, tipi di roccia e storia strutturale. Ad esempio, le cinture arcaiche di pietra verde del Canada, Australia, e l'Africa meridionale ospitano depositi d'oro orogeno, depositi vulcanici di solfato massiccio, e depositi di nichelfidi associati a komatiite.

Indicatore Minerali e Treni di dispersione

I minerali indicatori — resistenti, minerali pesanti che sono caratteristici di tipi specifici di deposito — sono utilizzati ampiamente in esplorazione. Per l'esplorazione di diamanti, i minerali indicatori includono ghiera pirope, cromo diopside, ilmenite e olivina forsteritica. Questi minerali sopravvivono alle intemperie e al trasporto e possono essere identificati con i sedimenti gciali.

Le caratteristiche fisiche dei treni di dispersione includono modelli a valle o a valle in abbondanza, dimensione e forma minerale. I minerali più vicini alla fonte sono più grandi e più angolari, mentre quelli più lontani sono più piccoli e più arrotondate. L'associazione per l'esplorazione minerale] fornisce standard e protocolli per il campionamento minerale indicatore e l'interpretazione nei programmi di esplorazione.

Riconoscimento pratico del campo

Riconoscere le caratteristiche fisiche associate ai depositi minerali richiede un'osservazione sistematica e una conoscenza dei processi geologici. I geologi di esplorazione di maggior successo integrano più linee di prove, tra cui forme terrestri, texture rocciose, colori, eventi minerali e anomalie geofisiche.

Le tecniche di campo per l'identificazione delle caratteristiche fisiche legate al minerale includono la mappatura geologica, il campionamento del suolo, il campionamento dei sedimenti del flusso, le indagini geofisiche e la pitting o il trenching per esporre le rocce. Il telerilevamento — utilizzando immagini satellitari e sondaggi aerei — è diventato sempre più importante per identificare le zone di alterazione e le caratteristiche strutturali su grandi aree.

Comprendere le caratteristiche fisiche associate ai depositi minerali non è solo essenziale per la geologia economica ma contribuisce anche alla nostra comprensione più ampia dell'evoluzione geologica terrestre, che riporta il movimento dei fluidi, la storia termica della crosta e i processi tettonici che hanno plasmato il nostro pianeta oltre miliardi di anni.