Kalkosiitin alkuperä määriteltynä kuparin Isotooppiarvoilla

Abstrakti

kalkosiitin alkuperää selvitetään vertaamalla tämän mineraalin kuparin isotooppiarvoja supergeenin rikastuksesta, sedimenttikuparin/punapohjan pitoisuuksista ja korkean lämpötilan hypogeenin mineralisaatiosta eri puolilla maailmaa. Kirjallisuudesta ja tässä esitetyistä tiedoista käy ilmi, että korkean lämpötilan mineralisaatiosta peräisin olevalla kalkosiitilla on tiukin arvojoukko verrattuna sedimenttikuparin/punapohjan ja supergeenin rikastukseen . Vaikka menetelmissä olevat virheet ovat päällekkäisiä, suuri osa tiedoista on eri arvoissa, joiden perusteella voidaan erottaa alueet <-1 sedimenttikuparin/punakerroksen osalta, välillä ja korkean lämpötilan hypogeenin osalta ja >+1 supergeenin rikastuksessa kalkosiitin osalta. Sedimenttikuparin/punakerroksen ja supergeenin rikastuskalkosiitin kuparin isotooppiarvot johtuvat kuparin liukenemiseen ja kuljetukseen liittyvistä redox-reaktioista, kun taas hypogeenimineraalien kuparin isotooppiarvojen tiukempi vaihteluväli liittyy tasapainotiloissa aktiivisiin prosesseihin.

1. Kalkosiitti

Kalkosiitti on taloudellisesti tärkeä kuparin mineraali. Mineraalin alkuperän selvittämiseen on käytetty kristallografisia, hivenaine -, mineraalikokoonpano-ja teksturaalisia havaintoja ja mittauksia . Chalcosiitin syntyyn liittyvät mallit vaihtelevat huomattavasti, ja olosuhteet vaihtelevat korkeimman lämpötilan hydrotermisistä järjestelmistä ympäristön lämpötilan säänkestäviin ratkaisuihin, eikä mitään yksittäistä mallia voida käyttää rajoittamaan sitä, miten kaikki tämän mineraalin esiintymät muodostuvat.

jotta voitaisiin ymmärtää, miten kalkosiitti muodostuu ja mitkä geologiset prosessit johtavat sen pitoisuuteen, tässä tutkimuksessa analysoidaan kuparin isotooppiarvoja kirjallisuudesta ja tässä esitetyistä uusista tiedoista. Tietojen avulla voidaan erottaa erityyppisiä mineraaliesiintymiä, jotka liittyvät viime kädessä geologisiin prosesseihin, jotka johtavat tämän taloudellisesti tärkeän mineraalin syntymiseen.

2. Tarkasteltavat ja analysoidut Kalkosiittityypit

kalkosiitin synty voidaan luokitella kolmeen yleiseen malliin: (1) hypogeenihypotermaaliset malmit, jotka saostuvat hydrotermisistä nesteistä (>150°C), (2) punasänky-ja kerrostumamalmit, jotka saostuvat nesteistä, jotka kiertävät sedimenttialtaiden läpi lämpötilassa <150°C, ja (3) supergeenirikastusmalmit, jotka saostuvat matalan ja ympäristön lämpötilan hapettavista nesteistä lähellä pintaa.

kalkosiitin kupari-isotooppikoostumus näissä esiintymissä vaihtelee useista tekijöistä johtuen. Yleensä useimpien kupariesiintymien ensisijainen lähde on suuri magmaattinen kiviaines, jonka isotooppikoostumus on suunnilleen (missä). Dominoivan magmaattisen lähtöaineen CU: n isotooppikoostumuksen suhteellisen pienet vaihtelut vaikuttavat kuitenkin mahdollisiin CU: n arvoihin Malmi-liuoksessa ja siihen liittyvässä kalkosiitissa. Vielä tärkeämpää on, että alkuperäiseen isotooppikoostumukseen voi vaikuttaa fraktiointi Cu: n huuhtoutumisen aikana lähteestä sekä sekundaarisen kalkosiitin saostumisen aikana. Fraktioinnin luonne riippuu spesifisistä liuotus-ja saostumisprosesseista (esim.liimaus kiinteässä tai liuoksessa) sekä fysikaalisista ja kemiallisista olosuhteista (esim. lämpötila, redox), jolloin redox-prosessit johtavat voimakkaampiin sidosympäristöihin 65cu: lle hapettuneissa tuotteissa ja 63Cu: lle pelkistetyissä tuotteissa. Lisäksi fraktiointiin vaikuttavat kuparin louhinnan laajuus lähteestä ja malminmuodostusprosesseissa uudelleensyntyvä kuparin osuus. Jos 100% Cu: sta uutetaan ja saostetaan, todisteita fraktioinnista ei säily. Jos kemiallinen siirto on kuitenkin epätäydellinen, eri faasilla (primäärimineraali, liuos ja sekundäärimineraali) voi olla erilaisia isotooppikoostumuksia fraktioasteen perusteella.

Hypogeenivetytermisiin malmeihin liittyvä Kalkosiitin kupari on peräisin magmaattisesta hydrotermisestä nesteestä tai sitä uutetaan maalaiskivistä korkeissa lämpötiloissa. Lisäksi laajat tutkimukset osoittivat, että hypogeenin hydrotermiset kuparimineraalit, kuten kalkopyriitti ja borniitti, eivät fraktioidu merkittävästi (>±1) . Vastaavasti näistä korkean lämpötilan nesteistä saostuneen kalkosiitin ei odoteta sisältävän kuparia, joka on läpikäynyt merkittävän kuparin isotooppierotuksen. Tämä tutkimus sisältää 18 kalkosiittinäytettä kolmesta hypogeeniesiintymästä (Taulukko 1), mukaan lukien arkkityyppinen esimerkki Hypogeenikalkosiitista Buttessa, Montanassa .

talletus kalkosiitin Tyyppi tietolähde
Butte, Montana Hypogene Mathur ym. 2009, Wall et al. 2011
Canarico, Peru Hypogeeni Mathur ym. 2010
Rippoldsau, Saksa Hypogeeni Markl et al. 2006
Coates Lake, Kanada Sedimentary Cu This document
Coppermine, Kanada Sedimentary Cu This document
Dikulushi, Kongon demokraattinen tasavalta Sedimentary Cu Haest et al. 2009
Kupferschiefer, Saksa Sedimentary Cu Asael et al. 2009
Cu, Michigan Sedimentary Cu This document, Larson et al. 2003, Mathur ym. 2014
Timna, Israel Sedimentary Cu Asael ym. 2007, Asael ym. 2009, Asael ym. 2012
Udokan, Venäjä sedimentaatio Cu tämä asiakirja
Bayugo, Filippiinit Supergene Braxton et al. 2012
Chuquicamata, Chile Supergene Mathur et al. 2009
Collahuasi, Chile Supergene Mathur et al. 2009
El Salvador, Chile Supergene Mathur et al. 2009
Inca de Oro, Chile Supergene Mathur et al. 2014
Pcd: t, Iran Supergene Mirenjad et al. 2010, Asadi ym. 2012
Morenci, Arizona Supergene Mathur et al. 2010
Ray, Arizona Supergene Mathur ym. 2010, Larson ym. 2003
Silver Bell, Arizona Supergene Mathur et al. 2010
Spence, Chile Supergene Palacios et al. 2010
Taulukko 1
Yhteenveto analysoiduista talletuksista ja tiedonlähteistä.

toisin kuin hypogeenikalkosiitti, punapenkki-ja stratiformityyppeihin liittyvä kupari on peräisin hiekkakivien ja liuskekivien huuhtoutumisesta alhaisissa lämpötiloissa jäännösliuskeen avulla. Lähdekivet sisältävät 2+ Cu: ta, joka sijaitsee detritaalisissa mafisissa mineraaleissa tai imeytyy Fe-hydroksideihin, jotka muodostuvat sään ja diageneesin tuotteina. Redox-siirtymän uskotaan tapahtuvan kuparin kuljetuksen aikana näissä formationaalisissa vesissä, koska kuparin alkutila säässä lähtöaineessa on Cu2+, mutta kupari mobilisoituu Cu+ – tilassa cucl0: na tai vastaavana vesipitoisena lajina . Näin ollen kuparin mobilisoimiseen sedimenttiesiintymiin vaadittavassa reaktiossa pelkistetään kuparia, minkä odotetaan aiheuttavan 63cu: ta suosivan isotooppierottelun olettaen, että kuparin uuttaminen lähtöaineesta oli epätäydellistä. Liuennut kupari pysyy muuttumattomana, kunnes se kohtaa orgaanista materiaalia tai muita pelkistimiä sedimentissä, jossa CU1+ on kiintynyt sulfidilla tai reaktiolla olemassa olevan pyriitin kanssa .

tässä tarkastellaan kuutta paikkaa, joissa kalkosiittia esiintyy ”sedimenttikupariesiintymissä” (yhteensä 161 näytettä) (Taulukko 1). Kirjallisuuslähteitä, jotka kertoivat kalkosiitin olevan kuparin isotooppianalyysien päävaihe, käytettiin yhdessä Coates Laken, kuparikaivoksen, Michiganin ja Udokanin uusien tietojen kanssa. Tiedot Kupferschiefer, Michigan, ja Coates Lake tarjoavat klassisia esimerkkejä sedimenttikupari talletukset yhdessä prospect, Coppermine . Tiedot kustakin näistä talletuksista on koottu taulukkoon 2.

näyte vaihe vaihe (mailia kohti)
1 Udaja, Venäjä cc
2 Udaja, Venäjä cc
3 Udaja, Venäjä cc-bn
4 Udaja, Venäjä bn-cc
5 Udaja, Venäjä bn-cc
6 Udokan, Venäjä cc-bn
7 Udokan, Venäjä cc
8 Udokan, Venäjä cc
9 Udokan, Venäjä cc
10 Udokan, Venäjä cc
11 Udokan, Venäjä cc
12 Udokan, Venäjä cc
13 Udokan, Venäjä cc
14 Udokan, Venäjä cc
15 Udokan, Venäjä cc
16 Udokan, Venäjä cc
17 Udokan, Venäjä cc
18 Udokan, Venäjä cc
19 Udokan, Venäjä cc
20 Udokta, Venäjä cc
21 Udokta, Venäjä cc
22 Udokta, Venäjä cc
23 Udokta, Venäjä cc
24 Udokta, Venäjä cc
9098 Coates Lake, Kanada cc
9110 Coates Lake, Kanada cc
9430 Coates Lake, Kanada cc
NWT 743 B1 / 5 Coates Lake, Kanada cc
JP77 7X1 2122 R2 #42 Coates Lake, Kanada cc 0.08
jp77 36984-4 3381.5 #38 Coates Lake, Kanada cc
NWT JP77 74121225 #45 R8 Coates Lake, Kanada cc
JP77 COATES 36984-1 1638 #36 Coates Lake, Kanada cc
NWT 7371 Coates Lake, Kanada cc
NWT 7Y3 B1 / 11 Coates Lake, Kanada cc
NWT JP77 644 3379 #39 Coates Lake, Kanada cc
JP77 781 422 #43 R4 Coates Lake, Kanada cc
9097 cc Coates Lake, Kanada cc
7371 Coates Lake, Kanada cc
#41 Coates Lake, Kanada cc
45 r8 Coates Lake, Kanada cc
43 r4 Coates Lake, Kanada cc
7352 Coates Lake, Kanada cc
7358 Coates Lake, Kanada cc
#38 Coates Lake, Kanada cc
NWT 7356 Coates Lake, Kanada cc
NWT 7361A Coates Lake, Kanada cc
JP77 36984.2 2289 #37 Coates Lake, Canada cc
NWT 9410 Coates Lake, Canada cc
9410 Coates Lake, Canada cc
NWT KQ 74-11964 Coates Lake, Canada cc
CM32619 Baltic Mine, Michigan, USA cc
CM32620 Baltic Mine, Michigan, USA cc
CM32621 Baltic Mine, Michigan, USA cc
CM32622 Baltic Mine, Michigan, USA cc
jk 10 h12 Coppermine, Canada cc
cool rock Coppermine, Canada cc
ly 03 h16 Coppermine, Canada cc
dn 04 Coppermine, Canada cc
nr 02 Coppermine, Kanada cc
h13 Coppermine, Kanada cc
dt 02 h8 Coppermine, Kanada cc
rd 04 Coppermine, Kanada cc
rd 04-2 Coppermine, Kanada cc
h23 Coppermine, Kanada cc
TT 02 h3 Coppermine, Kanada cc
ly03 Coppermine, Kanada cc
h16 Coppermine, Kanada cc
jk01 Coppermine, Kanada cc
Taulukko 2
kuparin isotooppitiedot sedimenttikuparityyppisistä kerrostumista, joissa cc tarkoittaa kalkosiittia ja joissakin näytteissä on havaittu jälkiä BN (borniitti).

supergeeni-tyypin kalkosiitin kupari saadaan hapettamalla Cu-sulfidia sisältäviä kiviä tai malmeja (esim. kalkopyriittikufes2). Hapettunut kupari kuljetetaan alaspäin kohti pohjavettä, jossa se uudelleensytytetään . Porfyyrikupariesiintymien pinnan lähellä olevat hapettumisvyöhykkeet ovat klassinen esimerkki tästä prosessista. Yleensä huuhtoutuneeseen korkkiin jää jonkin verran Cu: ta. Tämä epätäydellinen hapetusreaktio johtaa kuparin fraktioimiseen rapautuneen profiilin läpi. Kuparin pelkistysreaktio vedenpohjassa, jossa esiintyy tuoreita metallipintoja pyriittiä ja muita sulfideja, johtaa pelkistyneen kuparin saostumiseen. Koska veden pinnan pH on kohonnut ja kupari poistuu tehokkaasti saostamalla sulfidimineraaleihin, suurimman osan kuparista arvellaan talteen otettavan oksidatiivisista liuoksista . Myöhäisvaiheen covelliitti (CuS) seuraa normaalisti supergeenistä kalkosiittia, mikä osoittaa edelleen reaktion pelkistävän luonteen. Koska pelkistys pohjavedessä on periaatteessa valmis, kalkosiitissa säilyvä fraktiointi supergeenirikastuksesta johtuu hapetusvaiheen sääoloista, joten sen odotetaan suosivan 65Cu: ta. Edellisten supergeenirikastuskerrosten jatkuva uudelleen työstäminen kohonneen ja eroosion vuoksi on mallinnettu havainnollistamaan sitä, miten suuremmat fraktiointiasteet kehittyisivät.

tarkastelussa on yhteensä 182 näytettä 10 paikkakunnalta (Taulukko 1). Mukaan otettiin kaikki seuraavista lähteistä saadut tiedot, joissa kalkosiitti oli lueteltu analysoitavana vaiheena . Morencin, Rayn, Chuquicamatan ja Spencen tiedot antavat tyyppiesimerkkejä supergeenirikastumisesta klassisissa porfyyrikupariesiintymissä.

3. Kuparin isotooppien käyttäytyminen ja ennustetut erot Redox-reaktioissa

vaikka monet reaktiot voivat johtaa muutokseen kuparin isotooppiarvoissa, redox-reaktioiden on dokumentoitu tuottavan merkittävimmät muutokset; redox-reaktiot, jotka johtavat hapettuneeseen kupariin, suosivat 65cu-isotooppia, kun taas reaktiot, jotka johtavat pelkistyneeseen kupariin, suosivat 63cu-isotooppia, koska kunkin isotoopin sidosympäristöt ovat voimakkaampia . Kokeelliset ja empiiriset tiedot tukevat kuparin isotooppien fraktioinnin suuruutta ja suuntaa redox-reaktioiden aikana .

oksidatiivisissa reaktioissa kuparisulfidin rapautumista supergeenien rikastusympäristöissä on tutkittu erittäin yksityiskohtaisesti. Liuokset, jotka huuhtovat kuparia hapettumisen aikana kuparisulfidimineraalista rikastuvat 65cu-isotoopissa vahvemman sidosympäristön ansiosta . Vaikka rikastusaste (fraktiointikerroin) on erilainen eri kuparisulfideille (kalkopyriitti, kalkosiitti, borniitti ja enargiitti), kussakin tapauksessa reaktioissa syntyy kuparikuparia (Cu+2) liuoksessa, jossa on aina lähtömineraalia suurempi. Ilmiötä on jäljitetty luonnon vesiliuoksissa, kuten joissa, järvissä, pohjavedessä ja merivedessä .

pelkistysreaktioita kuparilla ei ole tutkittu yhtä perusteellisesti. Hapettuneista liuoksista kuparia pelkistävät laboratoriokokeet ovat johtaneet saostuneisiin kiintoaineisiin, joiden arvot ovat lähtöaineliuoksia alhaisemmat . Kuparin isotooppien mallinnus sedimenttikupariesiintymissä Asael et al. osoitti, että kuparin vähentäminen liuoksen siirron aikana suosisi kevyempää kuparin isotooppia. Saatavilla olevien tietojen mukaan pelkistysreaktiot siis suosivat kevyempää kuparin isotooppia ja pelkistystuotteiden arvot ovat lähtöaineita alhaisemmat. Lisäksi nykyiset mallit kuparin käyttäytymisestä redox-reaktioiden aikana ennustaisivat, että supergeenirikastumisen kuparin mineralisaatio liittyisi korkeampiin kuparin isotooppiarvoihin kuin sedimenttisten kupariesiintymien.

4. Cu-Isotooppitietojen menetelmät

esitetään yhteensä 68 uutta cu-isotooppimittausta kalkosiitista. Kalkosiittinäytteet poimittiin käsin suonista tai disseminaatioista. Röntgendiffraktiotekniikoita käytettiin mineraalilajien tunnistamiseen ja nämä menetelmät kuvataan Mathur et al. (2005). Noin 30-40 milligrammaa jauhemaista kalkosiittia liuotettiin 15 ml: n Teflonpurkkeihin, jotka sisälsivät 4 ml kuumennettua aqua regiaa 12 tunnin ajan. Täydellinen hajoaminen varmistui silmämääräisesti. Liuokset kuivattiin ja kupari erotettiin Mathur et al: n kuvaamalla ioninvaihtokromatografialla. (2009).

Isotooppimittauksia tehtiin ICP-MS-multikollektoreilla Arizonan yliopistossa ja Pennsylvanian osavaltionyliopistossa. Liuosten pitoisuudeksi mitattiin 100 ppb, ja massan vinouma korjattiin standardinäytteen ja standardin mukaisella haarukoinnilla NIST 976-standardin avulla. Instrumentoinnin asetukset ja ajo-olosuhteet on kuvattu yksityiskohtaisesti Mathur et al. (2005). Virheet esitettyjen analyysien ovat ja ja virhelaskenta on kuvattu Mathur et al. (2005). Sisäiset sentin standardit mitattiin molemmissa paikoissa analyyttisten istuntojen aikana ja 1838 sentin (, ).

5. Tiedot ja niiden vaikutukset

kuvan 1 histogrammi vertaa 361 kalkosiittinäytteen kuparin isotooppiarvojen jakautumista kolmesta erillisestä muodostumisympäristöstä: supergeenirikastus (182 näytettä), sedimenttikupariesiintymät (161 näytettä) ja hypogeenimalmit (18 näytettä). Jokaisessa datumissa on virhe, jonka suuruus on ±0,1, ja tiedot binoidaan 0,5: n välein. Kaikkia tässä ilmoitettuja tietoja verrattiin NIST 976-standardiin, jossa massahaitaa säädeltiin standardinmukaisella haarukoinnilla.

Kuva 1
Histogrammi juoni yhdistettynä Sarjakuva malli kupari isotooppiarvot kalkosiitti muodostettu kolmessa eri ympäristöissä. Supergeniryhmästä saadut tiedot osoittavat suurimman levinneisyysalueen ja ovat päällekkäisiä kahden muun esiintymistyypin välillä.

supergeenisen rikastuskalkosiitin keskiarvot ja 1-sigma-vaihtelut ovat , sedimenttikuparikalkosiitin ovat () ja hypogeenikalkosiitin on (). Vaikka kolmen populaation välillä on huomattavia päällekkäisyyksiä heikosti fraktioidulla alueella, 64% sedimenttikuparimittauksista on alle ja 65% supergeenirikastuksen kalkosiitista on arvoltaan yli + 1. Tällä tavalla kuvatut tiedot osoittavat, että kalkosiitin kupari-isotooppikoostumus voi liittyä esiintymätyyppeihin, joiden arvot eivät todennäköisesti liity sedimenttikupariesiintymiin, kun taas arvot ovat suuremmat kuin mitä todennäköisimmin muodostuvat supergeeniprosesseissa. Kuparin isotooppikoostumusten vaihtelujen tarkentamiseksi kahden geneettisesti erillisen, alemman lämpötilan esiintymän välillä esitetään kaaviossa 2 esiintymäkohtainen vertailu, jossa 1σ-vaihtelut lasketaan kaikkien esitettyjen tietojen keskihajonnoilla. On merkittävää, että esiintymät ovat vain vähän päällekkäisiä ja sijaitsevat täysin edellä esitettyjen vaihteluvälien sisällä. Huolimatta siitä, että alueen rajat ovat likimääräisiä ja että mikään raja-arvoista ei määrittele jyrkkää jakoa, tämä lähestymistapa tarjoaa tilastollisesti pätevän keinon erottaa kalkosiitti sedimentti-ja supergeeniprosesseista kuparin isotooppikoostumuksen perusteella.

kuva 2
tiettyjen esiintymätyyppien keskiarvo-ja 1σ-virhekäyrä, jossa verrataan supergeeniä ja sedimenttikalkosiittia esitettyjen tietojen perusteella.

huomaa, että supergeenin rikastusesiintymiin liittyvä vaihtelu on huomattavasti suurempi kuin muissa mineralisaation ympäristöissä ja lähes kaksinkertainen sedimenttikupariesiintymiin verrattuna. Tämä todennäköisesti kuvastaa sitä, että nämä supergeenijärjestelmät ovat edelleen aktiivisia, kun kuparin mobilisaatio ja migraatio jatkuu ja siihen liittyy kuparin isotooppikoostumusten kehittyminen; toisin sanoen aktiivinen supergeeni rikastushuopa jatkaa säätä ja menettää 65cu hapettumisen aikana, mikä on ilmeistä Morencissa, jossa rikastushuovan yläosa sisältää kalkosiittia, jolla on matalammat kuparin isotooppiarvot kuin syvemmillä tasoilla .

on mielenkiintoista huomata, että korkean lämpötilan hypogeenikalkosiitin alue on suoraan päällekkäinen alueen kanssa, joka on dokumentoitu muissa kuparipitoisissa sulfidimineraaleissa (borniitti, kalkopyriitti) korkean lämpötilan hypogeenin mineralisaatiosta, kuten Wall et al. (2011) ja Saunders ym. (2015). Korkean lämpötilan hypogeenikalkosiitin isotooppikoostumuksen päällekkäisyys korkean lämpötilan hypogeenikalkopyriitin ja borniitin isotooppikoostumuksen kanssa viittaa siihen, että prosessit, jotka johtavat kuparin isotooppivaihteluihin korkeassa lämpötilassa, ovat suurin piirtein samanlaisia riippumatta syntyneestä kuparin mineraalikokoonpanosta. Useat tutkimukset viittaavat siihen, että kuparin isotooppiarvojen vaihteluväli voi liittyä pH: n tai Eh: n muutoksiin tai CU: n jakautumiseen neste-ja höyryfaasien välillä hydrotermisen liuoksen jäähtyessä. Korkean lämpötilan tapahtumien ylitulostaminen voi johtaa suurempaan fraktiointiin; yhdessäkään näytteessä ei ole petrografista näyttöä. Lisää kokeellista työtä tarvitaan ratkaisemaan roolit eri mekanismeja, jotka johtavat näihin pieniin mutta mitattavissa kupari isotooppien vaihtelut ja päättää, onko ne vaihtelevat järjestelmällisesti koko talletuksen ehdottama Mathur et al. (2012)ja Li et al. .

6. Kuparin kuljetus ja Kalkosiitin saostaminen alemman lämpötilan liuoksissa

tarkasteltavana oleviin Hydrotermisiin järjestelmiin liittyy metallin siirtyminen lämpötilassa <150°C suolaveden, diageneettisten ja meteoristen nesteiden seoksissa, jotka liittyvät tyypillisiin sedimenttikuparin ja supergeenin rikastusprosesseihin . Reaktiokinetiikan ja havaittujen mineraalikokoonpanojen tasapainon geokemiallinen mallinnus paransi huomattavasti ymmärrystämme siitä, miten ja miksi metallit liikkuvat näissä ympäristöissä. Yleensä nämä tutkimukset tunnistavat kuparin siirron ja saostumisen valvonnan näissä järjestelmissä monimutkaisiksi ja vaikuttavat moniin toisiinsa liittyviin muuttujiin, kuten pH, Eh, suolapitoisuus, lämpötila, liuoksen bulkkikemia ja saostuksen aloittavan substraatin bulkkikemia . Yhdessä näiden malmien ja isäntäkivien isotooppitutkimusten kanssa voidaan tunnistaa reaktion lähteet ja reitit.

kalkosiitin sisältämän kuparin (Cu2S), joka on peräisin supergeenirikastumisesta ja sedimenttikupariesiintymistä, oletetaan mobilisoituvan ja kulkeutuvan kahdella eri redox-reaktiolla. Supergeenirikastuksessa kuparia hapetetaan jo olemassa olevista kuparimineraaleista, jotka altistuvat meteorinesteille kohoamisen ja eroosion aikana. Nämä nesteet ovat dominoivan voimakkaasti happamia johtuen Cu-sulfidien mukana tulevan pyriitin hapettumisesta. Happo mahdollistaa Cu2+: n kuljetuksen. Koska kaikki tutkitut esiintymät ovat vielä kehittymässä, reaktio ei ole valmistunut ja osa Cu: sta jää huuhtoutuneelle vyöhykkeelle. Kuparin lähde on siis hyvin ymmärretty.

sen sijaan sedimenttikupariesiintymien kuparilähteistä kiistellään paljon . On kuitenkin sovittu, että todennäköinen metallin lähde adsorboituu Fe-oksideihin Hiekkakivissä 2+ Cu. Seuraavat kaksi reaktiota (Davies, 1978) kuvaavat, miten kupari tarttuu Fe-oksidipintojen kohteiden adsorptioon (KS. (1)) ja miten se kuljetetaan (KS. (2)) adsorptiopaikoilta:missä on FE-oksidin tai muiden mineraalien pinta kuparin isotooppien fraktioinnin osalta, on tärkeää huomata, että kupari kuljetetaan kahdessa eri redox-tilassa. Näihin lähes neutraaleihin liuoksiin Cu2+ liukenee, ja kuljetus tapahtuu CuCl0 – tai siihen liittyvinä kompleksi-ioneina . Vaikka monia erilaisia kuparimolekyylejä todennäköisesti muodostuu yhdessä karbonaattien, sulfaattien ja orgaanisten ligandien kanssa, kahden redox-reaktion isotooppien proportionaatiopotentiaali ja osittaisen uuttamisen todennäköisyys ohjaavat kuparin isotooppien mitattuja vaihteluita. Kuten kuvioista 1 ja 2 ilmenee, supergeenin rikastaminen kalkosiitti säilyttää raskaamman kuparin isotooppiarvon, joka todennäköisimmin edustaa hapettuneen kuparin kuljetusta ja konsentraatiota supergeenissä. Sen sijaan pelkistysreaktioissa, jotka johtivat kuparin kuljetukseen sedimenttikuparissa, syntyi kalkosiittia, jolla on huomattavasti pienemmät kuparin isotooppiarvot.

tässä esitetyt tiedot osoittavat, että kuparin kuljetukseen liittyvät redox-reaktiot ovat ensisijainen keino, jolla kupari fraktioituu matalissa lämpötiloissa. Laskeumapaikalla saostumisprosesseilla näyttää olevan vähäinen vaikutus isotooppien erilaistumisasteeseen fraktioimalla. Supergeenin rikastuksessa kupariesiintymissä hapettunut kuparimolekyyli pelkistyy kalkosiitin muodostumisen aikana, kun hapettuneet vedet vuorovaikuttavat pohjaveden ja hypogeenisulfidimineraalien kanssa. Tämä pelkistysprosessi on erittäin tehokas kuparin poistamisessa liuoksesta, ja liuenneen kuparin tulosten pääosin täydellinen saostuminen pyyhkii redox-fraktioinnin ennätyksen tässä prosessissa. Sedimenttikupariesiintymissä kupari, joka kuljetetaan cucl-kompleksien kautta (kuten ja ei muuta redox-tilaa saostuessaan. Näin ollen saostumisen aikana tapahtuvasta elektroninsiirrosta johtuvaa fraktioitumista ei uskota tapahtuvan sedimenttisessä kuparikalkosiitissa.

7. Päätelmät

huolimatta niiden järjestelmien kemiallisesta monimutkaisuudesta, joista kalkosiittia tuotetaan, kuparin isotooppiarvot kalkosiitissa tarjoavat keinon erottaa kolme tärkeintä kalkosiittilähdettä: (1) arvot, jotka ovat pienempiä kuin mitä todennäköisimmin liittyy sedimenttikupariesiintymiin; (2) arvot, jotka ovat suurempia kuin mitä todennäköisimmin liittyvät supergeenirikastumiseen; ja (3) tiiviisti ryhmittyneet populaatiot, joiden arvo on 0.0 on yhdenmukaisin hypogeenimalmien kanssa. Näitä selviä arvojen vaihteluita kalkosiitissa säätelevät pääasiassa redox-reaktiot alhaisessa lämpötilassa ja tasapainotyyppiset reaktiot korkeissa lämpötiloissa. Siksi kuparin isotooppiarvot kalkosiitissa voivat antaa oivalluksia kalkosiitin synnystä ja niiden avulla voidaan kehittää parempia mineralisaatiomalleja.

eturistiriidat

kirjoittajat ilmoittavat, ettei heillä ole eturistiriitoja.

kiitokset

kirjoittajat haluavat kiittää J. Ruizia ja M. Baker University of Arizona access ja instrumentointi setup ISOPROBE ja M. Gonzalez Pennsylvania State University käyttöön Neptune.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.