Das Problem „Erz-Nebengestein“ erläutert an ausgewählten Beispielen im Experiment

Abstract

Pronounced correlations exist between many ores and the rock types in which they occur. For instance, iron-nickel-copper sulfide ores are almost exclusively located in mafic rocks, such as norites and molybdenum sulfide deposits and vein-type lead-zinc sulfide deposits occur in silicic rocks, such as granites and monzonites. Experimental investigations of pertinent systems containing sulfide as well as silicate components have demonstrated the presence of wide fields of liquid immiscibility. The solubilities of sulfides in liquid silicates are low (<1000 ppm) even at low oxygen fugacities and diminish further with increase in f₀₂. Addition of sulfur to homogeneous “noritic-type” liquid which contains small amounts of nickel and copper produces a sulfide-oxide liquid which coexists with the silicate liquid. The silicate liquid buffers the composition of the sulfide-oxide liquid. The latter crystallizes on cooling to a mixture of magnetite and a (Fe, Ni, Cu)_1−x S solid solution wich in turn decomposes to the pyrrhotite, chalcopyrite, pentlandite assemblages characteristic of Sudbury-type deposits. Liquid immiscibility fields containing coexisting silicate and sulfide-oxide liquids exist also in systems containing granitic or monzonitic as well as the sulfide components. Reactions between sulfur vapor and silicate minerals produce sulfides and oxides commonly observed in metamorphosed rocks.

Zusammenfassung

Ausgeprägte Wechselbeziehungen existieren zwischen zahlreichen Erzen und den sie umhüllenden Gesteinen. Zum Beispiel sind sulfidische Eisen-Nickel-Kupfeterze fast ausschließlich an basische Gesteine gebunden, wie Norite, während Molybdänsulfidlagerstätten, oder auch Blei-Zink-Vererzungen, in sauren Gesteinen, etwa Graniten und Monzoniten, anzutreffen sind. Experimentelle Untersuchungen an entsprechenden silikatisch-sulfidischen Stoff-systemen zeigen in augenfälliger Weise eine weitgehende Unmischbarkeit im Schmelzfluß. Die Löslichkeit von Sulfiden in Silikatschmelzen ist gering selbst bei niedriger Sauerstoffugazität und nimmt mit steigender f₀₂ noch weiter ab. Zufuhr von Schwefel zu einer homogenen Schmelze noritischer Zusammensetzung, mit kleinen Nickel- und Kupfergehalten, führt zur Bildung einer sulfidisch-oxidischen Schmelze, die mit der Silikatschmelze koexistiert. Die Silikatschmelze puffert die Zusammensetzung der sulfidisch-oxidischen Schmelze, welche bei der Abkühlung zu einem Gemisch aus Magnetit und monosulfidischen Mischkristallen, (Fe, Ni, Cu) _1−x S, kristallisiert. Bei weiterer Temperaturerniedrigung zerfällt die Mischkristallphase zu Pyrrhotin, Kupferkies und Pentlandit, gemäß der charakteristischen Erzparagenese vom Typus Sudbury. Bereiche von miteinander unmischbaren Schmelzen existieren auch in Systemen, welche granitische oder monzonitische und auch sulfidische Komponenten beinhalten. Reaktionen zwischen Schwefeldampf und silikatischen Mineralien führen zur Bildung von Sulfiden und Oxiden, welche gewöhnlich in metamorphen Gesteinen zu beobachten sind.