Georisorse Metalliche

SEDEX.

Dal basso verso l’alto si ha:

- rocce sedimentarie pre-

giacimento

- Feeder pipe

- sottili strati di minerali

idrotermali in rocce

sedimentarie post-giacimento

- Vent complex

- facies sedimentaria-

idrotermale

- facies sedimentaria distale

- zona di alterazione

idrotermale in rocce

sedimentarie post-giacimento

- rocce sedimentarie post

giacimento 50

Feeder Pipe

La feeder pipe è la zona di reazione tra i fluidi idrotermali in risalita ed i sedimenti del basamento.

Le sue caratteristiche (natura, estensione dell’alterazione idrotermale e della mineralizzazione)

dipende dalla mineralogia e dalle proprietà delle litologie del basamento, dalla temperatura e

composizione dei fluidi idrotermali e dalla pressione idrostatica. I sedimenti carbonatici e/o

silicoclastici incassanti all’interno della feeder pipe sono comunemente alterati, brecciati e contenenti

vene.

La feeder zone (zona di alimentazione) si trova in una zona di faglie sinsedimentarie testimoniato dalla

presenza di brecce che indica l’attivazione delle faglie prima, durante e dopo la formazione dei solfuri

Zone di alterazione

Le zone di alterazione sono generalmente meno sviluppate rispetto ai VMS perché il vetro vulcanico

(presente in abbondanza nei pillow lavas) è più reattivo dei sedimenti e questi ultimi sono spesso poco

permeabili. Queste zone hanno in genere bassi contenuti in solfuri ma minerali come pirite, pirrotina,

galena, sfalerite e calcopirite sono in alcuni casi presenti in concentrazioni economiche.

Vent Complex

Il vent complex è la zona economicamente importante dei SEDEX ed è la zona di interazione tra i fluidi

idrotermali in risalita ed i sedimenti. È molto eterogeneo e generalmente composto da zone massive e

da vene irregolari o dispersione di solfuri, carbonati e silicati (quarzo principalmente). La paragenesi è

caratterizzata da: pirite (dominante), pirrotina, galena, sfalerite, carbonati di Fe, dolomite, quarzo e

tormalina e da minori quantitativi di muscovite, clorite, calcopirite. Si trova generalmente discordante

con le facies sedimentarie idrotermali adiacenti.

Il processo dominante all’interno del vent complex è la reazione dei fluidi idrotermali in risalita coi

sedimenti idrotermali ed incassanti, che porta alla risistemazione dei minerali sedimentario di bassa

temperatura.

Il digramma a lato mostra il rapporto tra la

temperatura e la salinità dei fluidi

idrotermali. Si distinguono quattro aree

principali:

- un’area di alta temperatura (400°C) e bassa

salinità, corrispondente ai depositi VMS;

- l’area Tom & Jason corrisponde ad un tipico

giacimento SEDEX (in Canada), i fluidi hanno

temperatura tra i 200-250°C e salinità del 10-

12%;

- l’area Silvermines (in Irlanda) è

caratterizzata da fluidi aventi temperatura

relativamente bassa (150-200°C) e salinità

variabile (12-24%);

- l’area MVT corrisponde a giacimenti messi in posto da fluidi ad alta salinità e bassa temperatura

(100-150°C) {questi fluidi non formano giacimenti tipo SEDEX, ma altri tipi di giaicmenti}.

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Lo stesso diagramma può essere utilizzato

per stimare la profondità minima alla quale

avviene l’ebollizione dei fluidi (per evitare

l’ebollizione dei fluidi c’è bisogno di una

pressione che contrasti le alte temperature).

L’ebollizione dei fluidi comporta la

precipitazione di alcuni elementi che

formeranno poi i depositi.

Tom & Jason, ad esempio, ha bisogno di una

profondità di 200-250m. Caratteristiche principali di alcuni SEDEX.

I depositi della tabella sopra sono legati a situazioni di graben, bacino tettonicamente instabile e

rottura/fagliamento del basamento con assottigliamento della crosta. Sono tutti grandi giacimenti in

cui prevale Zn, Pb e Ag (quando è presente il rame significa che sono interessate anche le rocce

vulcaniche). 52

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Nella mappa (pagina precedente) sono rappresentati i principali giacimenti (distribuzione ed età).

I depositi SHMS sono insolitamente grandi e di tenore molto alto. La natura polimetallica e le

significative quantità di Ag sono ulteriori caratteristiche per l’esplorazione. Lo svantaggio è che la

mineralizzazione è sempre a granulometria molto fine e richiede fresatura fine e sofisticati (e costosi)

processi di lavorazione metallurgici. Principali depositi SHMS

Distribuzione temporale dei SEDEX e velocità di formazione

I primi SEDEX appaiono circa 2.5 Ga fa, all’inizio del Proterozoico, e iniziarono a diventare rari dopo il

Carobonifero inferiore (320 Ma), mentre I VMS occupano un tempo geologico molto maggiore.

È interessante notare come la velocità di formazione di un SEDEX in termini di tonnellate, era molto

maggiore rispetto a quella di un deposito VMS.

La distribuzione temporale di un SEDEX, sia essa in termini di numeri di depositi che di tonnellaggio, è

una diretta conseguenza delle condizioni necessarie alla loro formazione.

La formazione di un SEDEX richiede:

- un bacino sedimentario e la generazione di fluidi idrotermali metalliferi (controllati da

fattori tettonici);

- fissaggio e preservazione dei metalli trasposrtati come solfuri sul fondale oceanico

(controllati dalla natura e dalle condizioni dell’ambiente sedimentario).

L’assenza di SEDEX archeani è probabilmente dovuta all’effetto limitante degli alti contenuti di ferro

ridotto sull’attività dello zolfo ridotto negli oceani anossici. In tali condizioni i metalli nei fluidi

idrotermali, che erano immessi nella colonna d’acqua, venivano dispersi a causa della mancanza di

zolfo ridotto che li facesse precipitare. Le acque di fondo anossiche giocavano anche un ruolo

importante nel prevenire la distruzione dei solfuri dall’ossidazione.

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Per i SEDEX fanerozoici è stata suggerita una relazione diretta tra i periodi di formazione e gli eventi

anossici oceanici.

I SEDEX si sono formati all’interno di ambienti epicontinentali sviluppatisi come i margini continentali

Atlantici, o all’interno di bacini di rift continentali abortiti.

Ad esempio, molti SEDEX Devoniano-Carboniferi sono associati ai rift continentali della Pangea (come

mostrato sotto).

I depositi proterozoici, invece, sono più comunemente associati a rift abortiti.

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Modello della struttura di un bacino ospitante un SEDEX.

Ambiente relativamente chiuso, presenza di evaporiti (fonte di zolfo), situzioni anossiche (temporanee

o perenni), circolazione di fluido idrotermale contenente metalli. Questo tipo di ambiente porta alla

precipitazione dei solfuri all’interno dei sedimenti.

Vi sono due tipologie di SEDEX:

1. SEDEX prossimali al vent complex

2. SEDEX distali

Il primo tipo è vicino alla zona del vent complex (zona di

emissione dei fluidi), si forma dal pennacchio idrotermale

galleggiante, è caratterizzato da un sistema di black

smokers, una feeder zone ed alterazione idrotermale

della roccia incassante (esempi: Sullivan, Rammelsberg).

56 Il secondo tipo è distale (lontano dal vent

complex) si forma sempre dal pennacchio

idrotermale che deposita il proprio carico in

zone morfologicamente depresse creando

una condizione di brine-pool. È caratterizzato

da scarsa alterazione.

Rammelsberg e Meggen

Rammelsberg e Meggen erano i due più grossi depositi polimetallici tipo SEDEX in Germania, e

probabilmente anche dell’intera Europa Occidentale. Questi due depositi sono stati sfruttati sin da

epoche molto antiche (ad esempio Rammelsberg dal 968 a.C. fino alla fine del XX secolo). Si sono

formati in un bacino estensionale, formatosi oltre la zona di subduzione che stava unendo la

Gondwana e il supercontinente americano nella Pangea. Tale evento portò alla chiusura del bacino

Renoercinico nel Paleozoico.

L’evoluzione del bacino può essere sintetizzata in tre situazioni principali:

Fase dell’evoluzione del Periodo Litologie e spessori

bacino

Rifting iniziale e rapida Devoniano Inferiore Spesse sequenze di sedimenti

subsidenza grossolani e rocce vulcaniche

acide depositate nelle scarpate

di faglia e rapidamente subdotte

Avvallamento del rift Devoniano Medio-Superiore Decremento delle subsidenza

che porta al riempimento del

bacino di peliti e di spesse

sequenze silicoclastiche

Compressione del bacino Carbonifero Inferiore Rapida sedimentazione di

spesse sequenze flyschoidi e

grovacche derivate

dall’erosione dell’orogene

ercinico che andava

sollevandosi a sud del bacino

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Tipica sequenza stratigrafica dei due bacini:

- rocce clastiche

- scisti

- depositi a solfuri

- vulcaniti (che hanno fornito il

rame)

- mineralizzazione SEDEX (Maggen

e Rammelsberg)

Entrambi i depositi sono ospitati in rocce depositate durante la fase di avvallamento del bacino,

seguente alla fase iniziale di rifting del Devoniano inferiore. Le principali faglie dell’area erano molto

attive durante questa fase e sono state fondamentali nel determinare la morfologia complessiva del

bacino. L’attività delle faglie è testimoniata dalle rapide variazioni di facies e di spessori.

Trovandosi in una zona di distensione crostale, l’attività vulcanica era molto presente ed ha fornito

l’energia per la formazione dei fluidi idrotermali che hanno creato le mineralizzazioni a Pb-Zn-Cu.

Studi sulle inclusioni fluide hanno dimostrato che questi fluidi avevano una temperatura di 200-300°C

ed una salinità pari all’8-10%NaCl.

L’assetto geologico attuale del deposito di Rammelsberg illustra molto chiaramente gli effetti della

deformazione Ercinica.

Ci sono tre importanti giacimenti:

1. il Vecchio Giacimento (il più grande)

2. il Nuovo Giacimento

3. il Giacimento Grigio ricco in barite

Questi si presentano in tre differenti orizzonti stratigrafici:

1. il Nuovo Giacimento copre tutto

2. il Vecchio giacimento è limitato all’orizzonte inferiore

3. la barite si presenta in lenti di solfuri, anche se sembra essere più abbondante lungo i margini.

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La mineralizzazione di queste lenti è rigorosamente stratiforme, sebbene i contatti con le rocce

incassanti sono tettonizzati.

Le lenti hanno una lunghezza di 600m e 8m (per il Giacimento Nuovo) e 12m (per i Giacimento

Vecchio) di spessore.

Il Giacimento Grigio è stratigraficamente sovrapposto alle lenti di solfuri; è spesso 6m ed è

interdigitato lateralmente con gli scisti. 59

Sotto il deposito Rammelsberg è di notevole importanza una zona costituita da scisti, pirite e silice che

definisce una zona di stockwork, chiamata “Kniest”. Gli effetti dell’alterazione della roccia incassante

sono evidenziat