Golden State Quicksilver: l'origen de l'Hg de sílice-carbonat a Califòrnia

La imatge popular de la mineria a Califòrnia és probablement la febre de l'or situada entre els contraforts de Sierra Nevada, però les muntanyes de la serralada costanera de Califòrnia també acullen el seu propi cinturó de mineralització metàl·lica. Escampats al llarg d'aquesta serralada, des de Santa Bàrbara fins al llac Clear, hi ha dipòsits de mercuri associats a roca serpentinita que ha estat alterada hidrotermalment a 'carbonat de sílice'. Aquests dipòsits de mercuri són els responsables de la major part de la producció de mercuri de Califòrnia. Potser el més conegut és Nou Almaden , situat prop de San José, que va produir més d'un milió de flascons de mercuri i va ser el districte de mercuri més important dels Estats Units (Bailey et al. 1973). Gran part del mercuri utilitzat en la fusió durant la febre de l'or de Califòrnia prové de New Almaden (Bailey 1964). El mapa següent mostra les ubicacions d'alguns dels districtes de mercuri de carbonat de sílice més importants a Califòrnia.
Alguns jaciments de mercuri de carbonat de sílice importants de Califòrnia
Els dipòsits de mercuri de carbonat de sílice m'han interessat des que em vaig traslladar de nou a la zona de la badia de San Francisco, en part perquè són el tipus de dipòsit de metall hidrotermal més abundant aquí. L'altra raó és que la seva geologia és intrigant. Aquests dipòsits semblen ser relativament joves i molts es troben al llarg de la mateixa família de falles responsables de gran part de l'activitat sísmica de Califòrnia. S'han classificat com un tipus diferent de dipòsit de mercuri dels dipòsits de mercuri de les 'aigües termals' que aparentment estan més estesos per l'oest dels Estats Units (Rytuba 1992). No sembla que hi hagi una explicació definitiva de com es van formar els dipòsits de mercuri de carbonat de sílice, especialment pel que fa a la font de l'aigua que va dipositar el mercuri. L'objectiu d'aquest article és presentar al lector els dipòsits de mercuri de carbonat de sílice i discutir com es poden haver format.



Rytuba i Kleinkopf (1995) defineixen els dipòsits de mercuri de carbonat de sílice com 'venes i vetes que contenen cinabri i cossos de reemplaçament massius de cinabri desenvolupats dins d'una serpentina que s'altera hidrotermalment en un conjunt de carbonat de sílice'.

A Califòrnia, aquests dipòsits de mercuri es troben a les roques de Coast Range que representen una antiga zona de subducció. Les roques inclouen el complex franciscà, l'ofiolita de la serralada de la costa i la seqüència de la Gran Vall. Totes elles van ser posteriorment disseccionades per falles transformades del sistema de San Andreas i intrusionades i cobertes parcialment per roques volcàniques d'edat terciària (Smith 2010).

Fa aproximadament 25-29 milions d'anys, la cresta Pacífic-Farallon, un centre d'extensió, va contactar amb la rasa nord-americana, una zona de subducció. Aquest va ser l'inici del sistema de falla de transformació de San Andreas. El límit nord de la falla de San Andreas és la Triple Cruïlla de Mendocino; aquí és on la falla de San Andreas es troba amb la falla de Mendocino i la zona de subducció de Cascadia. La Triple Cruïlla de Mendocino va emigrar cap al nord-oest a mesura que el sistema de falla de San Andreas es va allargar i va substituir la subducció, deixant al seu pas un 'buit litosfèric... que es pensava omplir pel flux astenosfèric'. (Liu et al. 2012) Aquest aflorament de material del mantell és el que se suposa que va ser el responsable del vulcanisme terciari a les serralades costaneres.

La serpentinita, la roca de l'estat de Califòrnia, és comuna a les serralades costaneres i sovint s'associa amb zones de falla. En determinades zones, la serpentinita s'ha alterat hidrotermalment a 'carbonat de sílice'; aquesta alteració és aparentment causada per fluids rics en gasos, inclòs el diòxid de carboni. L'alteració del carbonat de sílice sembla progressar des d'una etapa anterior d'alteració del carbonat fins a la silicificació posterior. Això pot ser el responsable de la zonació observada habitualment en què un nucli ric en sílice està envoltat per una zona rica en carbonats (Barnes et al. 1973b; Peabody i Einaudi 1992). En alguns casos, el carbonat de sílice més silicificat es torna més ricament mineralitzat amb mercuri, possiblement perquè és fràgil i forma fractures obertes més fàcilment (Ciancenelli 1981). La mineralització de mercuri pot ser una part d'un procés d'alteració de carbonat de sílice més llarg. Les textures de serpentinita sovint es conserven fins a cert punt. Per a descripcions detallades de la roca de carbonat de sílice, vegeu Bailey (1964) i Peabody i Einaudi (1992).

Els dipòsits de mercuri de carbonat de sílice són característicament mancats d'altres mineralitzacions metàl·liques. L'antimoni, en forma d'estibnite, de vegades és present. Alguns dels dipòsits de mercuri de carbonat de sílice a les serralades costaneres de Califòrnia estan associats amb dipòsits epitèrmics d'or i plata, però aquests exemples semblen estar restringits a zones amb roca volcànica; les possibles raons per això es discuteixen a continuació. El principal mineral de mercuri en els dipòsits de mercuri de carbonat de sílice és el sulfur vermell brillant, el cinabri; el metacinabri i el mercuri natiu són sovint presents i de vegades són abundants. El cinabri es troba en diverses textures a la roca de carbonat de sílice, per exemple:

Veins . El cinabri (amb quars) omple les fractures de la roca carbonatada. cinabri

Mina de contacte, zona de Castle Rock Springs, districte miner de West Mayacmas, Sonoma Co., Califòrnia, EUA

Breccia . El cinabri, amb quars, forma la matriu d'una bretxa de fragments de roca de carbonat de sílice. cinabri

Culver-Baer Mine, North Fork Little Sulphur Creek, Cloverdale, West Mayacmas Mining District, Sonoma Co., Califòrnia, EUA

Substitució . Pel que sembla, el mineral més ric extret a New Almaden es va formar a través d'una substitució química de roca de carbonat de sílice per cinabri (Bailey 1964).

El cinabri també es troba en altres tipus de roques, però normalment hi ha carbonat de sílice a prop. Exemples d'aquestes altres roques hostes inclouen sílex a la Mina Cloverdale al comtat de Sonoma, esquist a la mina de Sant Joan al comtat de Solano, i andesita al Helen meva al comtat de Lake. La fotografia següent és cinabri en el que sembla ser pissarra alterada de la mina Red Rock al comtat de Santa Barbara: cinabri

Red Rock Mine, Cachuma Village, Cachuma Mining District, San Rafael Mountains, Santa Barbara Co., Califòrnia, EUA

Els hidrocarburs solen estar presents, de vegades en grans quantitats, i van des de buques d'ompliment de petroli líquid en venes de quars fins a cristalls grocs d'idrialita (Peabody i Einaudi 1992).



Les textures suggereixen baixa temperatura i poca profunditat de formació

Els dipòsits de mercuri de sílice-carbonat tenen característiques que suggereixen que es van formar a poca profunditat i temperatures relativament baixes, i es podrien classificar com a 'epitèrmics'. (vegeu Lindgren 1913) Aquestes característiques inclouen la presència de fases de sílice a baixa temperatura, com ara la calcedònia i l'òpal, i textures de vetes que mostren evidències d'ompliment d'espais oberts. Les fotografies següents són de venes amb bandes de dos dipòsits de mercuri de carbonat de sílice; aquesta textura indica que les venes es van formar com a farciments a l'espai obert: Vena amb bandes

Mina de contacte, zona de Castle Rock Springs, districte miner de West Mayacmas, Sonoma Co., Califòrnia, EUA Vena amb bandes

New Almaden Mining District, Santa Cruz Mountains, Santa Clara Co., Califòrnia, EUA

En comparació amb els dipòsits de mercuri de les 'aigües termals', els dipòsits de mercuri de carbonat de sílice semblen estendre's a majors profunditats. Per exemple, el dipòsit de New Almaden es va extreure des de la superfície fins a una profunditat de 2.000 peus. A la mina de mercuri de Manhattan (un dipòsit tipus 'aigua termal'), que està associat al dipòsit d'or-plata de McLaughlin, la mineralització de mercuri es va limitar en gran mesura a la manta de sinterització propera a la superfície. Moiseyev (1971) va proposar que un gradient tèrmic més baix podria explicar una major continuïtat de la mineralització a la profunditat. Un baix gradient tèrmic en un dipòsit de mercuri de carbonat de sílice podria resultar del dipòsit que es forma a una distància més gran de la font de calor, potser en combinació amb una canalització eficient dels fluids hidrotermals a través d'un conducte impermeable com la serpentinita. En canvi, un dipòsit de mercuri associat a l'activitat volcànica propera (com potser va ser el cas del dipòsit de Manhattan/McLaughlin) pot estar restringit a poca profunditat perquè els fluids estaven massa calents per dipositar cinabri per sota d'aquesta zona.

Falles d'angle alt

Fa temps que s'ha reconegut que els dipòsits de mercuri de carbonat de sílice s'associen amb falles d'angle alt que ara se sap que formen part del sistema de San Andreas (vegeu, per exemple, Bailey 1946). Moltes d'aquestes falles es van originar com a falles d'empenta durant el règim de subducció anterior i després es van reactivar com a falles de lliscament. Un exemple d'una falla amb aquest tipus d'història complexa és la falla de Mercuryville, sobre la qual el Culver-Baer Es localitza el dipòsit de mercuri de carbonat de sílice (McLaughlin 1981). L'associació de la mineralització de mercuri amb la serpentinita s'explica pel fet que aquesta roca està localitzada en aquestes zones de falla. A més, la serpentinita probablement va proporcionar un conducte efectiu per al flux de fluids mineralitzants (vegeu més avall).

Antiguitat dels dipòsits

La datació potassi-argó (K-Ar) s'utilitza àmpliament per datar minerals que contenen potassi a les roques volcàniques i les venes hidrotermals. Per exemple, l'adulària és un mineral de ganga comú a les venes epitèrmiques d'or-plata, i es pot analitzar per obtenir una estimació de l'edat del sistema hidrotermal que va produir la vena. Es podria datar una roca volcànica, fixant una edat màxima per a una vena hidrotermal que la talla.

La serpentinita alterada amb carbonat de sílice i les venes associades a la mineralització de mercuri en aquests dipòsits aparentment no tenen adulària identificable, la qual cosa significa que s'han d'utilitzar mètodes de datació menys directes. A més, les roques volcàniques sovint no estan clarament associades amb dipòsits de mercuri de carbonat de sílice (Moiseyev 1971). No obstant això, hi ha diversos exemples de dipòsits de mercuri de carbonat de sílice de la serra costa de Califòrnia amb dades que es poden utilitzar per establir restriccions a les seves edats. Vaig ser selectiu perquè només vaig triar exemples en què la mineralització de mercuri de carbonat de sílice no estava aparentment associada amb la mineralització de metalls preciosos. Això es deu al fet que hi ha algunes evidències que els dipòsits epitèrmics d'or-plata associats poden sobreimprimir una mineralització de mercuri de carbonat de sílice anterior (Rytuba 1995); exemples possibles de dipòsits amb aquestes relacions inclouen el McLaughlin mina d'or (Tosdal et al. 1993) i la Qui sap volcànic field (Drinkwater et al. 1992). Dues consideracions importants pel que fa a la datació de dipòsits de mercuri de carbonat de sílice són: 1. Una hipòtesi clau és que només hi va haver un esdeveniment de mineralització de mercuri en aquests dipòsits, i 2. La mineralització de mercuri és el que s'està datant en la majoria d'aquests exemples; l'alteració del carbonat de sílice podria ser una fase diferent.

Mina Oceànica , Comtat de San Luis Obispo: Miocè o posterior. El cinabri es troba en una pedra sorrenca amb una edat estimada del Miocè (Holmes 1965). El cinabri també es troba a la roca de sílice-carbonat.

Nou Almaden , Comtat de Santa Clara: Miocè-Pleistocè. Edat màxima basada en la mineralització de mercuri i les vetes dolomitiques de la roca volcànica propera (Miocè). Edat mínima basada en el cinabri en un dipòsit de rierol (pliocè-pleistocè primerenc) (Bailey 1964).

Els Guèisers (Dipòsits de mercuri de carbonat de sílice als marges del camp geotèrmic): 2,05-0,5 Ma. Edat màxima basada en andesita mineralitzada amb cinabri (edat mitjana = 2,05 Ma) al Helen Mina ; El carbonat de sílice mineralitzat amb cinabri també està present en aquest lloc (Donnelly-Nolan et al. 1981). L'edat mínima es basa en la presència de llambordes de carbonat de sílice que contenen cinabri en un dipòsit al·luvial amb una edat estimada de 0,5 Ma (E.J. Helley, a Rytuba, Donnelly-Nolan i McLaughlin 1993).

Mineralogia

Les característiques mineralògiques dels dipòsits de mercuri de carbonat de sílice inclouen el mercuri com a metall primari i una gran quantitat d'hidrocarburs. Cal tenir en compte que tant el mercuri com els hidrocarburs es poden transportar en un gas. Moiseyev (1971) va atribuir el domini del mercuri i la manca d'enriquiment d'altres metalls en els dipòsits de mercuri a la 'volatilitat inusual d'aquest metall'. Sovint es determina que el carboni de les vetes carbonatades i les diferents fases d'hidrocarburs que es troben en aquests dipòsits provenen d'una font orgànica, probablement una roca sedimentària rica en orgànica. Aquests sediments podrien haver subministrat tant el mercuri com el carboni, tot i que Smith (2010) no va ser capaç d'utilitzar isòtops de mercuri per determinar la roca font d'aquest element (Moiseyev 1971; Peabody i Einaudi 1992).

Temperatura dels sistemes hidrotermals

Hi ha pocs estudis sobre les temperatures de formació dels sistemes de mercuri de carbonat de sílice. Peabody i Einaudi (1992) informen de temperatures mínimes de atrapament d'inclusions d'hidrocarburs que oscil·len entre els 90 i els 185 °C (la majoria entre 130 i 145 °C) en material de veta del Mina Culver-Baer . D.H. Sorg i J.M. Donnelly van trobar proves, en forma d'inclusions de fluids i d'hidrocarburs líquids, de temperatures inferiors a 120 ° Celsius en dipòsits de mercuri al camp geotèrmic dels Geysers; probablement eren del tipus de carbonat de sílice (United States Geological Survey 1978).



Les limitacions d'edat disponibles i l'associació observada amb falles d'angle alt suggereixen que els dipòsits de mercuri de carbonat de sílice a les serralades costaneres de Califòrnia es van formar, al Miocè i en èpoques posteriors, per fluids tèrmics que van ser canalitzats pel sistema de falla de San Andreas. El vulcanisme terciari a les serralades costaneres de Califòrnia també està relacionat amb el sistema de falla de San Andreas i mostra una joventut cap al nord. Aquest vulcanisme, que es creu que està relacionat amb el pas de la Triple Cruïlla de Mendocino, podria haver tingut un paper en la mineralització de mercuri de carbonat de sílice, tot i que aquests dipòsits sovint no tenen cap connexió aparent amb el vulcanisme (McLaughlin et al. 1996; Moiseyev 1971). ).

Ara revisaré diversos models de formació de dipòsits de mercuri de carbonat de sílice i més endavant parlaré de l'activitat primaveral actual que pot representar anàlegs actuals d'aquests dipòsits.



Nombrosos autors han discutit la geologia del mercuri de carbonat de sílice, encara que no sempre els reconeixen com un tipus diferent de dipòsit de mercuri. S'han proposat models de diferents detalls per a la seva gènesi (per exemple, Dunning et al. 2005, Peabody i Einaudi 1992, Pickthorn 1993, Rytuba 1995, Rytuba i Kleinkopf 1995, Smith 2010 i Studemeister 1984).

La majoria d'aquests models impliquen un fluid ric en gasos que conté mercuri i hidrocarburs que s'eleven a través de falles d'angle alt. Normalment es considera que el mercuri i els hidrocarburs han estat volatilitzats a partir de roques sedimentàries profundes, com el complex franciscà. Es creu que aquests fluids inclouen aigua connata i/o metamòrfica. Moiseyev (1971), Rytuba i Kelinkopf (1995) i Studemeister (1984) reconeixen la importància potencial que la serpentinita fràgil serveixi com a conducte per al flux dels fluids mineralitzants a través de la roca sedimentària menys permeable. Els fluids van alterar la serpentinita a roca de sílice-carbonat i van dipositar mercuri. Cap d'aquests models implica fases separades de carbonat de sílice i de mercuri. Els models es diferencien en la importància del magmatisme i la font de l'aigua i la calor.

Primer, una paraula sobre l'aigua. Les quatre classes principals d'aigües subterrànies són meteòrics, magmàtics, connats i metamòrfics (American Society of Civil Engineers 1996). L'aigua meteorològica és d'origen superficial. L'aigua magmàtica es deriva del refredament dels cossos magmàtics. L'aigua connata és una antiga aigua de mar que va quedar atrapada en sediments marins i posteriorment expulsada, per pressió o altres mitjans. L'aigua metamòrfica es genera a través de les transformacions que experimenten els minerals a mesura que s'enterren progressivament i s'escalfen; aquestes reaccions 'produeixen volums substancials d'aigua metamòrfica a l'escorça mitjana i inferior'. (Robb 2005) Sembla que les roques sedimentàries relacionades amb la subducció de les serralades costaneres de Califòrnia podrien haver subministrat fluids connats i/o metamòrfics per a la formació de dipòsits de mercuri de carbonat de sílice.

Ara resumiré els punts clau dels models; els models s'enumeren per ordre decreixent d'importància atribuïda al magmatisme:

Rytuba (1995) i Rytuba i Kleinkopf (1995):
*El magmatisme profund (resultat del pas de la Triple Cruïlla de Mendocino) volatilitza el carboni i el mercuri de la roca sedimentària i alimenta el sistema hidrotermal.
*Els líquids estan relacionats.
*Els dipòsits de mercuri de sílice-carbonat són succeïts pel vulcanisme poc profund i, finalment, per altres sistemes hidrotermals (com els dipòsits epitèrmics d'or-plata).

Dunning et al. (2005):
*Centrat a la mina Clear Creek (districte de New Idria, comtat de San Benito, Califòrnia).
*La font de calor era l'activitat volcànica.
*Els fluids podrien haver estat connats o metamòrfics.

Smith (2010):
*Els fluids eren mescles d'aigua connata i meteòrica, i tenien una temperatura de 50-150° Celsius.
*Dipòsits epitèrmics d'or-plata a les serralades de la costa, com ara el dipòsit de McLaughlin, formats a partir de fluids connats més concentrats i de temperatura més alta.

Peabody i Einaudi (1992):
*Ha estudiat el Culver-Baer dipòsit de mercuri de carbonat de sílice, que és la base del seu model.
*A la profunditat, la roca sedimentària escalfada experimenta reaccions metamòrfiques, alliberant fluids (metamòrfics i/o connats) i gasos, inclosos els hidrocarburs.
*Font de calor no especificada (podria estar relacionada amb el magmatisme o la subducció).
*La fase gasosa (component crític d'aquest model) elimina i concentra el mercuri de la roca sedimentària, i puja, deixant finalment els fluids enrere.
*Els gasos arriben a la superfície i es barregen amb les aigües subterrànies. Aquesta barreja de fluids i gasos altera la serpentina a roca de sílice-carbonat i diposita mercuri i hidrocarburs.
*Com a prova de la importància de la fase gasosa intermèdia, Peabody i Einaudi citen el fet que el mercuri i els hidrocarburs són essencialment els únics components introduïts a la roca mineralitzada; tots dos es transporten efectivament en un gas. Per exemple, els hidrocarburs i el mercuri estan presents al vapor del camp geotèrmic Geysers (Fruchter i Ludwick 1977 i Moore et al. 2001).

Moiseev (1971):
*Va centrar part del seu treball en els dipòsits de mercuri de la serralada costanera de Califòrnia, la majoria dels quals són del tipus de carbonat de sílice (tot i que no va distingir entre diferents 'tipus' de dipòsits de mercuri).
*Va reconèixer la manca d'una relació aparent forta entre els dipòsits de mercuri i el vulcanisme i va proposar que el mercuri podria haver estat derivat de roques sedimentàries.
*Les intrusions cenozoiques van proporcionar la calor necessària per a la volatilització del mercuri i conduir el fluid hidrotermal.
*Com a suport a la importància del magmatisme, va assenyalar que tant l'activitat volcànica com els dipòsits de mercuri estan absents a les serralades costaneres al nord de Clear Lake, Califòrnia.

Studemeister (1984):
*Els fluids eren connats i/o metamòrfics; 'expulsat dels sediments mesozoics' com a resultat tant del metamorfisme prograd com de l'activitat intrusiva del Cenozoic.
*Concentració preferent de mercuri (amb poca mineralització metàl·lica) explicada pel fluid de baixa salinitat i el transport del mercuri en fase de vapor.

Pickthorn (1993):
*La roca subduïda pateix un metamorfisme prograd, produint aigua (metamòrfica?) i volàtils.
*Els passos de la Triple Junction de Mendocino, canvien de compressió a fallades transformades i dilatacions, produeixen l'alliberament tectònic dels fluids al llarg de les falles.
*El model no es basa en el magmatisme; Pickthorn rebutja la importància del magmatisme, assenyalant l'escassetat aparent d'activitat volcànica a parts de les serralades costaneres amb abundants dipòsits de mercuri de carbonat de sílice.

Curiosament, Pickthorn també va proposar que les venes d'or mesotèrmiques (potser similars a les dels contraforts de Sierra Nevada) poguessin estar sota els dipòsits de mercuri de carbonat de sílice. Va especular que el districte d'or de Los Burros (comtat de Monterey) podria ser un exemple rar d'aquesta mineralització d'or més profunda a les serralades costaneres. Groves et al. (1998) també van suggerir que els dipòsits de mercuri de carbonat de sílice podrien ser l'expressió superficial de sistemes d'or orogènics més profunds, citant la configuració tectònica similar d'un marge de placa convergent i els possibles fluids de formació de minerals de baixa salinitat i alt diòxid de carboni similars que van ser expulsats de roca sedimentària. També assenyalen que molts sistemes d'or orogènics es van formar evidentment en associació amb períodes de magmatisme i temperatures més altes que podrien coincidir amb la finalització de l'activitat de subducció; això seria compatible amb una hipòtesi de la formació de dipòsits de mercuri de carbonat de sílice com a resposta a la finalització de la subducció i el pas de la Triple Unió de Mendocino, que podria haver donat lloc a una major aportació tèrmica.



L'abundància de fonts riques en diòxid de carboni al Llac Clar l'àrea, sovint molt a prop de l'alteració del carbonat de sílice, i l'evidència que fluids similars són responsables de l'alteració del carbonat de sílice han fet especular que part de l'activitat de primavera actual pot ser una continuació de la que va provocar l'alteració i la mineralització del mercuri. Barnes et al., 1973a; Sherlock et al., 1993). La química i els isòtops d'oxigen d'aquestes aigües de font s'han estudiat durant dècades. Les signatures isotòpiques de les aigües les separen en aigües meteòrices i no meteorològiques; aquest darrer grup té una signatura isotòpica que reflecteix la interacció roca-aigua i podria incloure aigües connates i metamòrfiques (Donnelly-Nolan et al. 1993). El carboni del gas diòxid de carboni sembla tenir una font orgànica, possiblement una roca sedimentària rica en orgànica, com la formació franciscana (Barnes et al. 1973b; Goff i Janik 1993).

Com s'ha dit anteriorment, alguns treballadors han suggerit que l'activitat de primavera actual pot ser anàloga a la que va alterar la serpentinita a carbonat de sílice. L'evidència de sistemes hidrotermals ben estudiats indiquen que aquests sistemes són dinàmics i evolucionen amb el temps. No només els fluids que sorgeixen actualment de les fonts associades al carbonat de sílice podrien ser diferents dels que van provocar l'alteració, sinó que la mineralització del mercuri podria haver estat una altra fase amb característiques del fluid molt diferents de les que van ser responsables de l'alteració del carbonat de sílice.

Un exemple excel·lent d'un sistema hidrotermal tan canviant és el La meva McLaughlin . En aquest jaciment (i en diversos dipòsits de mercuri de carbonat de sílice propers), tota l'activitat hidrotermal es va centrar a través de la falla de Stony Creek. Una fase inicial d'alteració de la serpentinita amb carbonat de sílice va ser seguida per un sistema d'aigua termal or-plata, com ho demostra una relació transversal observada. L'etapa posterior de metalls preciosos es va desenvolupar possiblement com a resultat de l'activitat volcànica propera a la superfície, temperatures més altes i un volum més gran de fluid. La darrera activitat, i encara en curs, és una font càlida que diposita carbonats, barita i diversos sulfurs (Rytuba et al. 1993). L'activitat hidrotermal a McLaughlin abasta almenys 750.000 anys (Tosdal et al. 1993).

L'evidència citada anteriorment en aquest article suggereix que els dipòsits de mercuri de carbonat de sílice poden haver tingut una història dinàmica similar. Tot i que alguns treballadors han proposat que l'alteració del carbonat de sílice de la serpentinita podria ser causada per fluids freds similars als que surten de fonts minerals a les serralades costaneres, hi ha proves que l'aigua implicada en la mineralització del mercuri era tèrmica (Peabody i Einaudi 1992). És possible que la mineralització de mercuri pugui ser un esdeveniment esporàdic i de temperatura més alta que es produeixi dins d'un procés d'alteració de carbonat de sílice més llarg i a baixa temperatura, tal com proposa Barnes et al. (1973a). Si aquest és realment el cas, què podria haver provocat la diferència de temperatura en les dues fases? Potser l'alteració del carbonat de sílice és causada per l'alliberament tectònic de fluids metamòrfics o connats a baixa temperatura, i la mineralització del mercuri resulta d'una major aportació tèrmica (però la mateixa font de fluid) del magmatisme; ambdues fases hidrotermals haurien estat dependents de la propagació del sistema de falla transformada.



Part de la meva raó per estar interessat pels dipòsits hidrotermals és una fascinació de llarga data per les aigües termals. Actualment hi ha alguns sistemes hidrotermals actius a les serralades costaneres del nord que s'han citat com a possibles anàlegs actuals dels dipòsits de mercuri de carbonat de sílice. A continuació es descriuen diversos:

Banc de sofre

El Mina del Banc de Sofre primer es va extreure de sofre i més tard de mercuri, convertint-se en una de les mines de mercuri més importants de Califòrnia. La mineralització del cinabri és molt recent i sembla que encara es produeix. El flux de lava andesita que acull gran part del mineral s'ha datat amb 44.500 anys (l'edat datada per carboni d'un tronc cobert per la lava), i els sediments del llac Clear adjacent mostren pics de deposició de mercuri durant el Plistocè (Sims i White 1981). .

Tot i que l'aigua descarregada de les fonts a Sulphur Bank és la més calenta registrada fora del camp de vapor dels Guèisers (fins a 80,5 ° Celsius, amb temperatures de fins a 218 ° a una profunditat de 503 metres), no hi ha intrusions volcàniques exposades a la mina. , i la font de la colada de lava es troba a 2 quilòmetres de distància (Goff et al. 1995; Donnelly-Nolan et al. 1993). La química de l'aigua i els gasos suggereixen una forta influència dels sediments orgànics; aquests fluids s'han interpretat de diverses maneres com a connats, metamòrfics i 'metòrics evolucionats' (resultat de l'ebullició de l'aigua meteòrica a la roca franciscana, donant una signatura isotòpica no meteorològica i components orgànics als fluids) (Goff et al. 1995; Rytuba). et al 1993; Sims i White 1981). Pickthorn (1993) va considerar que Sulphur Bank era un exemple de dipòsit de mercuri tipus carbonat de sílice basat en la química dels gasos i fluids que emeten actualment de la zona. En oposició a aquesta idea, Rytuba (1995) va proposar que Sulphur Bank era un dipòsit de mercuri d'aigües termals associat al recent vulcanisme de Clear Lake, diferent de la mineralització de carbonat de sílice, que considera en gran part prevolcànica.

Els Guèisers

El Camp geotèrmic de guèisers sembla tenir una estreta associació amb els dipòsits de mercuri de carbonat de sílice (Hulen i Walters 1993). Els dipòsits de mercuri de carbonat de sílice es troben al llarg de falles d'angle elevat que formen els límits del camp geotèrmic. Per exemple, la falla de Mercuryville, que forma el límit sud-oest del dipòsit de vapor dels Geysers, acull el Culver-Baer dipòsit de mercuri de carbonat de sílice (McLaughlin 1981). El vapor de mercuri i els hidrocarburs estan presents al vapor dels Guèisers, cosa que suggereix que encara es pot produir una mineralització de mercuri (Fruchter et al. 1977; Moore et al. 2001). El sistema hidrotermal dels Guèisers es va iniciar probablement 1,1-1,2 Ma com a resultat de l'emplaçament d'un plutó (Moore et al. 2001). Es considera que aquesta activitat intrusiva ha estat la font de calor del sistema des dels seus inicis fins a l'actualitat. Una de les vetes de quars mostrades per Moore et al. (2001) era del Sòcrates meu zona, un dipòsit de mercuri de carbonat de sílice; van observar la similitud d'aquesta vena amb les observades en altres dipòsits de mercuri propers. A partir de la seva investigació, van interpretar que aquesta vena era representativa d'un sistema hidrotermal anterior dominat per fluids als Guèisers que va precedir el sistema modern dominat pel vapor. Això està d'acord amb l'opinió de McLaughlin (1981) que la falla de Mercuryville, que forma el límit sud-oest dels Guèisers, podria haver estat una 'àrea de ventilació tèrmica principal' per a un sistema hidrotermal anterior de Gesyers. Basat en l'estudi de les venes de Geysers per Moore et al. (2001), la vena de la mina Sòcrates es podria haver format en el rang de temperatures de 154-325 ° Celsius, i els fluids poden haver estat connats. En canvi, Donnelly-Nolan et al. (1993) van proposar que el fluid responsable de la mineralització de mercuri als Guèisers era una aigua meteòrica bullida que havia interaccionat amb la roca franciscana.

Mina de Skaggs Springs

Un altre possible anàleg de dipòsit de mercuri de carbonat de sílice (encara que no hi ha roca de carbonat de sílice) amb mineralització recent de mercuri és el Mina de Skaggs Springs . Aquest jaciment és íntegrament en roca sedimentària i està envoltat per roca de la Formació Franciscana. Té una mineralogia similar a altres dipòsits de mercuri de carbonat de sílice, incloent sulfurs de mercuri (principalment metacinabris), una ganga de sílice (òpal, quars i calcedònia) i curtisita (idrialita). El carboni de la curtisita/idrialita és evidentment de 'matèria orgànica d'origen vegetal'. (Echigo et al. 2009) Everhart (1950) va informar que el metacinabri s'estava dipositant a les aigües termals properes. Els fluids de les fonts són químicament similars als del Sulphur Bank i les fonts associades a la roca de sílice-carbonat; per exemple, tenen un alt contingut de bicarbonat i una proporció bor-clor elevada (White 1967).

Primavera de Baker Soda

Baker Soda Spring es troba al costat d'un dipòsit de mercuri de carbonat de sílice (el Enforna la meva ). Els fluids freds (25 ° Celsius) han dipositat precipitats grisencs amb nivells elevats de mercuri, (2,2 parts per milió). L'elevada salinitat dels fluids suggereix que podrien estar connats (Smith 2010).




Les limitacions d'edat disponibles dels dipòsits de mercuri de carbonat de sílice de Califòrnia i la seva associació amb falles d'angle alt suggereixen que la seva formació està d'alguna manera relacionada amb el pas de la Triple Cruïlla de Mendocino i l'inici de la fallada transformada. Els fluids responsables de la mineralització del mercuri eren evidentment tèrmics; es desconeix la seva font, però hi ha proves que suggereixen que hi havia aigua connata i/o metamòrfica expulsada de les roques sedimentàries (que, evidentment, subministraven el carboni i possiblement també el mercuri). La influència, si n'hi ha, del magmatisme/vulcanisme segueix sent un misteri. El model proposat per Pickthorn (1993), que implica l'alliberament tectònic de fluids mineralitzants, és compatible amb l'abundància de dipòsits de mercuri de carbonat de sílice en zones sense activitat volcànica aparent, però està en desacord amb el patró observat tant d'activitat volcànica com dipòsits de mercuri morint al nord del llac Clear (com va assenyalar Moiseyev 1971). És possible que aquests sistemes hidrotermals fossin impulsats per un magmatisme intrusiu profund que no va arribar a la superfície.

L'aparició generalitzada de dipòsits de mercuri de carbonat de sílice al llarg de les Serralades Costes i l'aparent relació amb el pas de la Triple Cruïlla de Mendocino suggereix que hi podria haver dipòsits formant-se activament al nord, entre els dipòsits més coneguts al nord i la posició actual del Triple Cruïlla de Mendocino. Els dipòsits de Sulphur Bank i Skaggs Springs, tots dos es troben entre els dipòsits de mercuri més al nord de la serralada costanera de Califòrnia, tenen característiques que suggereixen que poden ser sistemes de mercuri de carbonat de sílice actius actualment o recentment. Aquestes característiques inclouen la composició de fluids i gasos, la mineralització dominada pel mercuri, la manca de mineralització metàl·lica associada i l'associació amb la roca de formació franciscana.



Algunes de les preguntes restants sobre la gènesi dels dipòsits de mercuri de carbonat de sílice inclouen:

-Quan estretament està lligada la mineralització a la migració de la Triple Cruïlla de Mendocino, i quina és la relació temporal amb el magmatisme/vulcanisme? Pel que fa al pas de la Triple Junction de Mendocino (MTJ), hi ha fonts de calor i sistemes hidrotermals a les Serralades de la Costa de Califòrnia que estan relacionats amb, però molt posteriors al pas de la MTJ. Alguns exemples inclouen basalt 'anomòlament jove' al llarg de la falla de Calaveras que només té 3-4 milions d'anys (la majoria del vulcanisme d'aquesta zona és significativament més antic) (McLaughlin et al. 1996) i les fonts termals actualment actives amb aigua aparentment connata a Alum Rock Park. (Manga i Rowland 2009) i la zona de Paso Robles (Rytuba 2010).

Hi ha tècniques disponibles que podrien utilitzar-se per datar els dipòsits de mercuri de carbonat de sílice. Les estimacions de l'edat del cinabri en si es podrien obtenir utilitzant isòtops de plom (com es va fer a Almaden, Espanya per Higueras et al. 2005). Les venes de carbonat associades a la mineralització de mercuri de carbonat de sílice es podrien datar amb datació d'urani-plom (vegeu Richards et al. 1998). Tècniques com aquestes oferiran un mitjà més directe de datació de la mineralització que simplement les relacions transversals.

-La mineralització del mercuri forma part del mateix procés que l'alteració de sílice-carbonat? Una manera d'investigar-ho és datant certs minerals, per exemple, comparant l'edat de la serpentinita alterada amb carbonats amb la de les venes que contenen cinabri.

-Quin tipus de fluids van dipositar el mercuri en dipòsits de mercuri de carbonat de sílice, i com es comparen amb els fluids que surten actualment de les fonts properes a aquests dipòsits? Podria ser possible estudiar inclusions de fluids de venes per obtenir dades sobre la química dels fluids i la temperatura de deposició. Es van poder determinar les fonts de fluids i gasos implicats en la mineralització, abordant la qüestió del paper del magmatisme, etc. Un ampli treball d'aquest tipus es va fer a l'àrea geotèrmica dels Geysers per Moore et al. (2001).