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地質学では、鉱脈は岩石内の結晶化した 鉱物の明確なシート状の物体です。鉱脈は、岩石塊内の水溶液によって運ばれた鉱物成分が沈殿によって堆積したときに形成されます。関連する水力流動は通常、熱水循環によるものです。[1]
鉱脈は、岩石の平面的な 亀裂であると古典的に考えられており、結晶の成長は空洞の壁に対して垂直に起こり、結晶は開いた空間に突き出ています。これは確かにいくつかの鉱脈の形成方法です。しかし、地質学では、特に地表から数キロメートル下の大量の岩石に、大きな開いた空間が残っていることはまれです。したがって、鉱脈の形成には、開いた空間の充填と亀裂シールの成長という2 つの主なメカニズムがあると考えられます。
空きスペースの埋め方
空きスペースの充填は、グライゼンや特定のスカルン環境におけるストックワークなどの熱水鉱脈系の特徴です。空きスペースの充填が効力を発するには、封圧が一般に 0.5 GPa未満、または 3～5 km (2～3 マイル) 未満であると考えられています。このようにして形成された鉱脈は、鉱脈壁の核形成点から放射状に広がり、利用可能な空きスペースを埋めているように見える、コロフォーム、瑪瑙のような性質、つまり鉱物の連続した縁を示す場合があります。流体の沸騰の証拠が存在することがよくあります。空洞、空洞、晶洞はすべて、熱水系における空きスペースの充填現象の例です。
あるいは、水圧破砕により、鉱脈物質で満たされた角礫岩が生成される場合があります。このような角礫岩の鉱脈系は非常に広範囲に及ぶ場合があり、衝上断層、コンピテント堆積層、または帽岩などの境界によって制御される板状の傾斜シート、ダイアトリーム、または横方向に広がるマントの形状を形成することがあります。
亀裂シール鉱脈
マクロスケールでは、鉱脈の形成は破壊力学によって制御され、鉱物が沈殿する空間を提供します。[2]破壊モードは、(1) 剪断破壊、(2) 伸張破壊、(3) ハイブリッド破壊に分類され、[3]モール・グリフィス・クーロン破壊基準によって説明できます。[4]破壊基準は、モール図上で、応力の安定状態と不安定状態を分ける剪断破壊エンベロープを構築できるため、破壊に必要な応力と破壊方向の両方を定義します。剪断破壊エンベロープは、σ n軸に対して対称な 2 本の線で近似されます。モール円が、応力の臨界状態を表す破壊エンベロープの線に触れるとすぐに、破壊が生成されます。エンベロープに最初に触れる円の点は、破壊が形成される平面を表します。新しく形成された破壊は、破壊された岩石の応力場と引張強度の変化につながり、応力の大きさの低下を引き起こします。応力が再び増加すると、同じ破面に沿って新たな破断が発生する可能性が高くなります。このプロセスは、クラックシールメカニズムとして知られています[5]
亀裂シール鉱脈は、変形中に初期の亀裂内に鉱物が沈殿することで急速に形成されると考えられています。これは地質学の基準では急速に起こります。なぜなら、圧力と変形により大きな空きスペースを維持できないためです。通常、空きスペースはミリメートルまたはマイクロメートルのオーダーです。鉱脈は、鉱脈の亀裂が再び開き、成長面に鉱物が徐々に堆積し、分解可能であるため、厚みが増します。[6]
地殻変動の影響
鉱脈には通常、静水圧を超える水圧（水圧破砕または水圧破砕角礫岩を形成するため）または岩盤内に延長面を必要とする開放空間または亀裂が必要です。
したがって、破砕を除くすべての場合において、鉱脈は、かなりの誤差を伴いながらも、岩盤内の延長面を測定します。十分な数の鉱脈を測定すると、統計的に主要な延長面が形成されます。
延性変形する圧縮モードでは、これは、鉱脈形成時に作用する 応力に関する情報を提供します。伸張変形モードでは、鉱脈は伸張軸に対してほぼ垂直に発生します。
鉱化と鉱脈
鉱脈は岩石によく見られる特徴で、亀裂系における流体の流れの証拠です。[7]鉱脈は、形成中の応力、歪み、圧力、温度、流体の起源、流体の組成に関する情報を提供します。[2]典型的な例としては、金 鉱脈やスカルン鉱化があります。水圧破砕角礫岩は、流体の流れが豊富で鉱石鉱物を堆積させる空間が広いため、鉱石探査の典型的なターゲットです。
熱水鉱化作用に関連する鉱石は、鉱脈物質と関連しており、鉱脈物質および/または鉱脈が含まれる岩石から構成されている可能性があります。
金鉱脈
19世紀のゴールドラッシュで採掘された多くの金鉱山では、鉱脈のみが鉱石として求められていました。 [8]今日の鉱山のほとんどでは、鉱石は主に鉱脈と、鉱脈を取り囲む岩盤 の一部で構成されています。[9]
19 世紀と 21 世紀の採鉱技術と探鉱する鉱石の種類の違いは、採掘する物質のグレードと採鉱方法によって異なります。歴史的には、金鉱石を手作業で採掘することで、鉱夫は鉱脈石英または岩礁石英を選び出すことができ、鉱化していない壁岩による希釈なしに、鉱脈の最もグレードの高い部分を採掘することができました。
今日の採鉱では、より大きな機械や設備が使用され、鉱夫は低品位の廃石を鉱石と一緒に持ち込まざるを得なくなり、その結果、品位が低下します。
しかし、今日の採鉱と分析では、金が肉眼では見えない低品位のバルク鉱化物の輪郭を描くことができます。これらの場合、鉱脈は鉱化物の従属ホストであり、低品位の鉱化物を含む母岩の 交代作用の存在を示す指標にすぎない可能性があります。
このため、熱水性金鉱床内の鉱脈はもはや採掘の唯一の対象ではなく、場合によっては、金の鉱化は完全に不毛の石英鉱脈を含む変質した母岩に完全に制限されます。
参照
参考文献
- ^ シュレーター、トム。 「静脈堆積物」。Earthsci.org 。2013 年11 月 1 日に取得。
- ^ ab Bons, Paul D.; Elburg, Marlina A.; Gomez-Rivas, Enrique (2012-10-01). 「テクトニック鉱脈の形成とその微細構造のレビュー」. Journal of Structural Geology . 43 : 33–62. Bibcode :2012JSG....43...33B. doi :10.1016/j.jsg.2012.07.005. ISSN 0191-8141.
- ^ ショルツ、クリストファー H. (2019)。地震と断層の力学（第3版）。ケンブリッジ：ケンブリッジ大学出版局。ISBN 978-1-107-16348-5。
- ^ Phillips, William John (1972-08-01). 「水圧破砕と鉱化作用」. Journal of the Geological Society . 128 (4): 337–359. Bibcode :1972JGSoc.128..337P. doi :10.1144/gsjgs.128.4.0337. ISSN 0016-7649. S2CID 128945906.
- ^ Ramsay, John G. (1980 年 3 月). 「岩石変形のクラックシール機構」. Nature . 284 (5752): 135–139. Bibcode :1980Natur.284..135R. doi :10.1038/284135a0. ISSN 1476-4687. S2CID 4333973.
- ^ Renard, Francois; Andréani, Muriel; Boullier, Anne-Marie; Labaume, Pierre. 「亀裂シールパターン: 地殻岩石における相関のない応力解放変動の記録」(PDF) . hal.archives-ouvertes.fr/ . Université Joseph Fourier.
- ^ Ferry, John M. (1994). 「変成岩流体の流れに関する歴史的レビュー」. Journal of Geophysical Research: Solid Earth . 99 (B8): 15487–15498. Bibcode :1994JGR....9915487F. doi :10.1029/94JB01147. ISSN 2156-2202.
- ^ ラルフ、クリス。「カリフォルニアのゴールドクォーツ鉱脈」。ネバダアウトバックジェムズ。2013年11月1日閲覧。
- ^ ライエル、チャールズ。「地質学の要素」geology.com 。 2013年11月1日閲覧。