火山性塊状硫化物鉱床

火山性塊状硫化物鉱床（VMS鉱床とも呼ばれる）は、主に銅と亜鉛からなる金属 硫化 物鉱床の一種で、海底環境における火山性熱水活動に伴って生成されます。^{[2] [3] [4]}

これらの鉱床は、火山性塊状硫化物(VHMS) 鉱床とも呼ばれます。密度は一般に 4500 kg/m ³です。これらは主に、古代から現代のさまざまな地質学的環境における海底上または海底下の熱水流体から沈殿した硫化鉱物の層状の集積物です。現代の海洋では、これらはブラックスモーカーと呼ばれる硫黄の煙と同義です。

これらは、火山岩または火山由来の（例えば、火山堆積岩）岩石が優勢な環境内で発生し、鉱床は、前述の火山岩の形成と同時期に形成されます。このクラスは、世界の銅、亜鉛、鉛、金、銀鉱石の重要な供給源であり、コバルト、スズ、バリウム、硫黄、セレン、マンガン、カドミウム、インジウム、ビスマス、テルル、ガリウム、ゲルマニウムが共生成物または副生成物として含まれています。

火山性塊状硫化物鉱床は現在、多くの中央海嶺に沿った海底火山の周囲の海底、および背弧盆地と前弧リフト内で形成されつつあります。鉱物探査会社は海底塊状硫化物鉱床の探査を行っていますが、ほとんどの探査はこれらの鉱床の陸上同等物の探索に集中しています。

VMS 鉱床は、火山岩や噴火中心と密接な関係があるため、同様の供給源、輸送、捕捉プロセスを共有する類似の鉱床タイプとは一線を画しています。火山性塊状硫化物鉱床は、鉱床が海底火山活動と密接な時間的関係で形成され、堆積プロセスとは無関係な熱水循環と硫化物の噴出によって形成されるという点で特徴的であり、この点で VMS 鉱床は堆積性噴出性(SEDEX) 鉱床とは一線を画しています。

VMS鉱床のサブクラスとして、火山性および堆積性塊状硫化物（VSHMS）鉱床があり、これはVMS鉱床とSEDEX鉱床のハイブリッドな特徴を共有しています。このクラスの注目すべき例としては、カナダのニューブランズウィック州バサースト鉱山キャンプの鉱床（例：ブランズウィック#12）、[ ^5]ポルトガルとスペインのイベリア黄鉄鉱ベルトの鉱床、カナダのユーコン準州のウルヴァリン鉱床などがあります。

• VMS 鉱床の金属と硫黄の源は、海底下熱水変質帯の火山堆積物から熱水循環によって浸出した不適合元素の組み合わせです。熱水循環は一般に、深部の斑れい岩貫入に関連することが多い地殻の熱によって駆動されると考えられています。
• 金属の輸送は熱水の対流によって行われ、その熱は火山体の下にあるマグマ溜まりから供給されます。冷たい海水が熱水帯に引き込まれ、火山岩によって加熱されてから海に放出され、その過程で熱水に硫黄と金属イオンが豊富になります。
• 鉱石は海に噴出されて冷却され、硫化鉱物を沈殿させて層状硫化鉱石となる際に、噴気孔または黒煙地帯に閉じ込められる。 ^[6]一部の鉱床は、変質した火山性堆積岩の置換による硫化物の堆積によって形成された証拠を示しており、また、硫黄を多く含む塩水が未固結堆積物に侵入して形成されることもある。

VMS 鉱床の典型的な場所は、通常、その下にある火山岩類と関連している、火山砕屑凝灰岩エピクラスティック、チャート、堆積物、あるいは細粒凝灰岩の層内の、珪長質火山岩層の最上部にあります。鉱床の上盤は、より塩基性の火山岩層と広く関連しており、安山岩(西オーストラリア州のウィム クリークとモンス クプリ、カナダのミレンバッハなど)、玄武岩(タスマニア州のヘリヤー)、または堆積物のみ (西オーストラリア州のカンガルー洞窟) のいずれかです。

VMS 鉱床は、通常、鉱床の下の地層に存在し、鉱床の直接の底盤として存在する、珪長質 火山岩と空間的および時間的に関連付けられています。堆積物は通常、何らかの形で VMS 鉱床と隣接しており、典型的には海底環境内に堆積した (マンガンを含む)チャートおよび化学堆積物として存在します。

鉱床の上盤は、基本的に下盤岩石と隣接し同時代の火山ユニットである可能性があり、これは鉱化が噴火間の休止中に発達したことを示しています。これは、双峰性火山サブタイプの下盤火山岩とは異なる火山岩である可能性があり、または鉱化が噴火サイクルの終わりに向かって発生した場合は堆積層である可能性があります。

珪質砕屑岩の複合 VMS-SEDEX 堆積物 (下記参照) は、インターフロー堆積物内、またはより大規模で本質的に連続した火山群全体に不連続に存在する堆積岩の単位内で形成される可能性があります。

全体として、これらの地質学的特徴は、VMS 堆積物と海底火山中心の上または周囲に発達した熱水系との関連性を示すものと解釈されています。

VMS 鉱床にはさまざまな形態がありますが、マウンド型とボウル型の鉱床が最も典型的です。ボウル型の地層は、熱水が海底の窪みに噴出することによって形成されます。多くの場合、このタイプの鉱床は堆積性噴出性鉱床と混同されることがあります。マウンド型の鉱床は、連続した黒煙突によって形成された熱水マウンドの生成によって、現代の塊状硫化物鉱床と同様の方法で形成されました。堆積岩や浸透性の高い火山岩が優勢な環境で形成された鉱床は、周囲の岩石の形状を模倣した板状の形態を示すことがあります。

VMS 鉱床は、供給帯^{[定義が必要]内の高度に}変質した火山性または火山性堆積岩の円錐状の領域の理想的な形状をしており、これはストリンガー硫化物帯またはストックワーク帯と呼ばれ、その上に塊状の噴出岩の山が重なり、エプロンと呼ばれる層状の噴出性硫化物に挟まれています。

ストックワーク帯は、通常、鉱脈に含まれる硫化物（主に黄銅鉱、黄鉄鉱、磁硫鉄鉱）と石英、緑泥石、少量の炭酸塩および重晶石で構成されます。

マウンド帯は、層状の塊状から角礫状の黄鉄鉱、閃亜鉛鉱（+/-方鉛鉱）、赤鉄鉱、重晶石で構成されています。マウンドの厚さは最大数十メートル、直径は数百メートルにもなります。

エプロンゾーンは、SEDEX鉱石に似た層状の硫化物堆積物を伴う、より酸化された状態が一般的で、マンガン、バリウム、赤鉄鉱に富み、チャート、ジャスパー、化学堆積物もよく見られます。

VMS 鉱床のほとんどは、循環する熱水の物理的および化学的環境の変化によって生じる金属の帯状分布を示します。理想的には、これは、噴出孔システムの喉部の周りに塊状の黄鉄鉱と黄銅鉱の核を形成し、黄銅鉱 - 閃亜鉛鉱 - 黄鉄鉱のハローが、遠位で閃亜鉛鉱 -方鉛鉱、方鉛鉱 -マンガン、そして最終的にチャート-マンガン - 赤鉄鉱相へと段階的に変化します。VMS 鉱床のほとんどは、金の垂直帯状分布を示し、一般的に上部の冷たい部分には金と銀がより多く含まれています。

VMS の鉱物は、90% 以上が硫化鉄で、主に黄鉄鉱の形で含まれ、黄銅鉱、閃亜鉛鉱、方鉛鉱も主要成分です。磁鉄鉱は少量ですが、磁鉄鉱の含有量が増えると、鉱石は塊状の酸化物鉱床に変化します。脈石(経済的に不利な廃棄物) は主に石英と黄鉄鉱または磁硫鉄鉱です。鉱床の密度が高いため、いくつかの鉱床には顕著な重力異常 (ポルトガル、ネベス コルボ) があり、探査に役立っています。

VMS 鉱床によって形成された変質ハローは、通常、円錐形をしており、主に地層的には元の流体の流動位置（必ずしも鉱石自体ではない）の下に発生し、通常は帯状に分布しています。

最も激しい変質（ストリンガー硫化物帯を含む）は、通常、火山性岩石群の下盤内で塊状硫化物が最も集中している場所の真下にあります。ストリンガー帯が硫化物からずれている場合、それは多くの場合、地殻変動の産物、またはハイブリッド SEDEX のような遠位硫化物プールの形成です。

下盤変質帯の変質集合体は、中心から外側に向かって、

• シリカ変質帯は、最も激しく変質した例で見られ、母岩が完全にシリカに置き換わっており、黄銅鉱-黄鉄鉱ストリンガー帯と関連しています。
• 緑泥石帯は、ほぼすべての例に見られ、緑泥石 +/- 絹雲母 +/- シリカで構成されています。多くの場合、母岩は緑泥石に完全に置き換えられ、変形した例では緑泥石片岩として現れることがあります。
• ほぼすべての例に見られるセリサイト帯は、セリサイト+/-緑泥石+/-シリカで構成され、
• 珪化帯は、背景のシリカ-アルバイト交代作用を伴い、段階的に変化することが多い。

いずれの場合も、これらの変質帯は厳密な意味での交代作用効果であり、カリウム、シリカ、マグネシウムが追加され、ナトリウムが枯渇します。緑泥石鉱物は、通常、VMS 鉱床の下盤変質帯内では、遠位の同じ地層内の同等の岩石よりもマグネシウムが多く含まれています。VMS 鉱床の上盤では、ナトリウムがわずかに枯渇していることがよくあります。

鉱石形成プロセスに関連しない変質も、塊状硫化物鉱床の上下両方で遍在している可能性があります。流紋岩ガラスなどの海底火山岩の失透に関連する典型的な変質組織、特に球晶、パーライト、岩相、低温のプレナイト-パンペリー石相の形成など、海底下の変質は遍在していますが、後の変成イベントによって上書きされることがよくあります。

ホスト火山層内の変成鉱物学的、組織的、構造的変化は、元の交代作用鉱物の集合体を隠す役割も果たす可能性があります。

このクラスの鉱床は、多くの研究者によってさまざまな方法で分類されています（例：金属源、タイプ例、地質力学的環境 - Franklin et al. (1981) および Lydon (1984) を参照）。VMS 鉱床のマグマ集合体は、VMS の形成中に変化する地質構造環境および地質環境と関連しています。次の 5 つのサブクラスは、形成時の特定の地質力学的環境に似た特定の石油化学集合体を持っています。^[7]

VMS 鉱床は、塩基性岩、一般的にはオフィオライト層が優勢な地質環境と関連しています。キプロスとオマーンのオフィオライトがその例であり、ニューファンドランドのアパラチア山脈で発見されたオフィオライト含有鉱床は、このサブクラスの典型的な地域を表しています。

VMS 鉱床は、塩基性火山岩が大部分を占める環境に関連していますが、最大 25% の珪長質火山岩も含まれており、後者に鉱床が含まれることがよくあります。ノランダ、フリンフロン スノー レイク、キッド クリーク キャンプは、このグループの典型的な地域です。

VMS 鉱床は、ほぼ同量の塩基性火山岩と珪質砕屑岩を伴い、珪長質岩は少量の成分となることがあり、塩基性 (および超塩基性) 貫入岩が一般的です。変成帯では、または泥質塩基性関連 VMS 鉱床として知られることがあります。日本の別子鉱床とブリティッシュコロンビア州のウィンディ クラギーは、このグループの典型的な地域です。

珪長質堆積岩が優勢な環境に関連するVMS鉱床は、珪長質岩が豊富で塩基性物質が10％未満である。これらの環境は、多くの場合、頁岩に富む珪長質珪長質または二峰性珪長質である。カナダ、ニューブランズウィック州のバサースト鉱山キャンプ、^[5]スペインとポルトガルのイベリア黄鉄鉱ベルト、およびカナダ、ユーコン準州のフィンレイソン湖地域は、このグループの典型的な地域である。^[要出典]

VMS 鉱床は、塩基性岩よりも珪長質岩が多く、堆積岩はわずかである二峰性シーケンスに関連しています。日本の黒鉱鉱床、カナダのブッカンズ鉱床、スウェーデンのシェレフテ鉱床は、このグループの典型的な地域です。

地質学上の過去において、VMS 鉱床の大部分は火山岩に関連するリフト環境で形成されました。特に、それらは地質学上の時間を通じて、中央海嶺拡大中心、背弧拡大中心、および前弧拡大中心に関連して形成されました。VMS 鉱床のすべての環境に共通するテーマは、時間を通じて拡大 (つまり、伸張地球力学レジーム) との関連です。鉱床は通常、バイモーダル シーケンス (苦鉄質岩と珪長質岩の割合がほぼ等しいシーケンス - 例: ノランダまたは黒鉱)、珪長質および堆積物が豊富な環境 (例: バサースト)、苦鉄質および堆積物が豊富な環境 (例: 別子またはウィンディ クラギー)、または苦鉄質が優勢な環境 (例:キプロスおよび他のオフィオライトをホストとする鉱床) に関連しています。

世界の鉱床の大部分は小規模で、既知の鉱床の約 80% は 0.1-10 Mt の範囲にあります。VMS 鉱床の例としては、カナダのオンタリオ州キッド クリーク、カナダのマニトバ州フリント フロン グリーンストーン ベルトのフリント フロン(777 とトラウト レイク鉱山)、カナダのニューブランズウィック州ブランズウィック #12、スペインのリオ ティント、米国アラスカ州のグリーンズ クリーク鉱山などがあります。

• 鉱石生成
• 鉱石の定義
• 火山学
• 熱水噴出孔

• Barrie, CT および Hannington, MD 編 (1999)、「火山性巨大硫化物鉱床: 現代および古代の状況におけるプロセスと例」、Reviews in Economic Geology Volume 8、Society of Economic Geologists、デンバー、408 ページ。
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• Franklin, JM, Sangster, DM、および Lydon, JW、1981、「火山性巨大硫化物鉱床」、Skinner, BJ 編、『経済地質学 75 周年記念巻』、経済地質学会、p. 485-627。
• Franklin, JM、Gibson, HL、Galley, AG、Jonasson, IR、2005、「火山性巨大硫化物鉱床」、Hedenquist, JW、Thompson, JFH、Goldfarb, RJ、Richards, JP 編、『経済地質学 100 周年記念号』: コロラド州リトルトン、経済地質学会、p. 523-560。
• ギルバート、ジョン M.、チャールズ F. パーク、ジュニア、1986、「鉱床の地質学」、pp 572–603、WH フリーマン、ISBN 0-7167-1456-6 
• Gibson, Harold L.、James M. Franklin、および Mark D. Hannington、(2000)火山関連巨大硫化物鉱床の遺伝モデルhttps://web.archive.org/web/20050221103926/http://www.cseg.ca/conferences/2000/2000abstracts/758.PDF 2005 年 12 月 20 日にアクセス。
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• 深海採掘の夜明け、スティーブン・スコット、2006年2月
• 地球化学論文集（第2版）第13巻、2014年、463-488ページ 地球化学論文集 13.18 - 火山性塊状硫化物鉱床
• 古代の硫黄循環の再考 Annual Review of Earth and Planetary Sciences; Vol. 43:593-622 (巻発行日 2015 年 5 月)