Gelaagde Ultrabasiche Intrusies

Gelaagde Ultrabasiche Intrusies
GEA-kring Rijnland algemene geologie
18/10/2016
Youri Poslawsky
Inhoud
Gelaagde intrusieven
Wat, waar, wanneer, hoe?
1. Ontstaan en processen
2. Mineralogie
Voorbeelden
1. The Great Dyke
2. Ardnamurchan
3. Skaergaard
Chromiet
1.
Erts , kristal, metaal, productie, gebruik
Wat?
grote plaat-vormige of lopoliet intrusieven (100 – 50 000 km2)
ultrabasische tot basische samenstelling
gelaagde opbouw (pseudo-sedimentaire structuren)
zeldzaam, maar wereldwijd
2.5D laccoliet
2D
sill
2D gang / dyke
3D
batholiet
intrusieven
pijp (neck)
lopoliet
Sill
gang / dyke
batholiet
1D
2.5D
2D
2D
3D
Waar?
Great Dyke
Bushveld
Wanneer?
Zimbabwe
Zuid-Afrika
Neoarchean
2,5 Ga
Paleoproterozoic 2 Ga
Skaergaard
O Groenland
Rum
Schotland
Noril'sk-Talnakh W Siberië (Siberian traps)
Paleoceen
Paleoceen
Trias
65 Ma
65 Ma
250 Ma
Kanichee
Kiglapait
Lac des Îles
Muskox
Stillwater
Duluth
Ontario, Canada
Labrador, Canada
Ontario, Canada
NW Territories, Canada
SW Montana, USA
NO Minnesota, USA
Precambrium
Mesoproterozoic 1,2 Ga
Neoarchean
2,7 Ga
Mesoproterozoic 1,1 Ga
Neoarchean
2,7 Ga
Mesoproterozoic 1,1 Ga
Windimurra
Giles
Dufek
Chimalpahad
W Australië
Mesoarchean
2,8 Ga
Australië
Mesoproterozoic 1,1 Ga
Antarctica
Jura
170 Ma
Khammam,Telangana India
Hoe?
• mantelpluim (plume) magmatisme
• spreiding (rift) magmatisme
Genese gelaagdheid
fractionele kristallisatie
thermische diffusie
bezinken phenocristen (eerstelingen)
convectie
assimilatie nevengesteente
Rum Cuillin
peridotiet allivaliet
Laagopbouw
kristalbrij
smelt-stollings- vast
evenwicht
Trinair fasesysteem
Ca-plagioklaas
Mg-olivijn
Mg-pyroxeen
kwarts
Skaergaard intrusie
Pseudo-sedimentaire structuren
stromingsbanden
flow banding
beweging van gestolde en vloeibare lagen
•
gegradeerde gelaagdheid
graded bedding
verschil bezinkingssnelheid
tgv gefractioneerde kristallisatie / korrelgrootte
•
erosie geulen
scour chanels
insnijding door vloeibaar materiaal
•
foreset gelaagdheid
foreset beds
afzetting op helling tgv reliëf
Samenstelling (Streckeisen)
ultrabasisch
basisch
peridotiet, pyroxeniet
olivijn,
pyroxenen, amphibolen,
noriet, gabbro, anorthosiet
muscoviet, biotiet
zuur
dioriet
granofier
veldspaat, kwarts
+ chromiet, magnetiet, ilmeniet, platinagroep elementen
FeCr2O4
Fe3O4 FeTiO3
PtS (Ru, Rh, Pd, Os, Ir)
kwarts
Samenstelling intrusiva
Gefractioneerde kristallisatie
1900 0C
(Mg,Fe)2SiO4
XY(SiAl)2O6
X=Fe2+,Mg,Ca,Na,(Zn,Mn,Li)
Y=Fe3+,Mg,Al,Cr,Mn,Sc,Ti,V,Fe2+
Na,Ca2(Mg,Fe,Al)5(Al,Si)8O22(OH)2
1200 0C
CaAl2Si2O8
1000 0C
800 0C
700 0C
K(Mg,Fe)3AlSi3O10(OH)2
650 0C
NaAlSi3O8
KAlSi3O8
KAl3Si3O10(OH,F)2
600 0C
SiO2
peridotiet
pyroxeniet
Gesteenten
noriet
gabbro
anorthosiet
dioriet
Economische mineralen
chromiet
magnetiet
platina erts
ilmeniet
Gezoneerde kristallen
Inhoud
Gelaagde intrusieven
1. Wat, waar, hoe?
2. Ontstaan en processen
3. Mineralogie
Voorbeelden
1. The Great Dyke
2. Ardnamurchan
3. Skaergaard
Chromiet
1.
Erts , kristal, metaal, productie
The Great Dyke
Zimbabwe
2575 ± 1.5 Ma
Zimbabwe craton
2574 Ma Great Dyke
Great Dyke
UD: Umvimeela Dyke
ESD: Eastern Satellite Dyke
Zimbabwe craton
~2460 Ma Seganga Dykes
SPD: Sebanga Poort Dyke
Zimbabwe craton
1880 Ma Mashonaland LIP
Mashonaland LIP =
Large Igneous Province
Zimbabwe craton
The 1,89-1,87 Ga Mashonaland event
2575.2 ± 0.7
Sebanga Poort Dyke
Umvimeela Dyke
East Dyke
Craton configuratie
Superior
Sup
Sup
Kola
Sup
Ko
Ka
Ko
Ka
Ka
He
He
Karelia
Hearne Craton =
Churchill plate +
Wyoming plate
He
Ka
Great Dyke met Seganga Dyke trend
N
5 km
Great Dyke met satelliet
Structuur
5 km
+ Pt
Chromietbanden
Bushveld complex
Ardnamurchan Schotland
Ardnamurchan genese
65 Ma
ring-dyke complex
65 Ma
trechter structuur
Skaergaard intrusie
N-deel Skaergaard
Skaergaard intrusie geologie
Legenda
Genese
Economie, ertsvoorkomens
PGE
Pt
Pd
Os
Ru
Rh
Ir
platinagroep elementen
platina
palladium
Osmium
ruthenium
rhodium
iridium
Au
goud
Ag
zilver
Economie, ertsvoorkomens
Cr
FeO.CrO3
chromiet
Fe
Fe3O4
magnetiet
Ti
FeTiO3
ilmeniet
Ni
(FeNi)9S8
pentlandiet
Fe(1-x)S
CuFeS2
Cu5FeS4
pyrrhotiet
chalcopyriet
borniet
Inhoud
Gelaagde intrusieven
1. Wat, waar, hoe?
2. Ontstaan en processen
3. Mineralogie
Voorbeelden
1. The Great Dyke
2. Ardnamurchan
3. Skaergaard
Chromiet
1.
Erts , kristal, metaal, productie
Chromiet
Fe2+Cr3+2O4
1 cm
Cr 46.46%
Cr2O2 67.9%
Fe
24.95%
FeO 32.1%
O 28.56%
kubisch oxide uit de spinelgroep
kleur zwart-bruin
glans metallisch
opaak, oneffen breuk, geen splijting
zwak magnetisch
hardheid
5.5 1278 – 1456 kg/mm2
dichtheid
4.5 – 4.8
associatie met serpentijn, calciet, chloriet, talk, olivijn, magnetiet, uvaroviet
chromiet, chromite, chromit, kromit, kromita, kromito, kromiitti, cromita, chromitas,
хромит, хроміт, ‫כרומיט‬
Chromiet kristal eenheidscel
1 cm
23+
2+
FeO.CrO3
Chroom metaal
Cr
atoomnummer
atoommassa (u)
periodiek systeem
atoomstraal
elektronen configuratie
per schil
Oxidatietoestanden
elektro-negativiteit
molair volume
24
51.996
overgangsmetaal, 6D4
128 10-12 m
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1
2, 8, 13, 1
6, 5, 4, 3, 2, 1, 0, −1, −2, −4
1.66 Pauling schaal
7.78·10-6 m3/mol
aggregatietoestand *)
kristalstructuur *)
dichtheid *)
als vloeistof (1907 0C)
uitzettingscoëfficiënt *)
vast
kubisch, ruimtelijk gecentreerd
7.19 g/cm3
6.3 g/cm3
4.9 10-6 m/(m.K)
smeltpunt
kookpunt
smeltwarmte
verdampingswarmte
specifieke warmte
molaire hittecapaciteit
warmtegeleiding
1907 0C (2180 K)
2671 0C (2944 K)
21.0 kJ/mol
347 kJ/mol
450 J/(kg.K)
23.35 J/(mol·K)
93.9 W/(m.K)
Ir 2410, Nb 2468, Mo 2617, Ta 2996, Os 3045,
Re 3180, W 3410, C 3500
Ir 4527, Mo 4612, C 4827, Nb 4927, Os 5027,
Ta 5425, Re 5627, W 5660
geluidssnelheid *)
elektrische weerstand *)
anti-ferromagnetisch
young's modulus
shear modulus
bulk modulus
poisson ratio
vickers hardheid
brinell hardheid
5940 m/s
125 10-9 Ω·m
279 GPa
115 GPa
160 GPa
0.21
1060 MPa
687–6500 Mpa
*) ~20 0C
ontdekt door Louis Nicolas Vauquelin
1797
Chroom isotopen
verval
aantal neutonen
50
28
β+
βα
fusie
proton
neutron
stabiel
43
Chroom
abundantie (mol %)
stabiele isotopen
50Cr
4.3
52Cr
83.8
9.5
2.4
53Cr
54Cr
22 isotopen
18
14
42Cr
t/m 47Cr zeer kort (ms)
21.56 uur
49Cr
42.3 min
50Cr, 52Cr, 53Cr, 54Cr
stabiel
51Cr
27.7 dag
55Cr t/m 67Cr zeer kort (min - ms)
Chroom
48Cr
6
6
14
atoomnummer
atoommassa (u)
24
24
51.996
28
50
aantal protonen
dochterelementen
V, Ti, Sc, Mn
1850
1860
1870
1880
1890
1900
1910
1920
1930
1940
DC plasma boogoven voor ferrochroom in Zuid-Afrika
1980
1970
1960
1950
chromiet als speciaal gieterijzand (Zuid-Afrika)
oven voor electroproductie Cr in Zuid-Afrika
Sovjet-Unie belangrijkste producent ferrochroom
1990
toepassing
Zuid-Afrika grootste Cr producent
10
recordproductie van ferrochroom en roestvrij staal
2000
gebruik
1840
ontdekking
1830
gechromateerd koperarsenaat
als houtverduurzamingsmiddel
chromiet ontdekt in Albanië en Filippijnen
ferrochroom in Sovjet-Unie (Kazachstan)
1820
chromiet in India
leerlooien met chroom
(exploitatie 50 jaar later)
Turkije grootste chromiet producent
chromiet in Zuid-Afrika en Zimbabwe
1e patent Cr staal
(exploitatie 50 jaar later) Cr in vuurvaste toepassingen
chromiet in Australië
commercieel chromiet in Rusland
ferrochroom in
Cr-gebruik in bepantsering (Duitsland)
elektrische oven
chroomerts in Brazilië en Cuba zuiver Cr-aluminothermy
industriële productie van ferrochroom in USA
1810
kleurstof
legeringen (staal) door Faraday
chromiet mijnen in Noorwegen
chromiet in Turkije chromiet in Canada
1800
grote chromietvoorkomens in USA
1790
Chroom / chromiet tijdbalk
Vauquelin Cr uit crocoiet (PbCr04)
Chromiet export (2002)
14.6 ton
4%
16%
4%
18%
2%
40%
20%
5%
2.5%
Zuid-Afrika
India
Kazakhstan
Zimbabwe
Iran
Turkije
Finland
Brazilië
Rusland
Oman
Australië
Albanië
Pakistan
China
5%
44%
Madagaskar
Vietnam
Filipijnen
Sudan
Afghanistan
Griekenland
Nieuw Caledonië
Kosovo
Cuba
USA
Chromiet producenten (2012)
Totaal 25.7 ton
Chromietmijnen Europa
http://www.mindat.org/min-1036.html
Chromiet productie
USA
Andere chroommineralen
Chroom mineralen
barbertoniet
bentoriet
brezinaiet
carlosruiziet
chroom chalcedoon
chromiet
eskolaiet
guyanaiet
kalininiet
knorringiet
loveringiet
mariposiet
putnisiet
stichtiet
tongbaiet
uvaroviet
zincochromiet
Chromaten
belliet
crocoiet
fornaciet
georgerobinsoniet
hemihedriet
lópeziet
phoenicochroiet
tarapacaiet
vauqueliniet
robijn spinel
Al2O3 + Cr smaragd
crocoiet
beril Be3Al2(SiO3)6 + Cr
PbCrO4
EINDE