Kompleks Bushveld (BIC) je največji večplastni magmatski vdor v zemeljsko skorjo. Bila je nagnjena in erodirana, tako da je oblikovala izdanke okoli, kar se zdi, da je rob velikega geološkega bazena: Transvaalskega bazena. Star je približno dve milijardi let in je razdeljen na štiri krake ali režnje: severni, vzhodni, južni in zahodni. Obsega Rustenburško plastovito svito, Lebowa granite in Rooiberg Felsics, ki jih prekrivajo sedimenti Karoo. Mesto je okoli leta 1897 prvič objavil Gustaaf Molengraaff, ki je našel domorodna južnoafriška plemena, ki živijo na tem območju in okoli njega.G.A.F. Molengraaff Geology of the Transvaal (1904), Edinburgh & Johannesburg (translation from ~1902 original), pp 42–57.
BIC, ki leži v Južni Afriki, vsebuje nekaj najbogatejših nahajališč rude na Zemlji. Vsebuje največje svetovne zaloge kovin platinske skupine (PGM) in elementov platinske skupine (PGE) — platine, paladija, osmija, iridija, rodija in rutenija — skupaj z ogromnimi količinami železa, kositra, kroma, titana in vanadija. Uporabljajo se v, vendar ne omejeno na, nakitu, avtomobilih in elektroniki. Gabro ali norit se prav tako pridobiva iz delov kompleksa in preliva v merski kamen. Izvedenih je bilo več kot 20 rudniških operacij. Obstajajo študije potencialnih nahajališč urana. Kompleks je znan po nahajališčih kromitnih grebenov, zlasti grebena Merensky in grebena UG2. Predstavlja približno 75 odstotkov svetovne platine in približno 50 odstotkov svetovnih virov paladija. V tem pogledu je kompleks Bushveld edinstven in eden izmed ekonomsko najpomembnejših kompleksov mineralnih nahajališč na svetu.
Geologija
Izvor in nastanek Kompleks Bushveld pokriva hruškasto območje v osrednjem Transvaalu. Razdeljen je na vzhodni in zahodni del z nadaljnjim severnim podaljškom.
Vsi trije deli sistema so bili oblikovani približno ob istem času – pred približno 2 milijardama let – in so si izjemno podobni. Ogromne količine staljene kamnine iz zemeljskega plašča so bile prinesene na površje skozi dolge navpične razpoke v zemeljski skorji – ogromne lokaste diferencirane lopolitične intruzije –, ki so ustvarile geološki vdor, znan kot Bushveld Magneous Complex.
Ti vdori naj bi bili pred bližnjim udarcem Vredeforta na jugu, približno 30 milijonov let. Učinki teh injekcij staljene kamnine skozi čas, skupaj s kristalizacijo različnih mineralov pri različnih temperaturah, so povzročili nastanek strukture, ki je precej podobna večplastni torti, sestavljeni iz različnih kamnitih plasti, vključno s tremi plastmi, ki vsebujejo PGM, imenovane grebeni. Velik del osrednjega območja prekrivajo mlajše kamnine.
Ekstruzije so bile nameščene nad zgodnjim diabazičnim pragom, katerega izdanki so vidni na jugovzhodni strani kompleksa. Ti so običajno zelenkaste barve in sestavljeni iz klinopiroksena, spremenjenega v rogovačo in plagioklaz, in veljajo za najzgodnejšo fazo kompleksa.
Kompleks vključuje večplastne mafične vdore (Rustenburška večplastna suita) in felzično fazo. Kompleks ima svoje geografsko središče severno od Pretorie v Južni Afriki na približno 25° J in 29° V. Pokriva več kot 66.000 km2, območje velikosti Irske.
Kompleks se razlikuje po debelini, ponekod doseže 9 kilometrov. Litologije se razlikujejo od pretežno ultramafičnega peridotita, kromitita, harzburgita in bronzita v spodnjih odsekih do mafičnega norita, anortozita in gabra proti vrhu, mafični rustenburški plastni suiti pa sledi felzična faza (granitna suita Lebowa).
Rudna telesa znotraj kompleksa vključujejo greben UG2 (zgornja skupina 2), ki vsebuje do 43,5 % kromita, in platinonosna horizonta Merensky Reef in Platreef. Debelina grebena Merensky se giblje od 30 do 90 cm. Je norit z obsežnimi kromitnimi in sulfidnimi plastmi ali conami, ki vsebujejo rudo.
Greben vsebuje povprečno 10 ppm kovin platinske skupine v pirotitu, pentlanditu in piritu ter v redkih mineralih in zlitinah platinske skupine. Grebena Merensky in UG2 vsebujeta približno 90 % svetovno znanih zalog PGM. Približno 80 % platine in 20 % paladija, izkopanega vsako leto, se proizvede iz teh obzorij.
Predlagani mehanizmi nastanka O mehanizmih nastanka kromitnih plasti v magmatskem kompleksu Bushveld se zelo razpravlja: predlagani so bili številni mehanizmi. Sledi neizčrpen seznam procesov nastajanja kromitnih formacij.
Spremembe kemijskih in fizikalnih lastnosti povzročijo, da se magma koncentrira v kromitu. Ko se to zgodi, se likvidus osvobodi drugih faz. Zato je kromit edini mineral, ki kristalizira v talini in se tako kopiči v monomineralnih plasteh na dnu magmatske komore. Povečanje skupnega tlaka v sistemu, fugitivnosti kisika in alfa-silicijevega dioksida. Enega najbolj sprejetih mehanizmov je predlagal Irvine: domneva se, da so kromititi morda nastali, ko je kemično primitivna magma vdrla v obstoječo komoro, da bi se pomešala z diferencirano magmo. Gravitacijsko in velikostno kontrolirano usedanje in ločevanje kromitnih zrn (sočasno z olivinom in OPX) v goščah, bogatih s kristali Mešanje stalne magme in granitnih talin, pridobljenih iz taljivih podeželskih kamnin Mešanje ultramafične magme slojevitih intruzij z magmo, ki izvira iz anortozitov Deformacija magmatske komore, nukleacija, vzpenjanje in širjenje plinskih mehurčkov ali umestitev novega impulza magme, ki poveča pogoje skupnega tlaka. Povečanje fugitivnosti kisika v magmi znotraj komore, verjetno zaradi sprostitve plinskega tlaka, diferenčne difuzije vodika ali izgube plinov z difuzijo. Absorpcija vode s strani magme.
Obstaja predlog o izvoru vsaj treh različnih procesov, ki se uporabljajo za modeliranje mineralizacije PGE na tem območju: Zbiranje s sulfidnimi tekočinami zaradi afinitete PGE do sulfidne taline Neposredno kristaliziran iz silikatne magme in nato zbran z oksidnimi minerali Koncentracija s hidrotermalnimi in/ali hidromagmatskimi tekočinami
Strukture Plasti
Kompleks Bushveld je plastna mafična intruzija (LMI) z dobro definiranimi rudnimi telesi stratiformnih kromitnih plasti, koncentriranih s tako imenovano kritično cono; ti se imenujejo grebeni. Tri glavna nahajališča grebenov so greben Merensky, greben UG2 in Platreef. Ti grebeni so večinoma neprekinjene do diskontinuirane kromitne plasti s količino PGE mineralizacije. Površinske kamnine so izpostavljene kot ločeni režnji ali kraki (glavni so vzhodni, zahodni in severni kraki) in pokrivajo površino približno 66.000 km2. Ta velika magmatska provinca obsega tri glavne magmatske nize Lebowa Granite Suite (veliki granitni vdori tipa A), Rustenburg Layered Suite (približno 8 km debelo plastovito mafično-ultramafsko kumulativno zaporedje) in Rashoop Granophyre Suite (granofirske kamnine). Ti so izpostavljeni kot večplastna zaporedja vdorov v obliki plošč, ki so običajno razdeljena na pet glavnih območij (od dna do površine): obrobna, spodnja, kritična, glavna in zgornja cona. Te lahko vidimo v zaporedju znotraj omenjenih režnjev. Kar se tiče osrednjega območja, prevladujejo graniti in druge sorodne kamnine.
V severnem kraku, na območju Potgietersrus, je opazen velik metamorfni kontaktni avreol.
Udarna struktura Vredefort je nastala pred vdorom BIC in se je izkazalo, da verjetno ni povezana z mineralizacijo BIC.
Greben Merenskega lahko razdelimo na pet plasti (od spodaj navzgor): Lisasti anortozit (Mer-Ano): svetlo obarvan anortozit (baza prekrivajočih kromitnih plasti) s temno obarvanimi trakovi piroksenovih oikokristalov. Ta plast ima veliko višje razmerje v mineralih Pd/Pt (~20:2) in vsebuje sulfide, revne z Fe, kot so halkopirit, pentlandit, pirotin z manjšimi količinami galenita in sfalerita. Spodnji kromit (Mer-ChL): temno obarvana plast subedričnega do anedričnega kromita z različnimi velikostmi zrn od 0,5 do 2 mm v premeru, obdana s plagioklazom (nekateri opazovani relikti v poikilitnem glinencu s primerljivo velikostjo kot anortozitna osnovna plast) in ortopiroksenskimi oikokristali. Ta plast se zaključi z ostrim stikom z nožno steno. Kar zadeva mineralizacijo, vsebuje manjše količine (c. 0,7 %) zrnatega pentlandita, halkopirita, pirotita in pirita. V mineralizaciji PGE prevladujejo Pt-sulfidi in drugi Pt-minerali z manjšimi količinami Pd-mineralov, kar ima za posledico visoko razmerje Pt/Pd (c. 106:4). Zgornji kromit (Mer-ChU): nekoliko podoben sloju spodnjega kromita, vendar so kromitna zrna drobnejša (0,2 do ·4 mm) in bolj gosto zapakirana. Ponovno prevladuje Pt-mineral glede na Pd z manjšimi količinami sulfidov, bogatih s Cu-Ni (halkopirit, pentlandit in manjši pirotin). Pegmatit Merenskega (Mer-Peg): zeleno-rjava plast grobozrnatega do pegmatitnega melanorita, ki je debel približno 2,4 do 2,8 cm. Vsebuje mehčaste zaplate interkumulusnega plagioklaza z mezo- do akumuliranim piroksenitom z nekaterimi zrni ortopiroksena, ki dosegajo velikosti do 5 cm. Kromitna zrna so skoraj odsotna z manjšimi količinami v bližini zgornjega kontakta kromita. Sulfidna mineralizacija je spet manjša od c. 0,7 % mineralov in prevladujejo sulfidi, bogati z Fe (več pirotina glede na pentlandit in halkopirit). Tam so manjše količine PGM v primerjavi s kromititi. Melanorit Merenskega (Mer-Nor): Nekoliko podoben prejšnjemu sloju, vendar je finejši (srednjezrnat) ortokumulirani melanorit z 1,6 % razpršene in medzrnate do zrnate sulfidne mineralizacije s prevladujočim železom (pirotin z nekaj pentlandita in halkopirita). Je bolj bogat s halkopiritom, vendar se pojavlja kot manjša (< 1,5 mm) zrna od tistih, ki jih najdemo v pegmatitu. Obstaja interkumulusni kremen, minerali z redkimi zemeljskimi elementi in simplektiti albit-anortit-ortoklaz.
Piroksenit UG2 (greben): V kamnini gostiteljici homititov UG2 prevladujejo zrnat ortopiroksen, intersticijski plagioklaz in klinopiroksen z manjšimi spremenljivimi količinami pomožnih mineralov, kot je flogopit. Kromititi UG2 so podloženi s podnožjem iz piroksenita, ki se razlikuje od piroksenita viseče stene. Kromitna subhedralna do subhedralna (manj kot 0,5 mm velika) zrna so manjša (ok. 4 %), a stalna faza, ki je vgrajena z ortopiroksenom (in drugimi intersticijskimi fazami, kot so omenjene) v tem piroksenitu s podnožjem. V izdankih in na stenah rudnika so vidni veliki oikokristali.
Platreef: ta struktura grebena je razdeljena na tri dele: Spodnji greben je sestavljen iz noritov in feldspatskih piroksenitov, ki so bili rekristalizirani in pretisnjeni. Ta plast ima veliko ksenolitov podeželskih kamnin, zlasti blizu dna plasti. Osrednji ali Srednji greben je sestavljen iz magmatskega peridotita in rekristaliziranih mafičnih kamnin 'različne teksture' z metasedimentnimi ksenoliti. Zgornji greben je sestavljen predvsem iz plagioklaz-piroksenita in norita, ki se je postopoma spremenil v norit in gabronorit proti stiku glavne cone (glej enote). Obstajajo ksenoliti, vendar so ti razmeroma redki brečasti kromititi v feldspatnem piroksenitu blizu vrha grebena.
Prelomi in strižne strukture BIC vsebuje več strižnih območij, nekatera so znotraj znanih prelomov, med katerimi so najpomembnejše strižna cona Jagersfontein (JSZ), strižna cona Klerksdorp (KSZ), strižna cona Potgietersrus (PSZ), Thabazimbi-Murchisonova linija (TML), strižna cona Brits (BSZ), strižna cona reke Olifants (ORSZ) in Steelpoort Shear Zone (SSZ).