Zăcământ de cupru porfir - Porphyry copper deposit

Mina Morenci se deschide în anul 2012. Stâncile roșii din băncile superioare și aflorimentele din fund se află în plafonul leșiat . Se pare că fundul gropii se află în zona mixtă de oxid-sulfură și asta transportă și cele două camioane de transport din prim-plan. Faceți clic pentru a mări fotografia.
Mina Canionului Bingham în 2005. Rocile gri vizibile în groapă sunt aproape toate în zona minereului cu sulfură primară.

Zăcămintele de cupru porfir sunt corpuri de minereu de cupru care sunt formate din fluide hidrotermale care provin dintr-o cameră magmatică voluminoasă la câțiva kilometri sub zăcământul însuși. Predatoare sau asociate cu aceste fluide sunt diguri verticale de roci intruzive porfirice din care își derivă numele acest tip de depozit. În etapele ulterioare, fluidele meteorice circulante pot interacționa cu fluidele magmatice . Plicurile succesive de alterare hidrotermală înglobează de obicei un nucleu de minerale diseminate de minereu în fracturi și vene de linie de păr care formează deseori stocuri. Datorită volumului lor mare, corpurile de porfir pot fi economice din concentrații de cupru de până la 0,15% cupru și pot avea cantități economice de subproduse precum molibden , argint și aur . În unele mine, aceste metale sunt produsul principal.

Prima exploatare a zăcămintelor de porfir de cupru de calitate scăzută din gropi mari deschise a coincis aproximativ cu introducerea lopeților cu abur, construcția de căi ferate și creșterea cererii pieței aproape de începutul secolului al XX-lea. Unele mine exploatează depozite de porfir care conțin suficient aur sau molibden, dar puțin sau deloc cupru.

Zăcămintele de cupru porfir sunt în prezent cea mai mare sursă de minereu de cupru. Majoritatea zăcămintelor de porfir cunoscute sunt concentrate în: vestul Americii de Sud și de Nord și Asia de Sud-Est și Oceania - de-a lungul Inelului de Foc al Pacificului ; Caraibe ; sudul Europei Centrale și zona din jurul estului Turciei ; zone împrăștiate în China , Orientul Mijlociu , Rusia și statele CSI ; și estul Australiei . Doar câteva sunt identificate în Africa , în Namibia și Zambia ; niciunul nu este cunoscut în Antarctica . Cea mai mare concentrație a celor mai mari zăcăminte de porfir de cupru este în nordul Chile . Aproape toate minele care exploatează depozite mari de porfir produc din cariere deschise .

Privire de ansamblu geologică

Contextul geologic și semnificația economică

Zăcămintele de cupru porfir reprezintă o resursă importantă și sursa dominantă de cupru care este exploatată astăzi pentru a satisface cererea globală. Prin compilarea datelor geologice, s-a constatat că majoritatea depozitelor de porfir au o vârstă fanerozoică și au fost amplasate la adâncimi de aproximativ 1 până la 6 kilometri cu grosimi verticale în medie de 2 kilometri. De-a lungul fanerozoicului s-au format aproximativ 125.895 depozite de cupru porfiric; cu toate acestea, 62% dintre aceștia (78.106) au fost înlăturați prin ridicare și eroziune. Astfel, 38% (47.789) rămân în crustă, din care există 574 de depozite cunoscute care se află la suprafață. Se estimează că zăcămintele de cupru din porfir din Pământ conțin aproximativ 1,7 × 10 11 tone de cupru, echivalentul a peste 8 000 de ani de producție globală a minelor.

Zăcămintele de porfir reprezintă o resursă importantă de cupru; cu toate acestea, ele sunt și surse importante de aur și molibden - depozitele de porfir fiind sursa dominantă a acestuia din urmă. În general, depozitele porfir sunt caracterizate de grade scăzute de mineralizare a minereului, un porfirică intruziv complex care este înconjurat de o venă stockwork și hidrotermale breccias . Depozitele de porfir se formează în setări legate de arc și sunt asociate cu magmele zonei de subducție. Zăcămintele de porfir sunt grupate în provincii minerale discrete, ceea ce implică existența unei forme de control geodinamic sau de influență a crustei care afectează localizarea formării de porfir. Depozitele Porfir tind să apară în liniare, Orogenului centuri -parallel (cum ar fi Anzii din America de Sud ).

De asemenea, par să existe perioade discrete de timp în care formarea depozitului de porfir a fost concentrată sau preferată. Pentru depozitele de porfir cupru-molibden, formarea este concentrată în general în trei perioade de timp: paleocen - eocen , eocen - oligocen și miocen mijlociu - pliocen . Atât pentru porfir cât și pentru depozitele de aur epitermal , acestea sunt în general din perioada de timp cuprinsă între Miocenul mijlociu și perioada recentă , cu toate acestea se cunosc excepții notabile. Majoritatea zăcămintelor de porfir pe scară largă au o vârstă mai mică de 20 de milioane de ani, cu toate acestea există excepții notabile, cum ar fi zăcământul Cadia-Ridgeway, vechi de 438 de milioane de ani, în New South Wales. Această vârstă relativ mică reflectă potențialul de conservare a acestui tip de zăcământ; deoarece sunt de obicei localizate în zone cu procese tectonice și geologice foarte active, cum ar fi deformarea, ridicarea și eroziunea. Poate fi totuși că distribuția înclinată către majoritatea zăcămintelor fiind mai mică de 20 de milioane de ani este cel puțin parțial un artefact al metodologiei de explorare și al presupunerilor modelului, deoarece sunt cunoscute exemple mari în zone care anterior au fost lăsate doar parțial sau sub-explorate parțial la vârstele lor de rocă gazdă mai vechi percepute, dar care ulterior s-au dovedit a conține exemple mari, de clasă mondială, de depozite de cupru cu porfir mult mai vechi.

Magme și procese de manta

În general, majoritatea depozitelor mari de porfir sunt asociate cu intruziuni calc-alcaline , deși unele dintre cele mai mari depozite bogate în aur sunt asociate cu compoziții de magmă calc-alcaline cu conținut ridicat de K. Numeroase zăcăminte de cupru-aur din porfir de clasă mondială sunt găzduite de intruziuni cu conținut ridicat de K sau shoshonitic, precum mină de cupru-aur Bingham din SUA, mină de cupru-aur Grasberg în Indonezia, mină de cupru-aur Northparkes în Australia, cupru-aur Oyu Tolgoi mină în Mongolia și Peschanka prospect cupru-aur în Rusia.

Magmele responsabile de formarea porfirului sunt considerate, în mod convențional, generate de topirea parțială a părții superioare a post-subducției, plăci blocate care sunt modificate de apa de mare. Subducția superficială a plăcilor tinere și plutitoare poate duce la producerea de lave adakitice prin topire parțială. Alternativ, pene de manta metasomatizate pot produce condiții foarte oxidate , ceea ce duce la minerale sulfuroase care eliberează minerale de minereu (cupru, aur, molibden), care pot fi apoi transportate la nivelurile superioare ale crustei. Topirea mantalei poate fi, de asemenea, indusă de tranziții de la margini convergente la transformate, precum și retragerea abruptă și retrogradată a plăcii subductate. Cu toate acestea, cele mai recente credința este că deshidratarea care apare la blueschist - eclogite de tranziție afectează plăci mai subduse, mai degrabă decât de topire parțială.

După deshidratare, fluidele solut bogate sunt eliberate din dala și metasomatise suprapusă pană manta de MORB -ca astenosferă , îmbogățindu - l cu substanțe volatile și ioni mari litofilă elemente (LILE). Credința actuală este că generația magmelor andezitice este multietajată și implică topirea crustală și asimilarea magmelor bazaltice primare , stocarea magmei la baza scoarței ( subplacarea prin magma densă, mafică pe măsură ce urcă) și omogenizarea magmei. Magma sub-placată va adăuga multă căldură la baza crustei, inducând astfel topirea crustei și asimilarea rocilor cu crustă inferioară, creând o zonă cu interacțiune intensă a magmei mantalei și magmei crustale. Această magmă care evoluează progresiv se va îmbogăți în elemente volatile, sulf și incompatibile - o combinație ideală pentru generarea unei magme capabile să genereze un depozit de minereu. Din acest moment înainte, în evoluția unui depozit de porfir, sunt necesare condiții ideale tectonice și structurale pentru a permite transportul magmei și pentru a asigura amplasarea acesteia în niveluri crustale superioare.

Controale tectonice și structurale

Deși depozitele de porfir sunt asociate cu vulcanismul arcului , ele nu sunt produsele tipice din acel mediu. Se crede că schimbarea tectonică acționează ca un factor declanșator pentru formarea porfirului. Există cinci factori cheie care pot da naștere la dezvoltarea porfirului: 1) compresia care împiedică ascensiunea magmei prin crustă, 2) o cameră magmatică mai mică rezultată , 3) fracționarea îmbunătățită a magmei împreună cu saturația volatilă și generarea de fluide magmatic-hidrotermale, 4) compresia restricționează apariția ramurilor din roca înconjurătoare, concentrând astfel fluidul într-un singur stoc și 5) ridicarea rapidă și eroziunea favorizează decompresia și depunerea eficientă, eventuală a minereului.

Zăcămintele de porfir sunt în mod obișnuit dezvoltate în regiuni care sunt zone de subducție cu unghi mic (planșeu) . O zonă de subducție care trece de la normal la plan și apoi înapoi la subducție normală produce o serie de efecte care pot duce la generarea depozitelor de porfir. Inițial, va exista scăderea magmatismului alcalin, scurtarea orizontală, hidratarea litosferei deasupra plăcii plate și fluxul de căldură scăzut. La revenirea la subducția normală, astenosfera fierbinte va interacționa din nou cu mantaua hidratată, provocând topirea umedă, se va produce topirea crustei pe măsură ce topirile mantei trec și subțierea și slăbirea litosferică datorită fluxului de căldură crescut. Placa subductivă poate fi ridicată de creste aseismice, lanțuri montane subacvatice sau platouri oceanice - care pot oferi un mediu favorabil dezvoltării unui depozit de porfir. Această interacțiune între zonele de subducție și caracteristicile oceanice menționate mai sus poate explica dezvoltarea mai multor centuri metalogene într-o regiune dată; deoarece de fiecare dată când zona de subducție interacționează cu una dintre aceste caracteristici poate duce la geneza minereului. În cele din urmă, în arcurile insulelor oceanice, subducția creastei poate duce la aplatizarea plăcii sau inversarea arcului; întrucât, în arcurile continentale poate duce la perioade de subducție a plăcilor plate .

S-a demonstrat că inversarea arcului precedă ușor formarea depozitelor de porfir în sud-vestul Pacificului, după un eveniment colizional. Inversarea arcului are loc datorită coliziunii dintre un arc insular și fie un alt arc insular, un continent sau un platou oceanic. Coliziunea poate duce la încetarea subducției și astfel poate induce topirea mantalei.

Zăcămintele de porfir nu au, în general, niciun control structural necesar pentru formarea lor; deși defecțiunile și liniațiile majore sunt asociate cu unele. Prezența sistemelor de defecțiuni intra-arc este benefică, deoarece pot localiza dezvoltarea porfirului. Mai mult, unii autori au indicat faptul că apariția intersecțiilor între zonele de defect transversale la scară continentală și structurile arc-paralele sunt asociate cu formarea porfirului. Acesta este de fapt cazul depozitelor de cupru porfiric din Los Bronces și El Teniente, fiecare dintre ele situându- se la intersecția a două sisteme de defecte.

Caracteristici

Din Cox, (1986) US Geological Survey Bulletin 1693

Caracteristicile depozitelor de cupru porfiric includ:

  • Corpurile orbite sunt asociate cu multiple intruziuni și diguri de compoziție de diorit la monzonit cuarțos cu texturi porfirice.
  • Zonele de brecie cu fragmente unghiulare sau rotunjite local sunt frecvent asociate cu intruzivele. Sulfurat Mineralizarea are loc în mod obișnuit între sau în interiorul fragmente. Aceste zone de brecie sunt de obicei hidrotermale și pot fi manifestate ca diguri de pietriș.
  • Depozitele au de obicei un exterior epidot - clorit zona alterare mineral.
  • O zonă de alterare a cuarțului - sericită apare de obicei mai aproape de centru și poate supraimprima.
  • O zonă centrală potasică a biotitului secundar și a alterării ortoclazei este în mod obișnuit asociată cu cea mai mare parte a minereului.
  • Fracturile sunt adesea umplute sau acoperite de sulfuri sau de vene de cuarț cu sulfuri. Fracturile distanțate de mai multe orientări sunt de obicei asociate cu minereul de cea mai înaltă calitate.
  • Porțiunile superioare ale depozitelor de cupru porfir pot fi supuse îmbogățirii supergenice . Aceasta implică dizolvarea metalelor din porțiunea superioară și transportarea în jos până sub pânza freatică, unde precipită.

Zăcămintele de cupru porfir sunt de obicei exploatate prin metode în aer liber .

Exemple

Mexic

Canada

Chile

Peru

Statele Unite

Indonezia

Australia

Papua Noua Guinee

Alte

Zăcăminte de minereuri de tip porfir pentru alte metale decât cuprul

Cuprul nu este singurul metal care apare în depozitele de porfir. Există, de asemenea, zăcăminte de minereu de porfir extrase în principal pentru molibden , dintre care multe conțin foarte puțin cupru. Exemple de depozite de porfir molibden sunt depozitele Climax , Urad, Mt. Emmons și Henderson din centrul Colorado ; zăcămintele White Pine și Pine Grove din Utah; Questa depozitul din nordul New Mexico ; și Endako în Columbia Britanică.

US Geological Survey a clasificat la Chorolque și Catavi depozitele de staniu în Bolivia ca depozite de staniu porfir .

Unele zăcăminte de cupru porfir în medii de scoarță oceanică, precum cele din Filipine , Indonezia și Papua Noua Guinee , sunt suficient de bogate în aur încât să poată fi numite zăcăminte de porfir cupru-aur.

Referințe

  1. ^ Ioan, DA; Taylor, RD (2016). „Capitolul 7: Subproduse ale depozitelor de cupru și molibden porfiric”. În Philip L. Verplanck și Murray W. Hitzman (ed.). Pământ rar și elemente critice în zăcăminte de minereu . 18 . p. 137-164.
  2. ^ "Copie arhivată" (PDF) . Arhivat din original (PDF) în data de 05.05.2009 . Adus 31/08/2009 .CS1 maint: copie arhivată ca titlu ( link )
  3. ^ Metale de bază Arhivat 02-06-2008 la Wayback Machine
  4. ^ Metale de bază Arhivat 02-06-2008 la Wayback Machine
  5. ^ https://web.archive.org/web/20100307202424/http://www.mawsonwest.com.au/multimedia/1/ASX%20Chimpantika%20160407.pdf
  6. ^ a b c d e Kesler, SE și BH Wilkinson, resursele de cupru ale Pământului estimate din difuzia tectonică a depozitelor de cupru porfiric, Geology , 2008, 36 (3): pp. 255-258. Abstract
  7. ^ a b c d e f g h Richards, JP, precursori tectono-magmatici pentru formarea depozitului de porfir cu- (Mo-Au). Geologie Economică, 2003. 98: p. 1515-1533.
  8. ^ a b c d e f g h i j k l m n Cooke, DR, P. Hollings și JL Walshe, Giant Porphyry Deposits: Characteristics, Distribution, and Tectonic Controls. Geologie Economică, 2005. 100 (5): p. 801-818.
  9. ^ a b c d e f g h i j Sillitoe, RH, Porphyry Copper Systems. Geologie Economică, 2010. 105: p. 3-41.
  10. ^ Müller D., Groves DI (2019) Roci magmatice potassice și mineralizarea aur-cupru asociată (ediția a 5-a). Recenzii despre resurse minerale. Springer-Verlag Heidelberg, 398 pp
  11. ^ a b c d e f Sillitoe, RH, Caracteristici și controale ale celor mai mari depozite de porfir cupru-aur și aur epitermal din regiunea circum-Pacific. Australian Journal of Earth Sciences: An International Geoscience Journal of the Geological Society of Australia 1997. 44 (3): p. 373-388.
  12. ^ Sillitoe, RH Factori regionali majori care favorizează dimensiuni mari, grad ridicat de hipogen, conținut ridicat de aur și oxidare supergenică și îmbogățirea depozitelor de cupru porfiric. în Porfir și zăcăminte de cupru și aur hidrotermale: O perspectivă globală. 1998. Glenside, Australia de Sud: Australian Mineral Foundation.
  13. ^ Solomon, M., Subducție, inversarea arcului și originea depozitelor de cupru-aur din porfir în arcurile insulare. Geologie, 1990. 18: p. 630-633.
  14. ^ a b Piquer Romo, José Meulen; Yáñez, Gonzálo; Rivera, Orlando; Cooke, David (2019). „Zonele de deteriorare a crustei de lungă durată asociate cu intersecțiile de defecte din Anzii înalți ai Chile Central” . Geologia Andină . 46 (2): 223–239. doi : 10.5027 / andgeoV46n2-3108 . Adus pe 9 iunie 2019 .
  15. ^ Sillitoe, RH, 1985, Ore-Related Breccias in Volcanoplutonic Arcs: Economic Geology, v. 80, p. 1467-1514.
  16. ^ West, Richard J. și Daniel M. Aiken, Geology of the Sierrita-Esperanza Deposit, Chapter 21 in Advances in the Geology of the Porphyry Copper Deposits , The University of Arizona Press, 1982, ISBN  0-8165-0730-9
  17. ^ Banks, Norman G., Sulfur and Cupr in Magma and Rocks: Ray Porphyry Copper Deposit, Pinal County, Arizona, Chapter 10 in Advances in the Geology of the Porphyry Copper Deposits , The University of Arizona Press, 1982, ISBN  0-8165 -0730-9
  18. ^ Tujuh Bukit - Indonezia | Mine Intrepid
  19. ^ [1]
  20. ^ Cobre Panama, Inmet Mining Arhivat la 05-05-2011 la Wayback Machine
  21. ^ "Saindak" . Resurse minerale on-line date spațiale . USGS .
  22. ^ Keith, JD, Shanks III, WC, Archibald, DA și Farrar, E., 1986, Volcanic and Intrusive History of the Pine Grove Porphyry Molybdenum System, Southwestern Utah: Economic Geology, v. 81, p. 553-587
  23. ^ Jensen, Collin (2019). „Construcția în mai multe etape a micului stoc de bumbac, Utah: origine, intruziune, aerisire, mineralizare și mișcare de masă” . Arhiva BYU Scholars - Teze și disertații .
  24. ^ Bruce L. Reed (1986) Model descriptiv al porfirului Sn , în modele de depozite minerale , US Geological Survey Bulletin 1693, p.108.
  25. ^ RL Andrew (1995) Zăcăminte de cupru-aur din porfir din sud-vestul Pacificului , Mining Engineering, 1/1995, p.33-38.
  • Dennis P. Cox, 1986, "Model descriptiv al porfirului Cu", în Modele de depozite minerale , US Geological Survey, Buletin 1693, p. 76, 79.
  • Michael L. Zientek, și colab., 2013, Porphyry copper Assessment of Southeast Asia and Melanesia, US Geological Survey, Scientific Investigations Report 2010-5090-D.