base di conoscenza
CTRL+F per cercare la tua parola chiave

Deposito di rame di porfido

Deposito di rame di porfido

I depositi di rame di porfido sono corpi di minerale di rame formati da fluidi idrotermali che provengono da una camera di magma voluminosa diversi chilometri al di sotto del deposito stesso. Predare o associati a questi fluidi sono argini verticali di rocce intrusive porfiriche da cui questo tipo di deposito deriva il suo nome. Nelle fasi successive, i fluidi meteorici circolanti possono interagire con i fluidi magmatici. Le buste successive di alterazione idrotermale in genere racchiudono un nucleo di minerali minerali disseminati in fratture e vene spesso sottili che formano scorte. A causa del loro grande volume, i corpi di porfido possono essere economici da concentrazioni di rame fino allo 0,15% di rame e possono avere quantità economiche di sottoprodotti come molibdeno, argento e oro. In alcune miniere, quei metalli sono il prodotto principale.

La prima estrazione di depositi di porfido di rame di bassa qualità da grandi fosse aperte coincise all'incirca con l'introduzione di pale a vapore, la costruzione di ferrovie e un aumento della domanda del mercato verso l'inizio del XX secolo. Alcune miniere sfruttano depositi di porfido che contengono oro o molibdeno sufficienti, ma poco o niente rame.

I depositi di rame di porfido sono attualmente la più grande fonte di minerale di rame. La maggior parte dei porfiri conosciuti sono concentrati in: sud ovest e Nord America e sud-est asiatico e Oceania - lungo il Pacifico Ring of Fire; i Caraibi; l'Europa centrale meridionale e l'area intorno alla Turchia orientale; aree sparse in Cina, Medio Oriente, Russia e Stati della CSI; e l'Australia orientale. Solo pochi sono identificati in Africa, in Namibia e Zambia; nessuno è noto in Antartide. La più grande concentrazione dei più grandi porfiri di rame si trova nel nord del Cile. Quasi tutte le miniere che sfruttano grandi depositi di porfido producono da fosse aperte.

Panoramica geologica

Background geologico e significato economico

I depositi di rame di porfido rappresentano una risorsa importante e la fonte dominante di rame che viene estratta oggi per soddisfare la domanda globale. Tramite la raccolta di dati geologici, è stato riscontrato che la maggior parte dei depositi di porfido sono di età fanerozoica e sono stati collocati a profondità da 1 a 6 chilometri circa con spessori verticali in media di 2 chilometri. Durante il Fanerozoico si formarono circa 125.895 depositi di rame porfirico; tuttavia, il 62% di essi (78.106) è stato rimosso per sollevamento ed erosione. Pertanto, il 38% (47.789) rimane nella crosta, di cui ci sono 574 depositi noti che sono in superficie. Si stima che i depositi di rame di porfido terrestre contengano circa 1,7 × 1011 tonnellate di rame, equivalenti a oltre 8.000 anni di produzione globale di mine.

I depositi di porfido rappresentano un'importante risorsa di rame; tuttavia, sono anche importanti fonti di oro e molibdeno - i depositi di porfido sono la fonte dominante di quest'ultimo. In generale, i depositi di porfido sono caratterizzati da bassi gradi di mineralizzazione del minerale, un complesso invadente porfirico che è circondato da un deposito di vena e brecce idrotermali. I depositi di porfido si formano in contesti relativi all'arco e sono associati ai magmi delle zone di subduzione. I depositi di porfido sono raggruppati in discrete province minerali, il che implica che esiste una qualche forma di controllo geodinamico o influenza crostale che influenza la posizione della formazione di porfido. Depositi di porfido tendono a verificarsi in cinghie lineari parallele orogene (come le Ande in Sud America).

Sembrano esserci anche periodi di tempo discreti in cui la formazione del deposito di porfido era concentrata o preferita. Per i depositi di porfido rame-molibdeno, la formazione è ampiamente concentrata in tre periodi di tempo: Paleocene-Eocene, Eocene-Oligocene e Miocene-Pliocene medio. Sia per il porfido che per i depositi di oro epiteliale, essi sono generalmente dal periodo di tempo che va dal Miocene medio al periodo recente. Tuttavia sono note notevoli eccezioni. La maggior parte dei depositi di porfido su larga scala ha un'età inferiore a 20 milioni di anni. Tuttavia, vi sono notevoli eccezioni, come il deposito Cadia-Ridgeway di 438 milioni di anni nel Nuovo Galles del Sud. Questa età relativamente giovane riflette il potenziale di conservazione di questo tipo di deposito; poiché si trovano in genere in zone con processi tettonici e geologici altamente attivi, come deformazione, sollevamento ed erosione. Può darsi, tuttavia, che la distribuzione distorta verso la maggior parte dei depositi sia inferiore a 20 milioni di anni è almeno in parte un artefatto della metodologia di esplorazione e delle ipotesi di modello, poiché sono noti grandi esempi in aree che in precedenza erano state lasciate solo parzialmente o sottoesplorate in parte dovute alle loro età di roccia ospite più vecchie percepite, ma che poi sono state trovate per contenere grandi esempi di classe mondiale di depositi di rame di porfido molto più vecchi.

Magmi e processi del mantello

In generale, la maggior parte dei grandi depositi di porfido sono associati a intrusioni calc-alcaline, sebbene alcuni dei più grandi depositi ricchi di oro siano associati a composizioni di magma calc-alcaline ad alto K. Numerosi depositi di rame-oro di porfido di classe mondiale sono ospitati da intrusioni di alto K o shoshonitiche, come la miniera di rame-oro di Bingham negli Stati Uniti, la miniera di rame-oro di Grasberg in Indonesia, la miniera di rame-oro di Northparkes in Australia, il rame-oro di Oyu Tolgoi miniera in Mongolia e Peschanka prospettiva rame-oro in Russia.

Si ritiene che i magmi responsabili della formazione del porfido siano generati dallo scioglimento parziale della parte superiore della post-subduzione, lastre bloccate che sono alterate dall'acqua di mare. La subduzione superficiale di lastre giovani e galleggianti può provocare la produzione di lave adakitiche mediante fusione parziale. In alternativa, i cunei metasomatizzati del mantello possono produrre condizioni altamente ossidate che si traducono in minerali solforati che rilasciano minerali minerali (rame, oro, molibdeno), che possono quindi essere trasportati ai livelli crostali superiori. Lo scioglimento del mantello può anche essere indotto da transizioni da margini convergenti a trasformati, nonché dalla ritirata di avvallamento e trincea della lastra subdotta. Tuttavia, l'ultima convinzione è che la disidratazione che si verifica nella transizione blueschista-eclogite colpisce la maggior parte delle lastre subdotte, piuttosto che la fusione parziale.

Dopo la disidratazione, i fluidi ricchi di soluto vengono rilasciati dalla lastra e metasomatizzano il cuneo sovrastante di astenosfera simile al MORB, arricchendolo con sostanze volatili e grandi elementi litofili agli ioni (LILE). La convinzione attuale è che la generazione di magmi andesitici sia multistadio e coinvolga la fusione e l'assimilazione crostali dei magmi basaltici primari, la conservazione del magma alla base della crosta (sottosopra con denso, magma mafico mentre sale) e omogeneizzazione del magma. Il magma sottopiatto aggiungerà molto calore alla base della crosta, inducendo in tal modo lo scioglimento e l'assimilazione della crosta inferiore delle rocce, creando un'area con intensa interazione tra il magma del mantello e il magma della crosta. Questo magma in evoluzione progressiva si arricchirà di sostanze volatili, zolfo e elementi incompatibili, una combinazione ideale per la generazione di un magma in grado di generare un deposito di minerale. Da questo punto in avanti nell'evoluzione di un deposito di porfido, sono necessarie condizioni tettoniche e strutturali ideali per consentire il trasporto del magma e garantirne la collocazione nei livelli della crosta superiore.

Controlli tettonici e strutturali

Sebbene i depositi di porfido siano associati al vulcanismo ad arco, non sono i prodotti tipici in quell'ambiente. Si ritiene che il cambiamento tettonico funga da fattore scatenante per la formazione del porfido. Esistono cinque fattori chiave che possono dare origine allo sviluppo del porfido: 1) compressione che impedisce l'ascesa del magma attraverso la crosta, 2) una risultante camera di magma superficiale più grande risultante, 3) frazionamento migliorato del magma insieme a saturazione volatile e generazione di fluidi magmatico-idrotermali, 4) la compressione limita lo sviluppo dei germogli nella roccia circostante, concentrando così il fluido in un unico stock, e 5) il rapido sollevamento e l'erosione favoriscono la decompressione e la deposizione efficiente ed eventuale del minerale.

I depositi di porfido sono comunemente sviluppati in regioni che sono zone di subduzione ad angolo basso (lastra piana). Una zona di subduzione che passa da normale a piatta e poi di nuovo a normale subduzione produce una serie di effetti che possono portare alla generazione di depositi di porfido. Inizialmente, ci sarà una diminuzione del magmatismo alcalino, accorciamento orizzontale, idratazione della litosfera sopra la lastra piana e basso flusso di calore. Al ritorno alla normale subduzione, l'astenosfera calda interagirà ancora una volta con il mantello idratato, causando fusione a umido, ne deriverà una fusione crustale man mano che il mantello si scioglie e l'assottigliamento e l'indebolimento litosferici dovuti all'aumento del flusso di calore. La lastra di subduzione può essere sollevata da creste asismiche, catene montuose o altopiani oceanici, che possono fornire un ambiente favorevole per lo sviluppo di un deposito di porfido. Questa interazione tra zone di subduzione e le suddette caratteristiche oceaniche può spiegare lo sviluppo di più cinghie metallogeniche in una data regione; poiché ogni volta che la zona di subduzione interagisce con una di queste caratteristiche può portare alla genesi del minerale. Infine, negli archi oceanici delle isole, la subduzione della cresta può portare all'appiattimento della lastra o all'inversione dell'arco; mentre negli archi continentali può portare a periodi di subduzione di lastre piane.

È stato dimostrato che l'inversione dell'arco precede leggermente la formazione di depositi di porfido nel Pacifico sud-occidentale, dopo un evento di collisione. L'inversione dell'arco si verifica a causa della collisione tra un arco dell'isola e un altro arco dell'isola, un continente o un altopiano oceanico. La collisione può comportare la conclusione della subduzione e quindi indurre la fusione del mantello.

I depositi di porfido non hanno generalmente alcun controllo strutturale necessario per la loro formazione; anche se alcuni difetti e lineamenti sono associati ad alcuni. La presenza di sistemi di faglie intra-arco sono utili, in quanto possono localizzare lo sviluppo del porfido. Inoltre, alcuni autori hanno indicato che la presenza di intersezioni tra zone di faglia trasversali su scala continentale e strutture ad arco parallelo sono associate alla formazione di porfido. Questo è in realtà il caso dei depositi di rame porfido del Cile Los Bronces e El Teniente, ciascuno dei quali si trova all'intersezione di due sistemi di faglia.

caratteristiche

Le caratteristiche dei depositi di rame di porfido includono:

  • I corpi minerali sono associati a molteplici intrusioni e dighe di diorite nella composizione di monzonite al quarzo con trame porfiriche.
  • Le zone di breccia con frammenti angolari o arrotondati localmente sono comunemente associate agli intrusivi. La mineralizzazione dei solfuri si verifica in genere tra o all'interno di frammenti.
  • I depositi hanno tipicamente una zona esterna di alterazione minerale dell'epidoto - clorito.
  • Una zona di alterazione del quarzo - sericite si verifica in genere più vicino al centro e può sovrastampare.
  • Una zona centrale di potassio con alterazioni secondarie di biotite e ortoclasio è comunemente associata alla maggior parte del minerale.
  • Le fratture sono spesso riempite o rivestite da solfuri o vene di quarzo con solfuri. Le fratture ravvicinate di diversi orientamenti sono solitamente associate al minerale di grado più elevato.
  • Le porzioni superiori di depositi di rame di porfido possono essere soggette ad arricchimento di supergeni. Ciò comporta che i metalli nella parte superiore vengano dissolti e portati giù al di sotto della falda acquifera, dove precipitano.

I depositi di rame di porfido sono in genere estratti con metodi a cielo aperto.

Esempi di depositi di rame di porfido

Messico

  • Santo Tomas

Chile

  • Cerro Colorado
  • Chuquicamata
  • Collahuasi
  • Escondida
  • El Abra
  • El Salvador
  • El Teniente
  • Los Pelambres
  • Radomiro Tomić

Perù

  • Toquepala
  • Cerro Verde, a sud-est della città di Arequipa

stati Uniti

  • Ajo, in Arizona
  • Bagdad, Arizona
  • Pozzo di lavanda, Bisbee, Arizona
  • Morenci, in Arizona
  • Pebble Mine, Alaska
  • Safford Mine, Safford, Arizona
  • San Manuel, in Arizona
  • Sierrita, Arizona
  • Risoluzione Copper, Superior, Arizona
  • El Chino, Santa Rita, Nuovo Messico
  • Ely, Nevada
  • Miniera di Bingham Canyon, Utah
  • Ray Mine, Arizona

Indonesia

  • Batu Hijau, Sumbawa
  • Grasberg, Papua occidentale a> 3 miliardi di tonnellate a 1 ppm di Au, è uno dei depositi di porfido più grandi e ricchi al mondo di qualsiasi tipo
  • Tujuh Bukit, Java, ancora sotto esplorazione, ma probabilmente più grande di Batu Hijau
  • Sungai Mak e Cabang Kiri, Gorontalo, a 292 milioni di tonnellate a 0,50 ppm di oro e 0,47% di rame

Australia

  • Miniera di Cadia-Ridgeway, Nuovo Galles del Sud, deposito di rame-oro estratto da pozzo aperto e blocco speleologico.
  • Deposito di porfido di rame Northparkes, Nuovo Galles del Sud, con 63 milioni di tonnellate all'1,1% di Cu e 0,5 ppm di Au.

Papua Nuova Guinea

  • Ok Tedi
  • Panguna / Bougainville Copper
  • Progetto Wafi-Golpu / Miniera Wafi-Golpu

Altro

  • Coclesito, Panama
  • Miniera di Majdanpek, Serbia
  • Oyu Tolgoi è uno dei depositi di porfido di rame più grandi e ricchi al mondo, la Mongolia
  • La Caridad, Sonora, Messico
  • Dizon, Filippine
  • Progetto Saindak Copper Gold, Pakistan

Depositi di minerali di tipo porfido per metalli diversi dal rame

Il rame non è l'unico metallo presente nei depositi di porfido. Esistono anche depositi di minerale di porfido estratti principalmente per molibdeno, molti dei quali contengono pochissimo rame. Esempi di depositi di porfido di molibdeno sono i depositi di Climax, Urad e Henderson nel Colorado centrale e il deposito di Questa nel nord del New Mexico.

L'indagine geologica statunitense ha classificato i depositi di stagno di Chorolque e Catavi in ​​Bolivia come depositi di stagno di porfido .

Alcuni depositi di rame porfido in ambienti con crosta oceanica, come quelli nelle Filippine, in Indonesia e in Papua Nuova Guinea, sono sufficientemente ricchi di oro da essere chiamati depositi di porfido rame-oro.