Geologické pozadí a ekonomický významEdit
Porfyrová ložiska mědi představují důležitý zdroj a dominantní zdroj mědi, která se dnes těží k uspokojení celosvětové poptávky. Prostřednictvím kompilace geologických údajů bylo zjištěno, že většina porfyrových ložisek je fanerozoického stáří a byla uložena v hloubce přibližně 1 až 6 kilometrů s vertikální mocností v průměru 2 kilometry. V průběhu fanerozoika vzniklo odhadem 125 895 porfyrových ložisek mědi; 62 % z nich (78 106) však bylo odstraněno vyzdvižením a erozí. V zemské kůře tak zůstalo 38 % (47 789), z nichž je známo 574 ložisek, která jsou na povrchu. Odhaduje se, že zemská porfyrová ložiska mědi obsahují přibližně 1,7×1011 tun mědi, což odpovídá více než 8 000 letům celosvětové důlní produkce.
Porfyrová ložiska představují významný zdroj mědi; jsou však také významným zdrojem zlata a molybdenu – přičemž porfyrová ložiska jsou dominantním zdrojem posledně jmenovaného. Obecně se porfyrová ložiska vyznačují nízkými stupni rudní mineralizace, porfyrickým intruzivním komplexem, který je obklopen žilnou skladbou a hydrotermálními brekciemi. Porfyrová ložiska vznikají v obloukovitém prostředí a jsou spojena s magmaty subdukční zóny. Porfyrová ložiska jsou seskupena v diskrétních minerálních provinciích, což znamená, že existuje určitá forma geodynamické kontroly nebo vlivu zemské kůry, která ovlivňuje umístění vzniku porfyru. Porfyrová ložiska mají tendenci se vyskytovat v lineárních, orogenně paralelních pásech (např. Andy v Jižní Americe).
Zdá se také, že existují diskrétní časová období, v nichž se tvorba porfyrových ložisek soustředila nebo preferovala. U porfyrových ložisek mědi a molybdenu se tvorba obecně soustřeďuje do tří časových období: Paleocén-eocén, eocén-oligocén a střední miocén-pliocén. Jak u porfyrových, tak u epitermálních ložisek zlata se obecně jedná o časové období od středního miocénu do recentu, nicméně jsou známy i pozoruhodné výjimky. Většina rozsáhlých porfyrových ložisek má stáří menší než 20 mil. let, nicméně jsou známy i pozoruhodné výjimky, např. 438 mil. let staré ložisko Cadia-Ridgeway v Novém Jižním Walesu. Toto relativně mladé stáří odráží potenciál zachování tohoto typu ložisek; obvykle se totiž nacházejí v zónách vysoce aktivních tektonických a geologických procesů, jako je deformace, zdvih a eroze. Je však možné, že zkreslené rozložení směrem k většině ložisek mladších než 20 milionů let je přinejmenším částečně artefaktem metodiky průzkumu a modelových předpokladů, protože jsou známy velké příklady v oblastech, které byly dříve ponechány jen částečně nebo nedostatečně prozkoumané, částečně kvůli jejich domnělému staršímu stáří hostitelských hornin, ale později se ukázalo, že obsahují velké příklady mnohem starších porfyrových ložisek mědi světové úrovně.
Magmata a plášťové procesyEdit
Všeobecně je většina velkých porfyrových ložisek spojena s kalc-alkalickými intruzemi, i když některá z největších ložisek bohatých na zlato jsou spojena s kalc-alkalickým magmatem s vysokým K složením. Četná porfyrová ložiska mědi a zlata světové třídy jsou hostována vysoko-K nebo šošonitovými intruzemi, například měděnozlatý důl Bingham v USA, měděnozlatý důl Grasberg v Indonésii, měděnozlatý důl Northparkes v Austrálii, měděnozlatý důl Oyu Tolgoi v Mongolsku a měděnozlatý prospekt Peschanka v Rusku.
Obvykle se předpokládá, že magmata zodpovědná za tvorbu porfyrů vznikají částečným tavením svrchní části post-subdukčních, zastavených desek, které jsou pozměněny mořskou vodou. Mělká subdukce mladých, vztlakových desek může vést k produkci adakitických láv částečným tavením. Alternativně mohou metasomatické klíny pláště vytvářet vysoce oxidované podmínky, které vedou k uvolňování sulfidických minerálů, z nichž se uvolňují rudní minerály (měď, zlato, molybden), které pak mohou být transportovány do vyšších úrovní kůry. Tání pláště může být také vyvoláno přechody od konvergentních k transformačním okrajům, stejně jako strmostí a příkopovým ústupem subdukované desky. Nejnověji však převládá názor, že většinu subdukovaných desek ovlivňuje spíše dehydratace, ke které dochází na přechodu blueschist-eklogit, než částečné tavení.
Po dehydrataci se z desky uvolňují tekutiny bohaté na rozpuštěné látky, které metasomatují nadložní plášťový klín astenosféry podobné MORB a obohacují jej o těkavé látky a velké iontové litofilní prvky (LILE). Podle současného názoru je tvorba andezitových magmat vícestupňová a zahrnuje tavení kůry a asimilaci primárních bazaltových magmat, ukládání magmatu na bázi kůry (podsouvání hustého mafického magmatu při jeho vzestupu) a homogenizaci magmatu. Podpovrchové magma dodá bázi kůry velké množství tepla, čímž vyvolá tavení kůry a asimilaci hornin spodní kůry a vytvoří oblast s intenzivní interakcí plášťového magmatu a magmatu kůry. Toto postupně se vyvíjející magma se obohatí o těkavé látky, síru a nekompatibilní prvky – ideální kombinace pro vznik magmatu schopného generovat rudné ložisko. Od tohoto okamžiku vývoje porfyrového ložiska jsou nezbytné ideální tektonické a strukturní podmínky, které umožňují transport magmatu a zajišťují jeho uložení v horních vrstvách kůry.
Tektonické a strukturní kontrolyUpravit
Ačkoli jsou porfyrová ložiska spojena s obloukovým vulkanismem, nejsou typickým produktem v tomto prostředí. Předpokládá se, že tektonické změny působí jako spouštěč vzniku porfyrů. Existuje pět klíčových faktorů, které mohou dát podnět k rozvoji porfyrů: 1) komprese brání výstupu magmatu kůrou, 2) výsledkem je větší mělká magmatická komora, 3) zvýšená frakcionace magmatu spolu s nasycením těkavými látkami a vznikem magmaticko-hydrotermálních fluid, 4) komprese omezuje vývoj odštěpků do okolních hornin, čímž se fluidum koncentruje do jediné zásoby, a 5) rychlý zdvih a eroze podporují dekompresi a účinné, případné usazování rudy.
Porfyrová ložiska se běžně vyvíjejí v oblastech, které jsou zónami nízkoúhlové (plošné) subdukce. Subdukční zóna, která přechází z normální subdukce na plochou a poté zpět na normální, vyvolává řadu efektů, které mohou vést ke vzniku porfyrových ložisek. Zpočátku dojde ke snížení alkalického magmatismu, horizontálnímu zkrácení, hydrataci litosféry nad plochou deskou a nízkému tepelnému toku. Po návratu k normální subdukci bude horká astenosféra opět interagovat s hydratovaným pláštěm, což způsobí mokré tavení, dojde k tavení kůry při průchodu taveniny pláště a ke ztenčení a oslabení litosféry v důsledku zvýšeného tepelného toku. Subdukující deska může být vyzdvižena aseismickými hřbety, řetězci podmořských hor nebo oceánskými plošinami – což může poskytnout příznivé prostředí pro rozvoj porfyrového ložiska. Tato interakce mezi subdukčními zónami a výše zmíněnými oceánskými prvky může vysvětlit vývoj více metalogenních pásem v dané oblasti; protože pokaždé, když subdukční zóna interaguje s jedním z těchto prvků, může to vést ke genezi rud. A konečně, v oceánských ostrovních obloucích může hřebenová subdukce vést ke zploštění desky nebo k reverzi oblouku; zatímco v kontinentálních obloucích může vést k obdobím subdukce ploché desky.
Bylo prokázáno, že reverze oblouku mírně předchází vzniku porfyrových ložisek v jihozápadním Pacifiku po kolizní události. K reverzi oblouku dochází v důsledku kolize ostrovního oblouku s jiným ostrovním obloukem, kontinentem nebo oceánskou plošinou. Kolize může mít za následek ukončení subdukce, a tím vyvolat tavení pláště.
Porfyrová ložiska obecně nemají žádné nezbytné strukturní kontroly pro svůj vznik; i když s některými jsou spojeny velké zlomy a lineamenty. Přítomnost vnitroobloukových zlomových systémů je výhodná, protože mohou lokalizovat vývoj porfyru. Někteří autoři navíc uvádějí, že výskyt průsečíků mezi traverzovými poruchovými zónami kontinentálního rozsahu a obloukovými paralelními strukturami je spojen s tvorbou porfyrů. To je skutečně případ chilských porfyrových ložisek mědi Los Bronces a El Teniente, z nichž každé leží na průsečíku dvou zlomových systémů.
.