Context geologic și semnificație economicăEdit
Zăcămintele de cupru porphyry 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 zăcămintelor porphyry sunt de 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 de depozite de cupru porphyry; cu toate acestea, 62% dintre ele (78.106) au fost eliminate prin ridicare și eroziune. Astfel, 38% (47.789) au rămas în scoarță, din care există 574 de depozite cunoscute care se află la suprafață. Se estimează că depozitele de cupru porphyry de pe Pământ conțin aproximativ 1,7×1011 tone de cupru, echivalentul a peste 8.000 de ani de producție minieră la nivel mondial.
Depozitele porphyry reprezintă o resursă importantă de cupru; cu toate acestea, ele sunt, de asemenea, surse importante de aur și molibden – depozitele porphyry fiind sursa dominantă a celui din urmă. În general, zăcămintele porphyry se caracterizează prin grade scăzute de mineralizare a minereului, un complex intrusiv porfiric care este înconjurat de un stockwork de filon și brecii hidrotermale. Zăcămintele de porfiră se formează în medii legate de arc și sunt asociate cu magme din zona de subducție. Zăcămintele de porfiră sunt grupate în provincii minerale discrete, ceea ce implică faptul că există o anumită formă de control geodinamic sau de influență crustală care afectează locația formării porfirului. Depozitele de porfiră tind să apară în centuri liniare, paralele cu orogenul (cum ar fi Anzii din America de Sud).
De asemenea, se pare că există perioade de timp discrete în care formarea depozitelor de porfiră a fost concentrată sau preferată. Pentru zăcămintele porphyry de cupru-molibden, formarea este în linii mari concentrată în trei perioade de timp: Paleocen-Eocene, Eocen-Oligocen și Miocenul mediu-Pliocen. Atât pentru depozitele de aur porphyry, cât și pentru cele epitermale, acestea provin, în general, din perioada de timp cuprinsă între Miocenul mijlociu și perioada recentă, dar se cunosc și excepții notabile. Majoritatea zăcămintelor porphyry de mari dimensiuni au o vechime mai mică de 20 de milioane de ani., însă există excepții notabile, cum ar fi zăcământul Cadia-Ridgeway din New South Wales, cu o vechime de 438 de milioane de ani. Această vârstă relativ tânără reflectă potențialul de conservare al acestui tip de zăcământ; deoarece acestea sunt situate, de obicei, în zone de procese tectonice și geologice foarte active, cum ar fi deformarea, ridicarea și eroziunea. Cu toate acestea, este posibil ca distribuția înclinată către majoritatea depozitelor cu o vechime mai mică de 20 de milioane de ani să fie, cel puțin parțial, un artefact al metodologiei de explorare și al ipotezelor modelelor, deoarece sunt cunoscute exemple mari în zone care anterior au fost parțial sau insuficient explorate, în parte din cauza vârstei percepute a rocilor gazdă mai vechi, dar care, ulterior, s-au dovedit a conține exemple mari, de clasă mondială, de depozite de cupru porphyry mult mai vechi.
Magme și procese mantaleiEdit
În general, majoritatea zăcămintelor porphyry mari sunt asociate cu intruziuni calc-alcaline, deși unele dintre cele mai mari zăcăminte bogate în aur sunt asociate cu compoziții magmatice calc-alcaline cu conținut ridicat de K. Numeroase zăcăminte porphyry de cupru-aur de clasă mondială sunt găzduite de intruziuni high-K sau shoshonitice, cum ar fi mina de cupru-aur Bingham din SUA, mina de cupru-aur Grasberg din Indonezia, mina de cupru-aur Northparkes din Australia, mina de cupru-aur Oyu Tolgoi din Mongolia și prospectul de cupru-aur Peschanka din Rusia.
Se consideră în mod convențional că magmele responsabile de formarea porfirului sunt generate prin topirea parțială a părții superioare a plăcilor de stagnare post-subducție, care sunt alterate de apa de mare. Subducția la mică adâncime a unor plăci tinere și plutitoare poate duce la producerea de lave adakitice prin topire parțială. Alternativ, cutele de mantaua metasomatizate pot produce condiții de oxidare ridicată, ceea ce are ca rezultat eliberarea de minerale de sulfură 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 tranzițiile de la marginile convergente la marginile de transformare, precum și de accentuarea și retragerea spre tranșee a plăcii subdurate. Cu toate acestea, cea mai recentă convingere este că deshidratarea care are loc la tranziția blueschist-eclogit afectează majoritatea plăcilor subducute, mai degrabă decât topirea parțială.
După deshidratare, fluidele bogate în solut sunt eliberate din placă și metasomatizează cuva mantalei suprapuse din astenosfera asemănătoare MORB, îmbogățind-o cu substanțe volatile și elemente litofile cu ioni mari (LILE). Credința actuală este că generarea magmelor andezitice este în mai multe etape și implică topirea crustală și asimilarea magmelor bazaltice primare, stocarea magmei la baza crustei (subplată de magma densă și mafică pe măsură ce aceasta urcă) și omogenizarea magmei. Magma subplată va adăuga multă căldură la baza crustei, inducând astfel topirea crustală și asimilarea rocilor de la nivelul inferior al crustei, creând o zonă cu o interacțiune intensă a magmei mantalei și a magmei crustale. Această magmă care evoluează progresiv se va îmbogăți în substanțe volatile, sulf și elemente incompatibile – o combinație ideală pentru generarea unei magme capabile să genereze un zăcământ de minereu. Din acest punct înainte în evoluția unui zăcământ porphyry, sunt necesare condiții tectonice și structurale ideale pentru a permite transportul magmei și pentru a asigura amplasarea acesteia în nivelurile superioare ale crustei.
Controale tectonice și structuraleEdit
Deși depozitele porphyry sunt asociate cu vulcanismul de arc, ele nu sunt produse tipice în acest mediu. Se crede că schimbările tectonice acționează ca un 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 mare și mai puțin adâncă rezultată, 3) o fracționare sporită a magmei împreună cu saturarea volatilă și generarea de fluide magmatice-hidrotermale, 4) compresia restricționează dezvoltarea ramificațiilor în rocile înconjurătoare, concentrând astfel fluidul într-un singur stoc, și 5) ridicarea și eroziunea rapidă favorizează decompresia și depunerea eficientă, în cele din urmă, a minereului.
Depozitele de porfiră sunt dezvoltate în mod obișnuit în regiuni care sunt zone de subducție cu unghiuri joase (flat-slab). O zonă de subducție care trece de la subducție normală la subducție plană și apoi din nou la subducție normală produce o serie de efecte care pot duce la generarea de depozite de porfir. Inițial, va exista o scădere a magmatismului alcalin, o scurtare orizontală, o hidratare a litosferei deasupra plăcii plate și un flux termic scăzut. La revenirea la subducția normală, astenosfera fierbinte va interacționa din nou cu mantaua hidratată, provocând o topire umedă, va urma topirea crustală pe măsură ce topiturile mantalei trec prin ea, precum și subțierea și slăbirea litosferei din cauza fluxului termic crescut. Placa de subducție poate fi ridicată de dorsale asistemice, lanțuri de munți submarini sau platouri oceanice – care pot oferi un mediu favorabil pentru dezvoltarea unui zăcământ de porfiră. Această interacțiune dintre zonele de subducție și caracteristicile oceanice menționate mai sus poate explica dezvoltarea mai multor centuri metalogenetice într-o anumită regiune; deoarece de fiecare dată când zona de subducție interacționează cu una dintre aceste caracteristici, aceasta poate duce la geneza minereului. În cele din urmă, în arcele insulare oceanice, subducția de creastă poate duce la aplatizarea plăcilor sau la inversarea arcului; în timp ce, în arcele continentale, poate duce la perioade de subducție de tip Flat Slab.
S-a demonstrat că inversarea arcului este ușor anterioară formării depozitelor de porfir în sud-vestul Pacificului, după un eveniment colizional. Inversarea arcului se produce ca urmare a coliziunii dintre un arc insular și fie un alt arc insular, fie un continent, fie un platou oceanic. Coliziunea poate duce la încetarea subducției și, prin urmare, poate induce topirea mantalei.
Depozitele de porfiră nu au, în general, niciun control structural necesar pentru formarea lor; deși la unele sunt asociate falii și lineamente majore. Prezența sistemelor de falii intraarctice sunt benefice, deoarece acestea pot localiza dezvoltarea porfirului. Mai mult decât atât, unii autori au indicat că apariția unor intersecții între zonele de falii transversale la scară continentală și structurile paralele arcului sunt asociate cu formarea porfirului. Acesta este de fapt cazul zăcămintelor de cupru porphyry Los Bronces și El Teniente din Chile, fiecare dintre acestea aflându-se la intersecția a două sisteme de falii.
.