Медно-порфировое месторождение - Porphyry copper deposit

Шахта Моренси карьера 2012 г. Красные скалы на верхних уступах и обнажения на заднем плане находятся в выщелоченная крышка. Похоже, что дно карьера находится в смешанной оксидно-сульфидной зоне, и это также то, что везут два тягача на переднем плане. Нажмите, чтобы увеличить фото.
Шахта Бингем-Каньон в 2005 г. Серые породы, видимые в карьере, почти все относятся к зоне первично-сульфидных руд.

Медно-порфировые месторождения находятся медь руда тела, которые сформированы из гидротермальные жидкости которые происходят из объемного магматическая камера несколько километров ниже самого месторождения. Предшествующие этим флюидам или связанные с ними вертикальные дайки порфировидный интрузивные породы от которого и произошло название этого типа депозита. На более поздних стадиях циркулирующие метеорные жидкости может взаимодействовать с магматические флюиды. Последовательные конверты гидротермальные изменения обычно включают ядро ​​вкрапленных рудных минералов, часто штокверк -формирование микротрещин и вен. Из-за их большого объема порфировые рудные тела могут быть рентабельны при содержании меди всего 0,15%. медь и может иметь экономичное количество побочных продуктов, таких как молибден, серебро, и золото. На некоторых рудниках эти металлы являются основным продуктом.

Первая разработка месторождений низкосортного медно-порфира из крупных карьеров примерно совпала с введением в эксплуатацию паровых экскаваторов, строительством железных дорог и ростом рыночного спроса в начале 20 века. Некоторые шахты разрабатывают месторождения порфира, которые содержат достаточно золота или молибдена, но мало или совсем не содержат меди.

Медно-порфировые месторождения в настоящее время являются крупнейшим источником медной руды. Большинство известных порфиров сосредоточено в: западных регионах. юг и Северная Америка и Юго-Восточная Азия и Океания - вдоль Тихоокеанское огненное кольцо; то Карибский бассейн; южный центральный Европа и область вокруг восточной индюк; разбросанные области в Китай, то Ближний Восток, Россия, а Страны СНГ; и восточный Австралия.[1][2] Лишь немногие указаны в Африка, в Намибия[3] и Замбия;[4] никто не известен в Антарктида. Наибольшая концентрация крупнейших медных порфиров находится в северной Чили. Практически все рудники, эксплуатирующие крупные месторождения порфира, производят карьеры.

Геологический обзор

Геологическая подоплека и экономическое значение

Медно-порфировые месторождения представляют собой важный ресурс и основной источник меди, добываемой сегодня для удовлетворения мирового спроса.[5] Путем обобщения геологических данных было установлено, что большинство месторождений порфира являются Фанерозой по возрасту и были заложены на глубине примерно от 1 до 6 километров с вертикальной толщиной в среднем 2 километра.[5] На протяжении фанерозоя было сформировано 125 895 месторождений медно-порфирового типа; однако 62% из них (78 106) были снесены поднятием и эрозией.[5] Таким образом, 38% (47 789) остается в коре, из которых 574 известных месторождения находятся на поверхности.[5] По оценкам, медно-порфировые месторождения Земли содержат примерно 1,7 × 1011 тонн меди, что эквивалентно более чем 8000 годам мировой добычи руды.[5]

Месторождения порфира представляют собой важный ресурс меди; однако они также являются важными источниками золота и молибдена, причем порфировые месторождения являются основным источником последнего.[6] В целом, порфировые месторождения характеризуются низкой степенью рудной минерализации, порфировым интрузивным комплексом, окруженным жилой штокверк и гидротермальный брекчии.[7] Порфировые месторождения формируются в связанных с дугами обстановках и связаны с магмами зоны субдукции.[6] Месторождения порфира сгруппированы в дискретных минеральных провинциях, что означает, что существует некоторая форма геодинамический контроль или коровое воздействие, влияющее на место образования порфира.[7] Месторождения порфира имеют тенденцию к линейному, ороген -параллельные ремни (например, Анды в Южная Америка ).[8]

Также существуют дискретные периоды времени, в которые формирование порфировых отложений было сконцентрировано или предпочтительным. Формирование медно-молибденовых порфировых месторождений в основном сосредоточено в трех временных периодах: Палеоцен -эоцен, Эоцен-Олигоцен, и средний Миоцен -Плиоцен.[7] И для порфира, и для эпитермальный золоторудные месторождения, как правило, относятся к периоду от среднего миоцена до Недавний период.,[7] однако известны заметные исключения. Возраст большинства крупных порфировых месторождений составляет менее 20 миллионов лет.,[7] однако есть заметные исключения, такие как месторождение Кадиа-Риджуэй возрастом 438 миллионов лет в Новом Южном Уэльсе. Этот относительно молодой возраст отражает потенциал сохранения этого типа месторождения; поскольку они обычно расположены в зонах очень активных тектонических и геологических процессов, таких как деформация, поднятие и эрозия.[7] Однако может случиться так, что перекос в сторону большинства месторождений, возраст которых составляет менее 20 миллионов лет, по крайней мере частично является артефактом методологии разведки и допущений модели, поскольку известны крупные примеры в районах, которые ранее оставались лишь частично или частично из-за недостаточной разведки. к их предполагаемому более старому возрасту вмещающих пород, но позже было обнаружено, что они содержат крупные образцы мирового класса гораздо более старых медно-порфировых отложений.[нужна цитата ]

Магмы и мантийные процессы

В целом большинство крупных месторождений порфира связано с известково-щелочной интрузий, хотя некоторые из крупнейших богатых золотом месторождений связаны с высококалиевым известково-щелочным составом магмы.[7] Многочисленные месторождения медно-золотого порфира мирового класса расположены в высококалиевых или шошонитовых интрузиях, таких как Медно-золотой рудник Бингем в США, Медно-золотой рудник Грасберг в Индонезии, Медно-золотой рудник Нортпаркс в Австралии, Медно-золотой рудник Ою Толгой в Монголии и Песчанка медно-золотой проспект в России.[9]

Обычно считается, что магмы, ответственные за образование порфиров, образованы частичное плавление верхней части пост-субдукции застрявшие плиты, измененные морской водой.[10] Неглубокая субдукция молодых плавучих плит может привести к образованию адакитовых лав за счет частичного плавления.[6] С другой стороны, метасоматизированные клинья мантии могут давать окисленный условия, в результате которых сульфидные минералы высвобождают рудные минералы (медь, золото, молибден), которые затем могут переноситься на верхние уровни земной коры.[10] Плавление мантии также может быть вызвано переходами от сходящейся к трансформируемой окраине, а также крутизной и отступлением впадины субдуцированной плиты.[10] Однако, согласно последним поверьям, обезвоживание происходит в синий сланец -эклогит переход влияет на большинство субдуцированных плит, а не на частичное плавление.[6]

После обезвоживания богатые растворенными веществами жидкости высвобождаются из плиты и метасоматизируют вышележащие слои. мантийный клин из MORB -подобно астеносфера, обогащая его летучими и крупными ионными литофильными элементами (LILE).[6] В настоящее время считается, что поколение андезитовый магмы являются многоступенчатыми и включают плавление земной коры и ассимиляцию первичных базальтовый магмы, накопление магмы в основании коры (покрытие плотной мафической магмой по мере ее подъема) и гомогенизацией магмы.[6] Магма с нижним слоем добавит много тепла к основанию земной коры, тем самым вызывая плавление земной коры и ассимиляцию пород нижней коры, создавая область с интенсивным взаимодействием мантия магма и коровая магма.[6] Эта прогрессивно развивающаяся магма станет обогащенной летучими веществами, серой и несовместимыми элементами - идеальная комбинация для генерации магмы, способной образовывать залежи руды.[6] С этого момента в развитии порфирового месторождения необходимы идеальные тектонические и структурные условия, позволяющие транспортировать магму и обеспечивать ее размещение в верхних слоях земной коры.

Тектонический и структурный контроль

Хотя месторождения порфира связаны с дуговый вулканизм, они не являются типичными продуктами в этой среде. Считается, что тектонические изменения служат спусковым крючком для образования порфира.[7] Существует пять ключевых факторов, которые могут привести к развитию порфиров: 1) сжатие, препятствующее подъему магмы через земную кору, 2) возникающее в результате более крупное мелководье. магматическая камера, 3) усиленный фракционирование магмы наряду с насыщением летучими веществами и образованием магмато-гидротермальных флюидов, 4) сжатие ограничивает развитие ответвлений в окружающую породу, таким образом концентрируя флюид в единый запас, и 5) быстрое поднятие и эрозия способствует декомпрессии и эффективному, возможному отложению руды.[11]

Месторождения порфира обычно разрабатываются в регионах, которые являются зонами малоугловая (плоская) субдукция.[7] А зона субдукции которая переходит от нормальной к плоской, а затем обратно к нормальной субдукции, вызывает ряд эффектов, которые могут привести к образованию порфировых отложений. Вначале будет снижен щелочной магматизм, горизонтальное сокращение, гидратация литосфера над плоской плитой и низким тепловым потоком.[7] После возвращения к нормальной субдукции горячая астеносфера снова будет взаимодействовать с гидратированной мантией, вызывая влажное таяние, плавление земной коры по мере прохождения мантии, истончение и ослабление литосферы из-за увеличения теплового потока.[7] Погружающуюся плиту можно поднять с помощью сейсмических хребтов, цепей подводных гор или океанических плато, которые могут обеспечить благоприятные условия для разработки месторождения порфира.[7] Это взаимодействие между зонами субдукции и вышеупомянутыми океаническими особенностями может объяснить развитие нескольких металлогенических поясов в данном регионе; поскольку каждый раз, когда зона субдукции взаимодействует с одной из этих особенностей, это может привести к рудогенезу.[7] Наконец, в дугах океанических островов субдукция гребней может привести к уплощению плиты или инверсии дуги; тогда как в континентальных дугах это может привести к периодам Субдукция плоской плиты.[7]

Было показано, что инверсия дуги произошла немного раньше, чем образование порфировых отложений в юго-западной части Тихого океана после столкновения.[12] Переворот дуги происходит из-за столкновения между островной дугой и другой островной дугой, континентом или океаническим плато.[10] Столкновение может привести к прекращению субдукции и тем самым вызвать плавление мантии.[10]

Месторождения порфира обычно не имеют необходимого структурного контроля для их образования; хотя основные недостатки и черты лица связаны с некоторыми.[10][13] Наличие систем внутридуговых замыканий полезно, поскольку они могут локализовать развитие порфира.[8] Кроме того, некоторые авторы указали, что возникновение пересечений между зонами поперечных разломов континентального масштаба и дугообразными структурами связано с образованием порфиров.[8] Это на самом деле случай Чили Los Bronces и El Teniente Медно-порфировые месторождения, каждое из которых находится на пересечении двух систем разломов.[13]

Характеристики

От Кокса, (1986) Бюллетень Геологической службы США 1693

Характеристики медно-порфировых месторождений включают:

  • Рудные тела связаны с множественными интрузиями и дамбы из диорит к кварцевый монцонит композиция с порфировыми текстурами.
  • Breccia с интрузивами обычно связаны зоны с угловатыми или местами округлыми фрагментами. В сульфид минерализация обычно происходит между фрагментами или внутри них. Эти зоны брекчии обычно имеют гидротермальный характер и могут проявляться в виде галечных даек.[14]
  • Депозиты обычно имеют внешнюю эпидот - хлорит зона минеральных изменений.
  • А кварц - серицит Зона изменения обычно возникает ближе к центру и может перекрывать отпечаток.
  • Центральный калиевый зона вторичного биотит и ортоклаз изменения обычно связаны с большей частью руды.
  • Трещины часто заполнены или покрыты сульфидами или кварцем. вены с сульфидами. Близко расположенные трещины нескольких ориентаций обычно связаны с рудой самого высокого содержания.
  • Верхние части медно-порфировых отложений могут подвергаться воздействию суперген обогащение. При этом металлы в верхней части растворяются и уносятся ниже уровня грунтовых вод, где они выпадают в осадок.

Месторождения медно-порфирового типа обычно добываются карьер методы.

Примеры

Мексика

Чили

Смотрите также: Разлом Домейко

Перу

Соединенные Штаты

Индонезия

Австралия

Папуа - Новая Гвинея

Другой

Месторождения порфировых руд для металлов, кроме меди

Медь - не единственный металл, который встречается в порфировых месторождениях. Есть также месторождения порфировых руд, которые разрабатываются преимущественно для молибден, многие из которых содержат очень мало меди. Примеры месторождений порфирового молибдена: Климакс, Урад, г. Эммонс и Хендерсон депозиты в центральных Колорадо; месторождения Белая сосна и Сосновая роща в штате Юта[21][22]; то Questa месторождение на севере Нью-Мексико; и Эндако в Британской Колумбии.

Геологическая служба США классифицировала Chorolque и Катави залежи олова в Боливия в качестве порфировые месторождения олова.[23]

Некоторые медно-порфировые месторождения в среде океанической коры, например, в Филиппины, Индонезия, и Папуа - Новая Гвинея, настолько богаты золотом, что их называют медно-золотыми порфировыми месторождениями.[24]

Рекомендации

  1. ^ «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2009-05-10. Получено 2009-08-31.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  2. ^ Основные металлы В архиве 2008-06-02 на Wayback Machine
  3. ^ Основные металлы В архиве 2008-06-02 на Wayback Machine
  4. ^ https://web.archive.org/web/20100307202424/http://www.mawsonwest.com.au/multimedia/1/ASX%20Chimpantika%20160407.pdf
  5. ^ а б c d е Кеслер, С. и Б. Уилкинсон, Ресурсы меди на Земле, оцененные по тектонической диффузии медно-порфировых месторождений, Геология, 2008, 36 (3): pp. 255-258. Абстрактный
  6. ^ а б c d е ж грамм час Ричардс Дж. П. Тектоно-магматические предшественники образования порфировых Cu- (Mo-Au) месторождений. Экономическая геология, 2003. 98: с. 1515-1533.
  7. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п Кук Д.Р., П. Холлингс и Дж.Л. Уолш, Гигантские порфировые отложения: характеристики, распределение и тектонические ограничения. Экономическая геология, 2005. 100 (5): с. 801-818.
  8. ^ а б c d е ж грамм час я j Силлитоэ Р.Х. Порфировые медные системы. Экономическая геология, 2010. 105: с. 3-41.
  9. ^ Мюллер Д., Гровс Д.И. (2019) Калийные магматические породы и связанная с ними золото-медная минерализация (5-е изд.). Обзоры минеральных ресурсов. Springer-Verlag Heidelberg, 398 стр.
  10. ^ а б c d е ж Силлито, Р.Х., Характеристики и меры контроля крупнейших медно-золотых порфировых и эпитермальных месторождений золота в тихоокеанском регионе. Австралийский журнал наук о Земле: Международный журнал геолого-геофизических исследований Геологического общества Австралии, 1997 г. 44 (3): с. 373-388.
  11. ^ Силлито, Р.Х. Основные региональные факторы, способствующие крупному размеру, высокому содержанию гипогенного материала, повышенному содержанию золота и гипергенному окислению и обогащению медно-порфировых месторождений. в порфировых и гидротермальных месторождениях меди и золота: глобальная перспектива. 1998. Гленсайд, Южная Австралия: Австралийский фонд минералов.
  12. ^ Соломон М. Субдукция, обращение дуги и происхождение медно-золотых порфировых месторождений в островных дугах. Геология, 1990. 18: с. 630-633.
  13. ^ а б Пикер Ромо, Хосе Мёлен; Яньес, Гонсало; Ривера, Орландо; Кук, Дэвид (2019). «Зоны долгоживущего повреждения земной коры, связанные с пересечениями разломов в высоких Андах Центрального Чили». Андская геология. 46 (2): 223–239. Дои:10.5027 / andgeoV46n2-3108. Получено 9 июня, 2019.
  14. ^ Силлито, Р.Х., 1985, Связанные с рудой брекчии в вулканоплутонических дугах: экономическая геология, т. 80, стр. 1467-1514.
  15. ^ Уэст, Ричард Дж. И Дэниел М. Эйкен, Геология месторождения Сьеррита-Эсперанса, Глава 21 в Успехи в геологии медно-порфировых месторождений, Издательство Университета Аризоны, 1982 г., ISBN  0-8165-0730-9
  16. ^ Бэнкс, Норман Дж., Сера и медь в магме и породах: медно-порфировое месторождение Рэй, округ Пинал, Аризона, Глава 10 в Успехи в геологии медно-порфировых месторождений, Издательство Университета Аризоны, 1982 г., ISBN  0-8165-0730-9
  17. ^ Tujuh Bukit - Индонезия | Бесстрашные шахты[постоянная мертвая ссылка ]
  18. ^ [1]
  19. ^ Cobre Panama, Inmet Mining В архиве 2011-05-10 на Wayback Machine
  20. ^ «Саиндак». Пространственные онлайн-данные о минеральных ресурсах. USGS.
  21. ^ Кейт, Д.Д., Шанкс III, В.К., Арчибальд, Д.А., и Фаррар, Э., 1986, Вулканическая и интрузивная история порфирово-молибденовой системы сосновой рощи, Юго-западная Юта: экономическая геология, т. 81, с. 553-587
  22. ^ Дженсен, Коллин (2019). «Многоступенчатое строительство участка Little Cottonwood Stock, штат Юта: происхождение, вторжение, вентиляция, минерализация и перемещение масс». Архивы ученых УБЯ - диссертации и диссертации.
  23. ^ Брюс Л. Рид (1986) Описательная модель порфира Sn, в Модели месторождений полезных ископаемых, Бюллетень Геологической службы США 1693, стр.108.
  24. ^ Р. Л. Эндрю (1995) Медно-золотые порфировые месторождения юго-западной части Тихого океана, Горное дело, 1/1995, с.33-38.
  • Деннис П. Кокс, 1986, "Описательная модель Cu-порфира", в Модели месторождений полезных ископаемых, Геологическая служба США, Бюллетень 1693, стр. 76, 79.
  • Майкл Л. Зиентек и др., 2013 г., Оценка медно-порфировых отложений Юго-Восточной Азии и Меланезии, Геологическая служба США, Отчет о научных исследованиях 2010-5090-D.