Порфировые месторождения меди представляют собой медные рудные тела, которые образуются из гидротермальных флюидов , которые берут начало из объемного магматического очага в нескольких километрах ниже самого месторождения. Предшествующие или связанные с этими флюидами вертикальные дайки порфировых интрузивных пород , от которых этот тип месторождения получил свое название. На более поздних стадиях циркулирующие метеорные флюиды могут взаимодействовать с магматическими флюидами . Последовательные оболочки гидротермальных изменений обычно заключают ядро рассеянных рудных минералов в часто образующих штокверк волосяных трещинах и жилах. Из-за своего большого объема порфировые рудные тела могут быть экономически выгодными при концентрациях меди всего 0,15% меди и могут иметь экономически выгодные количества побочных продуктов, таких как молибден , серебро и золото . В некоторых рудниках эти металлы являются основным продуктом.
Первая добыча низкосортных медных порфировых месторождений из больших открытых карьеров примерно совпала с внедрением паровых экскаваторов, строительством железных дорог и всплеском рыночного спроса около начала 20-го века. Некоторые шахты разрабатывают порфировые месторождения, которые содержат достаточно золота или молибдена, но мало или совсем не содержат меди.
Месторождения порфировой меди в настоящее время являются крупнейшим источником медной руды. [1] Большинство известных месторождений порфира сосредоточено в: западной части Южной и Северной Америки и Юго-Восточной Азии и Океании - вдоль Тихоокеанского огненного кольца ; Карибском бассейне ; южной части Центральной Европы и районе вокруг восточной Турции ; разбросанных районах в Китае , на Ближнем Востоке , в России и странах СНГ ; и восточной Австралии . [2] [3] Лишь немногие из них обнаружены в Африке , в Намибии [4] и Замбии ; [5] ни одно из них не известно в Антарктиде . Наибольшая концентрация крупнейших месторождений медного порфира находится на севере Чили . Почти все рудники, эксплуатирующие крупные месторождения порфира, добывают его открытым способом .
Порфировые месторождения меди представляют собой важный ресурс и основной источник меди, которая добывается сегодня для удовлетворения мирового спроса. [6] Путем компиляции геологических данных было обнаружено, что большинство порфировых месторождений имеют фанерозойский возраст и были размещены на глубине приблизительно от 1 до 6 километров с вертикальной толщиной в среднем 2 километра. [6] На протяжении фанерозоя было образовано, по оценкам, 125 895 порфировых месторождений меди; однако, 62% из них (78 106) были удалены подъемом и эрозией. [6] Таким образом, 38% (47 789) остаются в земной коре, из которых известно 574 месторождения, которые находятся на поверхности. [6] По оценкам, порфировые месторождения меди Земли содержат приблизительно 1,7×10 11 тонн меди, что эквивалентно более чем 8000 годам мировой добычи. [6]
Порфировые месторождения представляют собой важный ресурс меди; однако они также являются важными источниками золота и молибдена – причем порфировые месторождения являются доминирующим источником последнего. [7] В целом, порфировые месторождения характеризуются низкими содержаниями рудной минерализации, порфировым интрузивным комплексом, окруженным жильным штокверком и гидротермальными брекчиями . [8] Порфировые месторождения образуются в дуговых обстановках и связаны с магмами зоны субдукции. [7] Порфировые месторождения сгруппированы в дискретных минеральных провинциях, что подразумевает, что существует некоторая форма геодинамического контроля или влияния земной коры, влияющих на место формирования порфиров. [8] Порфировые месторождения, как правило, встречаются в линейных, параллельных орогену поясах (например, Анды в Южной Америке ). [9]
Также, по-видимому, существуют дискретные периоды времени, в течение которых формирование порфировых месторождений было сосредоточено или предпочтительнее. Для медно-молибденовых порфировых месторождений формирование в целом сосредоточено в трех временных периодах: палеоцен - эоцен , эоцен- олигоцен и средний миоцен - плиоцен . [8] Как для порфировых, так и для эпитермальных золотых месторождений они, как правило, относятся к периоду времени от среднего миоцена до современного периода, [8] однако известны заметные исключения. Большинство крупных порфировых месторождений имеют возраст менее 20 миллионов лет, [8] однако есть заметные исключения, такие как месторождение Кадия-Риджуэй возрастом 438 миллионов лет в Новом Южном Уэльсе. Этот относительно молодой возраст отражает потенциал сохранения этого типа месторождений; поскольку они, как правило, расположены в зонах высокоактивных тектонических и геологических процессов, таких как деформация, поднятие и эрозия. [8] Однако может быть, что перекошенное распределение в сторону большинства месторождений, возраст которых составляет менее 20 миллионов лет, является, по крайней мере, частично артефактом методологии разведки и допущений модели, поскольку крупные образцы известны в районах, которые ранее были оставлены лишь частично или недостаточно изучены отчасти из-за предполагаемого более древнего возраста вмещающих пород, но которые впоследствии были обнаружены как содержащие крупные образцы мирового класса гораздо более древних месторождений медно-порфировых пород. [ необходима ссылка ]
В целом, большинство крупных порфировых месторождений связаны с известково-щелочными интрузиями, хотя некоторые из крупнейших месторождений, богатых золотом, связаны с известково-щелочными магматическими составами с высоким содержанием калия. [8] Многочисленные порфировые медно-золотые месторождения мирового класса находятся в высококалиевых или шошонитовых интрузиях, таких как медно-золотой рудник Бингем в США, медно-золотой рудник Грасберг в Индонезии, медно-золотой рудник Нортпаркес в Австралии, медно-золотой рудник Ою Толгой в Монголии и медно-золотой разведочный участок Песчанка в России. [10]
Традиционно считается, что магмы, ответственные за образование порфиров, образуются в результате частичного плавления верхней части постсубдукционных, застывших плит, измененных морской водой. [11] Неглубокая субдукция молодых, плавучих плит может привести к образованию адакитовых лав посредством частичного плавления. [7] В качестве альтернативы, метасоматизированные мантийные клинья могут создавать высокоокисленные условия , в результате которых сульфидные минералы высвобождают рудные минералы (медь, золото, молибден), которые затем могут транспортироваться на верхние уровни земной коры. [11] Плавление мантии также может быть вызвано переходами от конвергентных к трансформным границам, а также крутизной и отступлением субдуцированной плиты в сторону траншеи. [11] Однако последнее мнение заключается в том, что дегидратация, которая происходит при переходе голубой сланец - эклогит, влияет на большинство субдуцированных плит, а не частичное плавление. [7]
После дегидратации богатые растворенными веществами флюиды высвобождаются из плиты и метасоматизируют вышележащий мантийный клин астеносферы типа MORB , обогащая его летучими веществами и крупными ионами литофильных элементов (LILE). [7] В настоящее время считается, что образование андезитовых магм является многостадийным и включает плавление земной коры и ассимиляцию первичных базальтовых магм, хранение магмы в основании земной коры ( подслой плотной мафической магмы по мере ее подъема) и гомогенизацию магмы. [7] Подслойная магма добавит много тепла основанию земной коры, тем самым вызывая плавление земной коры и ассимиляцию пород нижней коры, создавая область с интенсивным взаимодействием мантийной магмы и коровой магмы. [7] Эта постепенно развивающаяся магма будет обогащаться летучими веществами, серой и несовместимыми элементами — идеальное сочетание для образования магмы, способной образовать рудное месторождение. [7] С этого момента и далее в эволюции порфирового месторождения необходимы идеальные тектонические и структурные условия, чтобы обеспечить транспортировку магмы и гарантировать ее размещение в верхних слоях земной коры.
Хотя месторождения порфира связаны с дуговым вулканизмом , они не являются типичными продуктами в этой среде. Считается, что тектонические изменения действуют как спусковой крючок для образования порфира. [8] Существует пять ключевых факторов, которые могут привести к развитию порфира: 1) сжатие, препятствующее подъему магмы через кору, 2) образующаяся в результате более крупная неглубокая магматическая камера , 3) усиленное фракционирование магмы вместе с насыщением летучими веществами и образованием магматико-гидротермальных флюидов, 4) сжатие ограничивает развитие ответвлений в окружающей породе, таким образом концентрируя флюид в единый сток, и 5) быстрый подъем и эрозия способствуют декомпрессии и эффективному, в конечном итоге, отложению руды. [12]
Месторождения порфира обычно разрабатываются в регионах, которые являются зонами субдукции с малым углом (плоская плита) . [8] Зона субдукции , которая переходит от нормальной к плоской, а затем обратно к нормальной субдукции, производит ряд эффектов, которые могут привести к образованию порфировых месторождений. Первоначально будет наблюдаться уменьшение щелочного магматизма, горизонтальное сокращение, гидратация литосферы над плоской плитой и низкий тепловой поток. [8] После возвращения к нормальной субдукции горячая астеносфера снова будет взаимодействовать с гидратированной мантией, вызывая влажное плавление, плавление земной коры последует по мере прохождения расплавов мантии, а также истончение и ослабление литосферы из-за увеличенного теплового потока. [8] Субдуцирующая плита может быть поднята асейсмическими хребтами, цепями подводных гор или океаническими плато, что может обеспечить благоприятную среду для развития порфирового месторождения. [8] Это взаимодействие между зонами субдукции и вышеупомянутыми океаническими особенностями может объяснить развитие множественных металлогенических поясов в данном регионе; поскольку каждый раз, когда зона субдукции взаимодействует с одной из этих особенностей, это может привести к рудогенезу. [8] Наконец, в океанических островных дугах субдукция хребта может привести к уплощению плиты или инверсии дуги; тогда как в континентальных дугах это может привести к периодам субдукции плоской плиты . [8]
Было показано, что инверсия дуги произошла немного раньше образования порфировых отложений на юго-западе Тихого океана после коллизионного события. [13] Инверсия дуги происходит из-за столкновения островной дуги с другой островной дугой, континентом или океаническим плато. [11] Столкновение может привести к прекращению субдукции и тем самым вызвать плавление мантии. [11]
Месторождения порфира, как правило, не имеют необходимого структурного контроля для своего формирования; хотя крупные разломы и линеаменты связаны с некоторыми из них. [11] [14] Наличие внутридуговых систем разломов является полезным, так как они могут локализовать развитие порфира. [9] Кроме того, некоторые авторы указали, что возникновение пересечений между зонами поперечных разломов континентального масштаба и дуговыми параллельными структурами связано с образованием порфира. [9] Это фактически случай чилийских месторождений порфировой меди Лос-Бронесес и Эль-Теньенте , каждое из которых находится на пересечении двух систем разломов. [14]
Было высказано предположение, что «неправильно ориентированные» глубинные разломы, которые были неактивны во время магматизма, являются важными зонами, где застаиваются порфировые медно-образующие магмы, что позволяет им достичь своей типичной магматической дифференциации . [15] В определенный момент времени дифференцированные магмы бурно вырываются из этих ловушек-разломов и направляются в более мелкие места в земной коре, где образуются порфировые медно-образные месторождения. [15]
Характеристики медно-порфировых месторождений включают:
Месторождения медно-порфировых руд обычно разрабатываются открытым способом.
Медь — не единственный металл, который встречается в порфировых месторождениях. Существуют также месторождения порфировой руды, добываемые в основном для получения молибдена , многие из которых содержат очень мало меди. Примерами порфировых молибденовых месторождений являются месторождения Climax , Urad, Mt. Emmons и Henderson в центральном Колорадо ; месторождения White Pine и Pine Grove в Юте; [23] [24] месторождение Questa на севере Нью-Мексико ; и Endako в Британской Колумбии.
Геологическая служба США классифицировала месторождения олова Чоролке и Катави в Боливии как месторождения олово-порфирового типа . [25]
Некоторые месторождения медно-порфировой руды в условиях океанической коры, например, на Филиппинах , в Индонезии и Папуа-Новой Гвинее , настолько богаты золотом, что их называют месторождениями медно-золотых порфиров. [26]
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка ){{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )