Медно-порфировые месторождения представляют собой медные рудные тела, образовавшиеся из гидротермальных флюидов , берущих начало из объемного магматического очага, находящегося в нескольких километрах ниже самого месторождения. Предшественниками этих флюидов или связанными с ними являются вертикальные дайки порфировых интрузивных пород , от которых этот тип месторождений получил свое название. На более поздних стадиях циркулирующие метеорные жидкости могут взаимодействовать с магматическими жидкостями . Последовательные оболочки гидротермальных изменений обычно заключают в себе ядро вкрапленных рудных минералов в часто образующих штокверк волосяных трещинах и жилах. Из-за большого объема порфировые рудные тела могут быть экономичными при содержании меди всего 0,15% и могут иметь экономичные количества побочных продуктов, таких как молибден , серебро и золото . На некоторых шахтах эти металлы являются основным продуктом.
Первая добыча низкосортных медно-порфировых месторождений из крупных открытых карьеров примерно совпала с появлением паровых экскаваторов, строительством железных дорог и резким ростом рыночного спроса в начале 20 века. На некоторых рудниках разрабатываются месторождения порфиров, которые содержат достаточно золота или молибдена, но мало или совсем не содержат меди.
Медно-порфировые месторождения в настоящее время являются крупнейшим источником медной руды. [1] Большая часть известных месторождений порфиров сосредоточена в: западной части Южной и Северной Америки и Юго-Восточной Азии и Океании – вдоль Тихоокеанского огненного кольца ; Карибы ; юг Центральной Европы и территория вокруг восточной Турции ; разбросанные территории в Китае , на Ближнем Востоке , в России и странах СНГ ; и восточная Австралия . [2] [3] Лишь немногие из них идентифицированы в Африке , в Намибии [4] и Замбии ; [5] в Антарктиде ничего не известно . Наибольшая концентрация крупнейших месторождений медно-порфиров находится на севере Чили . Почти все рудники, разрабатывающие крупные месторождения порфиров, ведут добычу открытым способом .
Медно-порфировые месторождения представляют собой важный ресурс и доминирующий источник меди, которая сегодня добывается для удовлетворения мирового спроса. [6] Путем обобщения геологических данных было установлено, что большинство порфировых месторождений имеют фанерозойский возраст и располагались на глубинах примерно от 1 до 6 километров с вертикальной мощностью в среднем 2 километра. [6] На протяжении фанерозоя было сформировано около 125 895 медно-порфировых месторождений; однако 62% из них (78 106) были удалены поднятием и эрозией. [6] Таким образом, 38% (47789) остаются в земной коре, из них 574 известных месторождения находятся на поверхности. [6] По оценкам, медно-порфировые месторождения Земли содержат примерно 1,7×10 11 тонн меди, что эквивалентно более чем 8000-летнему мировому производству рудников. [6]
Порфировые месторождения представляют собой важный ресурс меди; однако они также являются важными источниками золота и молибдена, причем доминирующим источником последнего являются порфировые месторождения. [7] В целом порфировые месторождения характеризуются низкими уровнями рудной минерализации, порфировым интрузивным комплексом, окруженным жильным штокверком и гидротермальными брекчиями . [8] Порфировые месторождения образуются в дуговых условиях и связаны с магмами зоны субдукции. [7] Порфировые месторождения сгруппированы в отдельных минеральных провинциях, что означает, что существует некоторая форма геодинамического контроля или влияния земной коры, влияющая на расположение порфировых образований. [8] Порфировые месторождения, как правило, встречаются в линейных, ороген -параллельных поясах (таких как Анды в Южной Америке ). [9]
Также, по-видимому, существуют отдельные периоды времени, в течение которых образование порфировых месторождений было концентрированным или предпочтительным. Для медно-молибден-порфировых месторождений формирование в целом сосредоточено в трех временных периодах: палеоцен - эоцене , эоцен- олигоцене и среднемиоцен - плиоцене . [8] Как для порфировых, так и для эпитермальных месторождений золота они обычно относятся к периоду времени от среднего миоцена до современного периода, [8] однако известны заметные исключения. Возраст большинства крупных порфировых месторождений составляет 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 сохранности этого типа месторождений; поскольку они обычно расположены в зонах высокоактивных тектонических и геологических процессов, таких как деформации, поднятия и эрозии. [8] Однако возможно, что асимметричное распределение в сторону большинства месторождений возрастом менее 20 миллионов лет является, по крайней мере частично, артефактом методологии разведки и модельных предположений, поскольку известны крупные примеры на территориях, которые ранее были оставлены лишь частично или не полностью освоены. исследованы отчасти из-за предполагаемого более древнего возраста вмещающих пород, но позже было обнаружено, что они содержат крупные образцы мирового класса гораздо более древних медно-порфировых месторождений. [ нужна цитата ]
В целом большинство крупных порфировых месторождений связано с известково-щелочными интрузиями, хотя некоторые из крупнейших богатых золотом месторождений связаны с высококалиевым известково-щелочным составом магмы. [8] Многочисленные медно-золотые порфировые месторождения 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 Нортпаркес в Австралии, Ою Толгой. медно-золотой рудник в Монголии и медно-золотой участок Песчанка в России. [10]
Обычно считается, что магмы, ответственные за образование порфиров, образуются в результате частичного плавления верхней части постсубдукционных застрявших плит, которые изменяются под действием морской воды. [11] Неглубокая субдукция молодых плавучих плит может привести к образованию адакитовой лавы посредством частичного плавления. [7] Альтернативно, метасоматизированные мантийные клинья могут создавать сильно окисленные условия, в результате которых сульфидные минералы выделяют рудные минералы (медь, золото, молибден), которые затем могут транспортироваться на верхние уровни земной коры. [11] Плавление мантии также может быть вызвано переходом от конвергентных к трансформным окраинам, а также повышением крутизны и отступлением в сторону траншеи субдуцированной плиты. [11] Однако последнее мнение заключается в том, что обезвоживание, которое происходит при переходе голубой сланец - эклогит , влияет на большинство субдуцированных плит, а не на частичное плавление. [7]
После обезвоживания богатые растворенными веществами жидкости высвобождаются из плиты и метасоматизируют вышележащий мантийный клин MORB - подобной астеносферы , обогащая ее летучими веществами и крупноионными литофильными элементами (LILE). [7] В настоящее время считается, что образование андезитовых магм является многоэтапным и включает плавление земной коры и ассимиляцию первичных базальтовых магм, хранение магмы в основании коры ( подстилание плотной основной магмой по мере ее подъема) и гомогенизацию магмы. . [7] Недостаточная магма добавит много тепла к основанию коры, тем самым вызывая плавление коры и ассимиляцию пород нижней коры, создавая область с интенсивным взаимодействием мантийной магмы и коровой магмы. [7] Эта прогрессивно развивающаяся магма обогащается летучими веществами, серой и несовместимыми элементами – идеальная комбинация для генерации магмы, способной создать рудное месторождение. [7] С этого момента в развитии порфировых месторождений необходимы идеальные тектонические и структурные условия, позволяющие транспортировать магму и гарантировать ее размещение на уровнях верхней земной коры.
Хотя порфировые месторождения связаны с дуговым вулканизмом , они не являются типичными продуктами этой среды. Считается, что тектонические изменения служат пусковым механизмом для образования порфиров. [8] Существует пять ключевых факторов, которые могут привести к развитию порфиров: 1) сжатие, препятствующее подъему магмы через земную кору, 2) возникающий в результате более крупный неглубокий магматический очаг , 3) усиленное фракционирование магмы наряду с насыщением летучими веществами и генерацией магматических гидротермальные флюиды, 4) сжатие ограничивает развитие ответвлений в окружающую породу, таким образом концентрируя жидкость в едином запасе, и 5) быстрое поднятие и эрозия способствуют декомпрессии и эффективному, в конечном итоге, отложению руды. [12]
Месторождения порфиров обычно развиты в регионах, представляющих собой зоны пологой (плоскоплитной) субдукции . [8] Зона субдукции , которая переходит от нормальной к плоской, а затем обратно к нормальной субдукции, вызывает ряд эффектов, которые могут привести к образованию порфировых отложений. Первоначально будет наблюдаться понижение щелочного магматизма, горизонтальное сжатие, гидратация литосферы над плоской плитой и низкий тепловой поток. [8] При возвращении к нормальной субдукции горячая астеносфера снова будет взаимодействовать с гидратированной мантией, вызывая влажное таяние, последует плавление земной коры по мере прохождения мантийных расплавов, а также истончение и ослабление литосферы из-за увеличения теплового потока. [8] Погружающаяся плита может быть поднята асейсмическими хребтами, цепями подводных гор или океаническими плато, что может обеспечить благоприятную среду для разработки порфировых месторождений. [8] Это взаимодействие между зонами субдукции и вышеупомянутыми особенностями океана может объяснить развитие нескольких металлогенических поясов в данном регионе; поскольку каждый раз, когда зона субдукции взаимодействует с одним из этих объектов, это может привести к рудогенезу. [8] Наконец, в океанических островных дугах субдукция хребтов может привести к уплощению плит или развороту дуги; тогда как в континентальных дугах это может привести к периодам субдукции плоских плит . [8]
Было показано, что разворот дуги произошел немного раньше образования порфировых отложений в юго-западной части Тихого океана после коллизионного события. [13] Разворот 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]
Порфировые месторождения обычно не имеют необходимого структурного контроля для их формирования; хотя с некоторыми связаны крупные разломы и линии. [11] [14] Наличие внутридуговых систем разломов выгодно, поскольку они могут локализовать развитие порфиров. [9] Кроме того, некоторые авторы указали, что возникновение пересечений между зонами поперечных разломов континентального масштаба и дугопараллельными структурами связано с образованием порфиров. [9] Именно так обстоит дело с медно-порфировыми месторождениями Лос-Бронсес и Эль-Теньенте в Чили , каждое из которых находится на пересечении двух систем разломов. [14]
Было высказано предположение, что «неориентированные» глубинные разломы, которые были бездействующими во время магматизма, являются важными зонами, где застаиваются медно-порфировые магмы, что позволяет им достичь типичной магматической дифференциации . [15] В определенный момент дифференцированные магмы яростно вырвались бы из этих ловушек разломов и направились бы к более мелким местам в земной коре, где образовались бы медно-порфировые месторождения. [15]
Характеристики медно-порфировых месторождений включают:
Медно-порфировые месторождения обычно разрабатываются открытым способом.
Медь – не единственный металл, встречающийся в порфировых месторождениях. Есть также месторождения порфировых руд, добываемых в основном для молибдена , многие из которых содержат очень мало меди. Примерами молибден-порфировых месторождений являются месторождения Климакс , Урад, Маунт-Эммонс и Хендерсон в центральном Колорадо ; месторождения Уайт-Пайн и Пайн-Гроув в штате Юта; [23] [24] месторождение Квеста на севере Нью-Мексико ; и Эндако в Британской Колумбии.
Геологическая служба США отнесла оловянные месторождения Чоролке и Катави в Боливии к оловянно-порфировым месторождениям . [25]
Некоторые медно-порфировые месторождения в океанической коре, например, на Филиппинах , в Индонезии и Папуа-Новой Гвинее , настолько богаты золотом, что их называют медно-золото-порфировыми месторождениями. [26]
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ){{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )