Depósito de pórfido de cobre

Depósitos de cobre porfirio son cuerpos de mineral de cobre que se forman a partir de fluidos hidrotermales que se originan de una cámara voluminosa magma varios kilómetros por debajo del depósito en sí mismo. Predating o asociado a esos fluidos son diques verticales de rocas intrusivas porfiríticas de las cuales este tipo de depósito deriva su nombre. En etapas posteriores, los fluidos meteoricos circulantes pueden interactuar con los fluidos magmáticos. Envolturas exitosas de alteración hidrotermal suelen encerrar un núcleo de minerales de mineral difundidos en fracturas y venas formadoras de caldo de trabajo a menudo. Debido a su gran volumen, los orecuerpos porfirios pueden ser económicos de concentraciones de cobre tan bajas como el 0,15% de cobre y pueden tener cantidades económicas de subproductos como molibdeno, plata y oro. En algunas minas, esos metales son el producto principal.

La primera extracción de depósitos de pórfido de cobre de baja ley en grandes tajos abiertos coincidió aproximadamente con la introducción de palas de vapor, la construcción de ferrocarriles y un aumento de la demanda del mercado a principios del siglo XX. Algunas minas explotan depósitos de pórfido que contienen suficiente oro o molibdeno, pero poco o nada de cobre.

Los depósitos de pórfido de cobre son actualmente la mayor fuente de mineral de cobre. La mayoría de los depósitos de pórfido conocidos se concentran en: el oeste de América del Sur y del Norte y el sudeste asiático y Oceanía, a lo largo del Anillo de Fuego del Pacífico; el Caribe; el sur de Europa central y el área alrededor del este de Turquía; áreas dispersas en China, Medio Oriente, Rusia y los estados de la CEI; y el este de Australia. Sólo unos pocos se identifican en África, Namibia y Zambia; no se conoce ninguno en la Antártida. La mayor concentración de los mayores depósitos de pórfidos de cobre se encuentra en el norte de Chile. Casi todas las minas que explotan grandes depósitos de pórfido producen a cielo abierto.

Resumen geológico

Antecedentes geológicos e importancia económica

Los depósitos de pórfido de cobre representan un recurso importante y la fuente dominante de cobre que se extrae hoy en día para satisfacer la demanda mundial. Mediante la recopilación de datos geológicos, se ha descubierto que la mayoría de los depósitos de pórfido son de edad fanerozoica y fueron emplazados a profundidades de aproximadamente 1 a 6 kilómetros con espesores verticales de un promedio de 2 kilómetros. A lo largo del Fanerozoico se formaron aproximadamente 125.895 depósitos de pórfido de cobre; sin embargo, el 62% de ellos (78,106) han sido eliminados por levantamiento y erosión. Así, el 38% (47.789) permanecen en la corteza, de los cuales hay 574 depósitos conocidos que están en la superficie. Se estima que los depósitos de pórfido de cobre de la Tierra contienen aproximadamente 1,7×10¹¹ toneladas de cobre, lo que equivale a más de 8.000 años de producción minera mundial.

Los depósitos de pórfido representan un importante recurso de cobre; sin embargo, también son fuentes importantes de oro y molibdeno, siendo los depósitos de pórfido la fuente dominante de este último. En general, los depósitos de pórfido se caracterizan por bajas leyes de mineralización, un complejo intrusivo porfirítico que está rodeado por un stockwork de vetas y brechas hidrotermales. Los depósitos de pórfido se forman en entornos relacionados con arcos y están asociados con magmas de zonas de subducción. Los depósitos de pórfido están agrupados en provincias minerales discretas, lo que implica que existe alguna forma de control geodinámico o influencia de la corteza terrestre que afecta la ubicación de la formación de pórfido. Los depósitos de pórfido tienden a ocurrir en cinturones lineales paralelos al orógeno (como los Andes en América del Sur).

También parece haber períodos de tiempo discretos en los que se concentró o se prefirió la formación de depósitos de pórfido. Para los depósitos de pórfido de cobre-molibdeno, la formación se concentra ampliamente en tres períodos de tiempo: Paleoceno-Eoceno, Eoceno-Oligoceno y Mioceno medio-Plioceno. Tanto para los depósitos de pórfido como para los de oro epitermal, generalmente pertenecen al período que va desde el Mioceno medio hasta el período reciente, aunque se conocen excepciones notables. La mayoría de los depósitos de pórfido a gran escala tienen una edad inferior a 20 millones de años, aunque existen excepciones notables, como el depósito Cadia-Ridgeway de 438 millones de años de antigüedad en Nueva Gales del Sur. Esta edad relativamente joven refleja el potencial de conservación de este tipo de depósito; ya que normalmente están ubicados en zonas de procesos tectónicos y geológicos altamente activos, como deformación, levantamiento y erosión. Sin embargo, puede ser que la distribución sesgada hacia la mayoría de los depósitos que tienen menos de 20 millones de años sea, al menos en parte, un artefacto de la metodología de exploración y los supuestos del modelo, ya que se conocen grandes ejemplos en áreas que antes se dejaban sólo parcialmente o poco exploradas debido en parte. a sus edades de roca anfitriona percibidas como más antiguas, pero que luego se descubrió que contenían grandes ejemplos de clase mundial de depósitos de pórfido de cobre mucho más antiguos.

Magmas y procesos del manto

En general, la mayoría de los grandes depósitos de pórfido están asociados con intrusiones calco-alcalinas, aunque algunos de los depósitos más grandes ricos en oro están asociados con composiciones de magma calco-alcalinas con alto contenido de K. Numerosos depósitos de pórfido de cobre y oro de clase mundial están albergados por intrusiones shoshoniticas o con alto contenido de K, como la mina de cobre y oro de Bingham en EE. UU., la mina de cobre y oro de Grasberg en Indonesia, la mina de cobre y oro de Northparkes en Australia, la mina de cobre y oro de Oyu Tolgoi mina en Mongolia y prospecto de cobre y oro Peschanka en Rusia.

Los magmas responsables de la formación porfiria se piensa que se generan convencionalmente por el derretimiento parcial de la parte superior de losas postsubducción, estancadas que son alteradas por el agua de mar. La subducción fraccionada de losas jóvenes y boyantes puede dar lugar a la producción de lavas adakiticas mediante la fundición parcial. Alternativamente, las cuñas de manto metasomatizadas pueden producir condiciones muy oxidadas que resultan en minerales de sulfuro que liberan minerales de mineral (cobre, oro, molibdeno), que luego son capaces de ser transportados a niveles altos de crustal. El derretimiento de manto también puede ser inducido por transiciones de los márgenes convergentes a transformar, así como el retiro de empinado y trinchera de la losa subducida. Sin embargo, la última creencia es que la deshidratación que ocurre en la transición blueschist-eclogite afecta a la mayoría de los lados subducidos, en lugar de fundición parcial.

Después de la deshidratación, los fluidos ricos en solutos se liberan de la losa y metasomatizan la cuña del manto suprayacente de la astenosfera similar a MORB, enriqueciéndola con volátiles y elementos litófilos de iones grandes (LILE). La creencia actual es que la generación de magmas andesíticos es de múltiples etapas e implica la fusión de la corteza y la asimilación de magmas basálticos primarios, el almacenamiento de magma en la base de la corteza (cubierto por magma máfico denso a medida que asciende) y la homogeneización del magma. El magma subyacente agregará mucho calor a la base de la corteza, induciendo así el derretimiento de la corteza y la asimilación de las rocas de la corteza inferior, creando un área con intensa interacción entre el magma del manto y el magma de la corteza. Este magma en evolución progresiva se enriquecerá en volátiles, azufre y elementos incompatibles, una combinación ideal para la generación de un magma capaz de generar un depósito de mineral. A partir de este momento en la evolución de un depósito de pórfido, son necesarias condiciones tectónicas y estructurales ideales para permitir el transporte del magma y asegurar su emplazamiento en los niveles de la corteza superior.

Controles tectónicos y estructurales

Aunque los depósitos de pórfido están asociados con el vulcanismo de arco, no son los productos típicos en ese entorno. Se cree que el cambio tectónico actúa como desencadenante de la formación de pórfido. Hay cinco factores clave que pueden dar lugar al desarrollo de pórfido: 1) compresión que impide el ascenso del magma a través de la corteza, 2) una cámara de magma poco profunda más grande resultante, 3) fraccionamiento mejorado del magma junto con saturación volátil y generación de fluidos magmático-hidrotermales, 4) la compresión restringe el desarrollo de vástagos en la roca circundante, concentrando así el fluido en una sola reserva, y 5) el levantamiento y la erosión rápidos promueven la descompresión y la eventual deposición eficiente del mineral.

Los depósitos de pórfido se desarrollan comúnmente en regiones que son zonas de subducción de ángulo bajo (losa plana). Una zona de subducción que pasa de normal a plana y luego de regreso a subducción normal produce una serie de efectos que pueden conducir a la generación de depósitos de pórfido. Inicialmente, habrá una disminución del magmatismo alcalino, un acortamiento horizontal, una hidratación de la litosfera sobre la losa plana y un bajo flujo de calor. Al regresar a la subducción normal, la astenosfera caliente volverá a interactuar con el manto hidratado, provocando un derretimiento húmedo, se producirá un derretimiento de la corteza a medida que el manto se derrite y un adelgazamiento y debilitamiento de la litosfera debido al aumento del flujo de calor. La losa en subducción puede ser levantada por crestas sísmicas, cadenas de montes submarinos o mesetas oceánicas, lo que puede proporcionar un entorno favorable para el desarrollo de un depósito de pórfido. Esta interacción entre zonas de subducción y las características oceánicas antes mencionadas puede explicar el desarrollo de múltiples cinturones metalogénicos en una región determinada; ya que cada vez que la zona de subducción interactúa con una de estas características, puede conducir a la génesis del mineral. Finalmente, en los arcos de islas oceánicas, la subducción de las crestas puede provocar el aplanamiento de las losas o la inversión del arco; mientras que en los arcos continentales puede dar lugar a períodos de subducción de losas planas.

Se ha demostrado que la inversión del arco es ligeramente anterior a la formación de depósitos de pórfido en el suroeste del Pacífico, después de un evento de colisión. La inversión del arco se produce debido a la colisión entre un arco de islas y otro arco de islas, un continente o una meseta oceánica. La colisión puede provocar la terminación de la subducción y, por tanto, inducir la fusión del manto.

Los depósitos de pórfido generalmente no tienen ningún control estructural requerido para su formación; aunque algunas fallas y lineamientos importantes están asociados con algunos. La presencia de sistemas de fallas dentro del arco es beneficiosa, ya que pueden localizar el desarrollo de pórfido. Además, algunos autores han indicado que la aparición de intersecciones entre zonas de fallas transversales a escala continental y estructuras de arco paralelo están asociadas con la formación de pórfido. Este es en realidad el caso de los depósitos de pórfido de cobre de Los Bronces y El Teniente en Chile, cada uno de los cuales se encuentra en la intersección de dos sistemas de fallas.

Se ha propuesto que las personas "desorientadas" Las fallas profundas que estuvieron inactivas durante el magmatismo son zonas importantes donde los magmas formadores de pórfidos de cobre se estancan, permitiéndoles lograr su típica diferenciación ígnea. En un momento dado, los magmas diferenciados saldrían violentamente de estas trampas de fallas y se dirigirían a lugares menos profundos de la corteza donde se formarían depósitos de pórfido de cobre.

Características

Las características de los depósitos de pórfido de cobre incluyen:

• Los orebodies se asocian con múltiples intrusiones y diques de diorite a cuarzo composición monzonita con texturas porfiríticas.
• Las zonas de Breccia con fragmentos angulares o redondeados localmente se asocian comúnmente con los intrusivos. La mineralización de sulfuro suele ocurrir entre fragmentos o dentro de ellos. Estas zonas de breccia son típicamente hidrotermales en la naturaleza, y pueden manifestarse como diques de rocalla.
• Los depósitos suelen tener una zona exterior de alteración mineral de clorito.
• Un cuarzo – zona de alteración sericita típicamente ocurre más cerca del centro y puede sobreimpresión.
• Un centro potasio zona de alteración secundaria biotita y ortoclasa se asocia comúnmente con la mayor parte del mineral.
• Las fracturas son a menudo llenas o recubiertas por sulfuros, o por venas de cuarzo con sulfuros. Las fracturas espaciadas de varias orientaciones suelen estar asociadas con el mineral de grado más alto.
• Las porciones superiores de los depósitos de cobre porfirio pueden ser sometidos a enriquecimiento supergene. Esto implica que los metales en la parte superior se disuelven y se llevan abajo a la tabla de agua, donde precipitan.

Los depósitos de pórfido de cobre generalmente se extraen mediante métodos a cielo abierto.

Ejemplos notables

México

• Cananea
• La Caridad
• Santo Tomas

Canadá

• Highland Valley
• Gibraltar Mine

Chile

• Cerro Colorado
• Chuquicamata
• Collahuasi
• Escondida
• El Abra
• El Salvador
• El Teniente
• Los Pelambres
• Radomiro Tomić

Perú

• Toquepala
• Cerro Verde, sureste de la ciudad de Arequipa

Estados Unidos

• Ajo, Arizona
• Bagdad, Arizona
• Berkeley Pit, Butte, Montana
• Bingham Canyon Mine, Utah
• Lavender Pit, Bisbee, Arizona
• Morenci, Arizona
• Pebble Mine, Alaska
• Safford Mine, Safford, Arizona
• San Manuel, Arizona
• Sierrita, Arizona
• Resolución Copper, Superior, Arizona
• El Chino, Santa Rita, Nuevo México
• Ely, Nevada
• Ray Mine, Arizona

Indonesia

• Batu Hijau, Sumbawa
• Grasberg, Papúa Occidental en √3 mil millones de toneladas a 1 ppm Au, es uno de los depósitos de porfiria más grandes y ricos del mundo de cualquier tipo
• Tujuh Bukit, Java, todavía en exploración, pero probablemente sea más grande que Batu Hijau
• Sungai Mak y Cabang Kiri, Gorontalo, a 292 millones de toneladas a 0,50 ppm de oro y 0,47% de cobre

Australia

• Mina de Cadia-Ridgeway, Nueva Gales del Sur, depósito de cobre-oro minado por foso abierto y almacenamiento de bloques.
• Depósito de porfiria de cobre de Northparkes, Nueva Gales del Sur, con 63 millones de toneladas al 1,1% Cu y 0,5 ppm Au.

Papúa Nueva Guinea

• Ok Tedi
• Panguna/Bougainville Copper
• Proyecto Wafi-Golpu/Mina Wafi-Golpu

Otro

• Coclesito, Panamá
• Majdanpek mine, Serbia
• Oyu Tolgoi es uno de los más grandes y ricos del mundo Cu depósitos porfirios, Mongolia
• La Caridad, Sonora, México
• Dizon, Philippines
• Saindak Copper Gold Project, Pakistan

depósitos de mineral de tipo pórfido para otros metales

El cobre no es el único metal que ocurre en los depósitos de pórfido. También hay depósitos de mineral de pórfido extraídos principalmente para molibdeno, muchos de los cuales contienen muy poco cobre. Ejemplos de depósitos de molibdeno de pórfido son los depósitos de clímax, Urad, Mt. Emmons y Henderson en el centro de Colorado; los depósitos de pino y pino blancos en Utah; el depósito Questa en el norte de Nuevo México; y Endako en Columbia Británica.

El Servicio Geológico de Estados Unidos ha clasificado los depósitos de estaño de Chorolque y Catavi en Bolivia como depósitos de pórfido de estaño.

Algunos depósitos de pórfido de cobre en entornos de corteza oceánica, como los de Filipinas, Indonesia y Papua Nueva Guinea, son lo suficientemente ricos en oro como para denominarlos depósitos de pórfido de cobre y oro.