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Yacimiento de cobre porfídico

Mina a cielo abierto de Morenci en 2012. Las rocas rojas en los bancos superiores y los afloramientos al fondo se encuentran en la capa de lixiviación . Al parecer, el fondo de ...

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Mina a cielo abierto de Morenci en 2012. Las rocas rojas en los bancos superiores y los afloramientos al fondo se encuentran en la capa de lixiviación . Al parecer, el fondo de la mina está en la zona mixta de óxidos y sulfuros, que es precisamente lo que transportan los dos camiones que se ven en primer plano.
Mina Bingham Canyon en 2005. Las rocas grises visibles en la excavación se encuentran casi en su totalidad en la zona de mineral de sulfuro primario.

Los depósitos de pórfido de cobre son cuerpos de mineral de cobre formados a partir de fluidos hidrotermales que se originan en una voluminosa cámara magmática varios kilómetros por debajo del propio depósito. Precediendo o asociados a estos fluidos se encuentran diques verticales de rocas intrusivas porfídicas , de los cuales este tipo de depósito deriva su nombre. En etapas posteriores, los fluidos meteóricos circulantes pueden interactuar con los fluidos magmáticos . Las sucesivas capas de alteración hidrotermal suelen encerrar un núcleo de minerales de mena diseminados en fracturas finas y vetas que a menudo forman vetas y stockworks . Debido a su gran volumen, los cuerpos de mineral de pórfido pueden ser económicamente viables con concentraciones de cobre tan bajas como 0,15% y pueden contener cantidades económicamente rentables de subproductos como molibdeno , plata y oro . En algunas minas, estos metales son el producto principal.

La primera explotación minera de depósitos de pórfido de cobre de baja ley en grandes minas a cielo abierto coincidió aproximadamente con la introducción de las excavadoras de vapor, la construcción de ferrocarriles y un aumento repentino 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 ningún cobre.

Los depósitos de pórfido de cobre son actualmente la mayor fuente de mineral de cobre. [ 1 ] 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 Cinturón de Fuego del Pacífico ; el Caribe ; el sur de Europa central y el área alrededor del este de Turquía ; áreas dispersas en China , Oriente Medio , Rusia y los estados de la CEI ; y el este de Australia . [ 2 ] [ 3 ] Solo se han identificado unos pocos en África , en Namibia [ 4 ] y Zambia ; [ 5 ] no se conoce ninguno en la Antártida . La mayor concentración de los depósitos de pórfido de cobre más grandes se encuentra en el norte de Chile . Casi todas las minas que explotan grandes depósitos de pórfido producen a cielo abierto .

Panorama geológico general

Antecedentes geológicos e importancia económica

Los depósitos de pórfido de cobre representan un recurso importante y la principal fuente de cobre que se extrae hoy en día para satisfacer la demanda mundial. [ 6 ] Mediante la recopilación de datos geológicos, se ha descubierto que la mayoría de los depósitos de pórfido son de edad fanerozoica y se emplazaron a profundidades de aproximadamente 1 a 6 kilómetros con espesores verticales de un promedio de 2 kilómetros. [ 6 ] 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 elevación y erosión. [ 6 ] Por lo tanto, el 38% (47.789) permanecen en la corteza, de los cuales hay 574 depósitos conocidos que se encuentran en la superficie. [ 6 ] Se estima que los depósitos de pórfido de cobre de la Tierra contienen aproximadamente 1,7 × 10¹¹ toneladas de cobre, equivalente a más de 8.000 años de producción minera mundial. [ 6 ]

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. [ 7 ] En general, los depósitos de pórfido se caracterizan por bajos grados de mineralización de mena, un complejo intrusivo porfídico rodeado por una red de vetas y brechas hidrotermales . [ 8 ] Los depósitos de pórfido se forman en entornos relacionados con arcos volcánicos y están asociados con magmas de zonas de subducción. [ 7 ] Los depósitos de pórfido se agrupan en provincias minerales discretas, lo que implica que existe algún tipo de control geodinámico o influencia cortical que afecta la ubicación de la formación del pórfido. [ 8 ] Los depósitos de pórfido tienden a ocurrir en cinturones lineales paralelos al orógeno (como los Andes en Sudamérica ). [ 9 ]

También parecen existir períodos de tiempo discretos en los que la formación de depósitos de pórfido se concentró o se prefirió. Para los depósitos de pórfido de cobre-molibdeno, la formación se concentra generalmente en tres períodos de tiempo: Paleoceno - Eoceno , Eoceno - Oligoceno y Mioceno medio - Plioceno . [ 8 ] Tanto para los depósitos de oro porfídicos como epitermales , generalmente pertenecen al período de tiempo que abarca desde el Mioceno medio hasta el período Reciente , [ 8 ] aunque se conocen excepciones notables. La mayoría de los depósitos de pórfido a gran escala tienen una edad de menos de 20 millones de años, [ 8 ] aunque existen excepciones notables, como el depósito de Cadia-Ridgeway de 438 millones de años en Nueva Gales del Sur. Esta edad relativamente joven refleja el potencial de preservación de este tipo de depósito; ya que suelen estar ubicados en zonas de procesos tectónicos y geológicos altamente activos, como deformación, levantamiento y erosión. [ 8 ] Sin embargo, puede ser que la distribución sesgada hacia la mayoría de los depósitos con menos de 20 millones de años sea al menos parcialmente un artefacto de la metodología de exploración y las suposiciones del modelo, ya que se conocen grandes ejemplos en áreas que anteriormente se dejaron solo parcialmente o subexploradas en parte debido a sus edades de roca huésped percibidas más antiguas, pero que luego se descubrió que contenían grandes ejemplos de clase mundial de depósitos de cobre porfídico mucho más antiguos.

Magmas y procesos del manto

En general, la mayoría de los grandes depósitos de pórfido están asociados con intrusiones calcoalcalinas , aunque algunos de los depósitos más grandes ricos en oro están asociados con composiciones de magma calcoalcalinas con alto contenido de K. [ 8 ] Numerosos depósitos de pórfido de cobre y oro de clase mundial se encuentran alojados en intrusiones con alto contenido de K o shoshoníticas, como la mina de cobre y oro Bingham en EE. UU., la mina de cobre y oro Grasberg en Indonesia, la mina de cobre y oro Northparkes en Australia, la mina de cobre y oro Oyu Tolgoi en Mongolia y el prospecto de cobre y oro Peschanka en Rusia. [ 10 ]

Se cree convencionalmente que los magmas responsables de la formación de pórfidos se generan por la fusión parcial de la parte superior de placas estancadas post-subducción que son alteradas por el agua de mar. [ 11 ] La subducción superficial de placas jóvenes y flotantes puede dar lugar a la producción de lavas adakíticas mediante fusión parcial. [ 7 ] Alternativamente, las cuñas del manto metasomatizadas pueden producir condiciones altamente oxidadas que dan lugar a minerales de sulfuro que liberan minerales de mena (cobre, oro, molibdeno), los cuales pueden ser transportados a niveles superiores de la corteza. [ 11 ] La fusión del manto también puede ser inducida por transiciones de márgenes convergentes a transformantes, así como por el aumento de la pendiente y el retroceso hacia la fosa de la placa subducida. [ 11 ] Sin embargo, la creencia más reciente es que la deshidratación que ocurre en la transición esquisto azul - eclogita afecta a la mayoría de las placas subducidas, en lugar de la fusión parcial. [ 7 ]

Después de la deshidratación, los fluidos ricos en solutos se liberan de la placa y metasomatizan la cuña del manto suprayacente de astenosfera tipo MORB , enriqueciéndola con volátiles y elementos litófilos de iones grandes (LILE). [ 7 ] La creencia actual es que la generación de magmas andesíticos es multietapa, e implica fusión cortical y asimilación de magmas basálticos primarios , almacenamiento de magma en la base de la corteza ( subyacencia por magma máfico denso a medida que asciende) y homogeneización del magma. [ 7 ] El magma subyacente agregará mucho calor a la base de la corteza, induciendo así la fusión cortical y asimilación de rocas de la corteza inferior, creando un área con intensa interacción del magma del manto y el magma cortical. [ 7 ] 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 mineral. [ 7 ] A partir de este punto 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 de ese entorno. Se cree que el cambio tectónico actúa como desencadenante de la formación de pórfido. [ 8 ] 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 magmática superficial más grande resultante, 3) fraccionamiento mejorado del magma junto con saturación de volátiles y generación de fluidos magmático-hidrotermales, 4) la compresión restringe el desarrollo de ramificaciones en la roca circundante, concentrando así el fluido en un solo stock, y 5) levantamiento y erosión rápidos promueven la descompresión y la deposición eficiente y eventual del mineral. [ 12 ]

Los depósitos de pórfido se desarrollan comúnmente en regiones que son zonas de subducción de bajo ángulo (placa plana) . [ 8 ] Una zona de subducción que transita de subducción normal a plana y luego de vuelta a normal produce una serie de efectos que pueden conducir a la generación de depósitos de pórfido. Inicialmente, habrá una disminución del magmatismo alcalino, acortamiento horizontal, hidratación de la litosfera sobre la placa plana y bajo flujo de calor. [ 8 ] Al regresar a la subducción normal, la astenosfera caliente interactuará nuevamente con el manto hidratado, causando fusión húmeda, se producirá fusión cortical a medida que los fundidos del manto la atraviesen, y adelgazamiento y debilitamiento litosférico debido al aumento del flujo de calor. [ 8 ] La placa subducida puede ser elevada por dorsales asísmicas, cadenas de montes submarinos o mesetas oceánicas, lo que puede proporcionar un entorno favorable para el desarrollo de un depósito de pórfido. [ 8 ] Esta interacción entre las 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 de menas. [ 8 ] Finalmente, en los arcos de islas oceánicas, la subducción de dorsales puede conducir al aplanamiento de la placa o a la inversión del arco; mientras que, en los arcos continentales, puede conducir a períodos de subducción de placa plana . [ 8 ]

Se ha demostrado que la inversión del arco precede ligeramente a la formación de depósitos de pórfido en el Pacífico sudoccidental, tras un evento de colisión. [ 13 ] 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. [ 11 ] La colisión puede provocar la terminación de la subducción y, por lo tanto, inducir la fusión del manto. [ 11 ]

Los depósitos de pórfido generalmente no tienen controles estructurales necesarios para su formación; aunque fallas y lineamientos importantes están asociados con algunos. [ 11 ] [ 14 ] La presencia de sistemas de fallas intraarco es beneficiosa, ya que pueden localizar el desarrollo del pórfido. [ 9 ] Además, algunos autores han indicado que la ocurrencia de intersecciones entre zonas de falla transversales a escala continental y estructuras paralelas al arco está asociada con la formación de pórfido. [ 9 ] Este es el caso de los depósitos de cobre porfídico Los Bronces y El Teniente en Chile, cada uno de los cuales se encuentra en la intersección de dos sistemas de fallas. [ 14 ]

Investigaciones recientes realizadas en los Andes Centrales se centraron en la observación de que muchos depósitos de pórfido más pequeños tienden a agruparse alrededor de un pórfido gigante de la misma edad. Se realizó un análisis en dos ubicaciones, una en el norte de Argentina y otra en Perú, donde se registraron características estructurales como la orientación de fallas, el sentido de cizallamiento y las direcciones de clivaje a escalas regionales y continentales. También se llevaron a cabo estudios magnéticos y gravimétricos a escala continental . Se encontró que los sistemas de fallas paralelas a la orogenia , comúnmente conocidos , estaban intersectados por otros sistemas de fallas denominados "corredores estructurales". Estos corredores probablemente eran sistemas de fallas antiguas creadas por eventos orogénicos que precedieron a la orogenia andina más reciente . Posteriormente, se compararon las ubicaciones de los pórfidos con la ubicación de estos sistemas de fallas. Se determinó que los cinturones paralelos a la orogenia son un factor principal en la ubicación de los pórfidos, y los corredores estructurales son un factor secundario importante. Los autores sugirieron que eventos de alta tensión empujaron el magma preferentemente hacia arriba por canales verticales creados por la intersección de estas características estructurales, donde finalmente creó los depósitos de pórfido. [ 15 ]

Se ha propuesto que las fallas profundas "desorientadas" que permanecieron inactivas durante el magmatismo son zonas importantes donde los magmas formadores de pórfido de cobre se estancan, permitiéndoles alcanzar su diferenciación ígnea típica . [ 16 ] En un momento dado, los magmas diferenciados brotarían violentamente de estas trampas de falla y se dirigirían a lugares menos profundos de la corteza donde se formarían depósitos de pórfido de cobre. [ 16 ]

Características

De Cox, (1986) Boletín 1693 del Servicio Geológico de los Estados Unidos

Las características de los depósitos de pórfido de cobre incluyen:

  • Los yacimientos están asociados a múltiples intrusiones y diques de composición diorita a monzonita de cuarzo con texturas porfídicas.
  • Las zonas de brecha con fragmentos angulares o localmente redondeados suelen estar asociadas a intrusiones. La mineralización de sulfuros generalmente se produce entre o dentro de los fragmentos. Estas zonas de brecha suelen ser de origen hidrotermal y pueden manifestarse como diques de guijarros. [ 17 ]
  • Los depósitos suelen tener una zona externa de alteración mineral de epidota - clorita .
  • Normalmente, una zona de alteración de cuarzo - sericita se produce más cerca del centro y puede superponerse.
  • La mayor parte del mineral suele estar asociada a una zona central potásica de alteración secundaria de biotita y ortoclasa .
  • Las fracturas suelen estar rellenas o recubiertas de sulfuros, o de vetas de cuarzo con sulfuros. Las fracturas muy próximas entre sí y de diversas orientaciones suelen estar asociadas al mineral de mayor ley.
  • Las partes superiores de los depósitos de pórfido de cobre pueden estar sujetas a un enriquecimiento supergénico . Esto implica que los metales presentes en la parte superior se disuelven y son transportados hasta por debajo del nivel freático, donde precipitan.

Los yacimientos de cobre porfídico se explotan normalmente mediante métodos a cielo abierto .

Ejemplos notables

Rusia

  • Tominskoe, Ural
  • Mikheevskoe, Ural
  • Salavatskoe, Ural

México

Canadá

Chile

Perú

Estados Unidos

Indonesia

Australia

Papúa Nueva Guinea

Otro

Yacimientos de mineral de tipo pórfido para otros metales

El cobre no es el único metal que se encuentra en los depósitos de pórfido. También existen depósitos de mineral de pórfido que se explotan principalmente para obtener molibdeno , muchos de los cuales contienen muy poco cobre. Ejemplos de depósitos de molibdeno porfídico son los depósitos Climax , Urad, Mt. Emmons y Henderson en el centro de Colorado ; los depósitos White Pine y Pine Grove en Utah; [ 24 ] [ 25 ] el depósito Questa en el norte de Nuevo México ; y Endako en la Columbia Británica.

El Servicio Geológico de los Estados Unidos ha clasificado los depósitos de estaño de Chorolque y Catavi en Bolivia como depósitos de estaño porfídico . [ 26 ]

Algunos depósitos de pórfido de cobre en ambientes de corteza oceánica, como los de Filipinas , Indonesia y Papúa Nueva Guinea , son suficientemente ricos en oro como para ser denominados depósitos de pórfido de cobre y oro. [ 27 ]

Referencias

  1. ↑ John, DA; Taylor, RD (2016). "Capítulo 7: Subproductos de depósitos de cobre y molibdeno porfídicos". En Philip L. Verplanck y Murray W. Hitzman (eds.). Tierras raras y elementos críticos en depósitos minerales . Vol.  18. pp. 137–164 . doi : 10.5382/Rev.18.07 . 
  2. ↑ "Copia archivada" (PDF) . Archivado del original (PDF) el 10-05-2009 . Recuperado el 31-08-2009 .{{cite web}}: CS1 mantenimiento: copia archivada como título ( enlace )
  3. ↑ Metales básicos Archivado el 2 de junio de 2008 en Wayback Machine
  4. ↑ Metales básicos Archivado el 2 de junio de 2008 en Wayback Machine
  5. ↑ "Copia archivada" (PDF) . www.mawsonwest.com.au . Archivado del original (PDF) el 7 de marzo de 2010. Consultado el 12 de enero de 2022 .{{cite web}}: CS1 mantenimiento: copia archivada como título ( enlace )
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  7. 1 2 3 4 5 6 7 8 Richards, JP, Precursores tectono-magmáticos para la formación de depósitos de pórfido de Cu-(Mo-Au). Economic Geology, 2003. 98: pp. 1515–1533.
  8. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Cooke, DR, P. Hollings y JL Walshe, Depósitos gigantes de pórfido: características, distribución y controles tectónicos. Economic Geology, 2005. 100(5): pp. 801–818.
  9. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Sillitoe, RH, "Sistemas de cobre porfídico". Geología económica , 2010. 105: págs. 3–41.
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  12. ↑ Sillitoe, RH Principales factores regionales que favorecen el gran tamaño, el alto grado hipógeno, el elevado contenido de oro y la oxidación y enriquecimiento supergénico de los depósitos de cobre porfídico. En Depósitos de cobre y oro porfídicos e hidrotermales: Una perspectiva global. 1998. Glenside, Australia Meridional: Australian Mineral Foundation.
  13. ↑ Solomon, M., Subducción, inversión del arco y el origen de los depósitos de pórfido de cobre y oro en arcos insulares. Geology, 1990. 18: págs. 630-633.
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  16. 1 2 Piquer, José; Sánchez-Alfaro, Pablo; Pérez-Flores, Pamela (2021). "Un nuevo modelo para el contexto estructural óptimo para la formación de yacimientos gigantes de pórfido de cobre" . Geología . 49 (5): 597– 601. Bibcode : 2021Geo....49..597P . doi : 10.1130/G48287.1 .
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  20. ↑ Tujuh Bukit – Indonesia | Minas intrépidas
  21. ^ "PT BUMI RECURSOS TBK : Noticias e información del mercado de valores | BUMI | ID1000068703 | MarketScreener" . 5 de septiembre de 2023. 
  22. ↑ Cobre Panamá, Inmet Mining Archivado el 10/05/2011 en Wayback Machine
  23. ↑ "Saindak" . Datos espaciales en línea de recursos minerales . USGS .
  24. ↑ Keith, JD, Shanks III, WC, Archibald, DA y Farrar, E., 1986, Historia volcánica e intrusiva del sistema de pórfido de molibdeno de Pine Grove, suroeste de Utah: Economic Geology, vol. 81, págs. 553–587
  25. ↑ Jensen, Collin (2019). Construcción en múltiples etapas del yacimiento Little Cottonwood, Utah: origen, intrusión, ventilación, mineralización y movimiento de masas (tesis de maestría). Universidad Brigham Young.
  26. ↑ Bruce L. Reed (1986) Modelo descriptivo de pórfido de Sn , en Modelos de depósitos minerales , Boletín 1693 del Servicio Geológico de los Estados Unidos, pág. 108.
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  • Dennis P. Cox, 1986, "Modelo descriptivo de pórfido de Cu", en Modelos de depósitos minerales , Servicio Geológico de los Estados Unidos, Boletín 1693, págs.  76, 79.
  • Michael L. Zientek, et al., 2013, Evaluación de pórfidos de cobre del sudeste asiático y Melanesia, Servicio Geológico de los Estados Unidos, Informe de Investigaciones Científicas 2010-5090-D.
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