Yacimiento de pórfido de cobre
Tipo de yacimiento de mineral de cobre
Mina a cielo abierto de Morenci en 2012. Las rocas rojas en los bancos superiores y los afloramientos en el fondo están en la capa lixiviada . Parece que el fondo de la mina está en la zona de óxido-sulfuro mixto, y eso es también lo que llevan los dos camiones de transporte en primer plano. Haga clic para ampliar la foto.
Mina Bingham Canyon en 2005. Las rocas grises visibles en el pozo están casi todas en la zona de mineral de sulfuro primario.

Los depósitos de pórfido de cobre son cuerpos de mineral de cobre que se forman a partir de fluidos hidrotermales que se originan en una voluminosa cámara de magma varios kilómetros por debajo del propio depósito. Precedentes o asociados a esos fluidos son diques verticales de rocas intrusivas porfídicas de las que este tipo de depósito deriva su nombre. En etapas posteriores, los fluidos meteóricos circulantes pueden interactuar con los fluidos magmáticos . Las envolturas sucesivas de alteración hidrotermal suelen encierrar un núcleo de minerales de mena diseminados en fracturas y vetas que a menudo forman stockwork . Debido a su gran volumen, los cuerpos de mineral de pórfido pueden ser económicos a partir de concentraciones de cobre tan bajas como 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 calidad en grandes minas a cielo abierto coincidió aproximadamente con la introducción de palas mecánicas, 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. [1] La mayoría de los depósitos de pórfido conocidos se concentran en: el oeste de América del Sur y del Norte y el sudeste de Asia y Oceanía , a lo largo del Cinturón de Fuego del Pacífico ; el Caribe ; el centro-sur de Europa 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 . [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 mayores depósitos de pórfido de cobre se encuentra en el norte de Chile . Casi todas las minas que explotan grandes depósitos de pórfido producen a cielo abierto .

Panorama geológico

Antecedentes geológicos y significado económico

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. [6] A través de la recopilación de datos geológicos, se ha encontrado 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 en promedio de 2 kilómetros. [6] A lo largo del Fanerozoico se formaron un estimado de 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) permanece en la corteza, de los cuales hay 574 depósitos conocidos que están en la superficie. [6] Se estima que los depósitos de pórfido de cobre de la Tierra contienen aproximadamente 1,7×10 11 toneladas de cobre, equivalentes a más de 8.000 años de producción minera global. [6]

Los depósitos de pórfido representan un recurso importante 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 mineral, un complejo intrusivo porfídico que está rodeado por un stockwork de vetas y brechas hidrotermales . [8] Los depósitos de pórfido se forman en entornos relacionados con arcos 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 alguna forma de control geodinámico o influencia cortical que afecta la ubicación de la formación de pórfido. [8] Los depósitos de pórfido tienden a ocurrir en cinturones lineales, paralelos al orógeno (como los Andes en América del Sur ). [9]

También parece haber períodos de tiempo discretos en los que la formación de depósitos de pórfido se concentró o prefirió. Para los depósitos de pórfido de cobre y molibdeno, la formación se concentra ampliamente en tres períodos de tiempo: Paleoceno - Eoceno , Eoceno - Oligoceno y Mioceno medio - Plioceno . [8] Tanto para los depósitos de pórfido como para los de oro epitermal , generalmente son del período de tiempo que va desde el Mioceno medio hasta el período reciente , [8] sin embargo, 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] sin embargo, hay excepciones notables, como el depósito Cadia-Ridgeway de 438 millones de años en Nueva Gales del Sur. Esta edad relativamente joven refleja el potencial de conservación de este tipo de depósito; ya que generalmente se ubican en zonas de procesos tectónicos y geológicos altamente activos, como deformación, elevación 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 de los supuestos del modelo, ya que se conocen grandes ejemplos en áreas que anteriormente se dejaron solo parcialmente o poco exploradas en parte debido 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. [ cita requerida ]

Magmas y procesos del manto

En general, la mayoría de los grandes depósitos de pórfido están asociados con intrusiones calcoalcalinas , aunque algunos de los mayores depósitos ricos en oro están asociados con composiciones de magma calcoalcalino de alto K. [8] Numerosos depósitos de pórfido de cobre y oro de clase mundial están alojados por intrusiones de alto K o shoshoníticas, 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 en Mongolia y el prospecto de cobre y oro de Peschanka en Rusia. [10]

Se cree que los magmas responsables de la formación de pórfidos se generan por la fusión parcial de la parte superior de placas estancadas después de la 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), que luego pueden transportarse a los 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 empinamiento y el retroceso hacia la zanja de la placa subducida. [11] Sin embargo, la creencia más reciente es que la deshidratación que ocurre en la transición de esquisto azul a 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 losa y metasomatizan la cuña del manto suprayacente de astenosfera similar a 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 involucra la fusión de la corteza y la asimilación de magmas basálticos primarios , el almacenamiento de magma en la base de la corteza ( capa inferior por magma denso y máfico a medida que asciende) y la homogeneización del magma. [7] El magma de la capa inferior agregará mucho calor a la base de la corteza, induciendo así la fusión de la corteza y la asimilación de rocas de la corteza inferior, creando un área con intensa interacción del magma del manto y el magma de la corteza. [7] Este magma en evolución progresiva se enriquecerá con volátiles, azufre y elementos incompatibles, una combinación ideal para la generación de un magma capaz de generar un depósito de 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 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 un desencadenante para la formación de pórfido. [8] Hay cinco factores clave que pueden dar lugar al desarrollo de pórfido: 1) la compresión que impide el ascenso del magma a través de la corteza, 2) una cámara de magma superficial más grande resultante, 3) fraccionamiento mejorado del magma junto con saturación volátil y generación de fluidos magmáticos-hidrotermales, 4) la compresión restringe el desarrollo de ramificaciones en la roca circundante, concentrando así el fluido en un solo stock, y 5) la elevación y erosión rápidas promueven la descompresión y la deposición eventual y eficiente del mineral. [12]

Los depósitos de pórfido se desarrollan comúnmente en regiones que son zonas de subducción de bajo ángulo (losa plana) . [8] Una zona de subducción que pasa de normal a plana y luego vuelve a la subducción 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 por encima de la losa plana y bajo flujo de calor. [8] Al regresar a la subducción normal, la astenosfera caliente interactuará una vez más con el manto hidratado, lo que provocará una fusión húmeda, se producirá una fusión de la corteza a medida que las masas fundidas del manto pasen a través de ella y un adelgazamiento y debilitamiento de la litosfera debido al aumento del flujo de calor. [8] La losa en subducción puede ser levantada por dorsales asísmicas, cadenas de montes submarinos o mesetas oceánicas, que pueden 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 dada; ya que cada vez que la zona de subducción interactúa con una de estas características puede conducir a la génesis de minerales. [8] Finalmente, en los arcos de islas oceánicas, la subducción de dorsales puede conducir al aplanamiento de losas o a la inversión del arco; mientras que, en los arcos continentales puede conducir a períodos de subducción de losas planas . [8]

Se ha demostrado que la inversión de arco es ligeramente anterior a la formación de depósitos de pórfido en el suroeste del Pacífico, después de un evento de colisión. [13] La inversión de arco ocurre debido a la colisión entre un arco de islas y otro arco de islas, un continente o una meseta oceánica. [11] La colisión puede resultar en la terminación de la subducción y, por lo tanto, inducir la fusión del manto. [11]

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

Se ha propuesto que las fallas profundas "desorientadas" que estuvieron inactivas durante el magmatismo son zonas importantes donde los magmas formadores de pórfido de cobre se estancan, lo que les permite lograr su diferenciación ígnea típica . [15] En un momento dado, los magmas diferenciados estallarían violentamente fuera de estas trampas de fallas y se dirigirían a lugares menos profundos en la corteza donde se formarían depósitos de pórfido de cobre. [15]

Características

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

Las características de los depósitos de pórfido de cobre incluyen:

  • Los cuerpos minerales están asociados a múltiples intrusiones y diques de composición diorita a cuarzomonzonita con texturas porfídicas.
  • Las zonas de brechas con fragmentos angulares o localmente redondeados se asocian comúnmente con los intrusivos. La mineralización de sulfuro generalmente ocurre entre o dentro de los fragmentos. Estas zonas de brechas son típicamente de naturaleza hidrotermal y pueden manifestarse como diques de guijarros. [16]
  • Los depósitos suelen tener una zona externa de alteración mineral de epidota - clorita .
  • Una zona de alteración de cuarzo - sericita generalmente aparece más cerca del centro y puede sobreimprimirse.
  • Una zona potásica central de alteración secundaria de biotita y ortoclasa se asocia comúnmente con la mayor parte del mineral.
  • Las fracturas suelen estar rellenas o recubiertas de sulfuros o de vetas de cuarzo con sulfuros. Las fracturas con poca separación y de varias orientaciones suelen estar asociadas con el mineral de mayor calidad.
  • Las partes superiores de los depósitos de pórfido de cobre pueden estar sujetas a un enriquecimiento supérgeno , lo que implica que los metales de la parte superior se disuelven y se transportan hasta debajo del nivel freático, donde precipitan.

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

Ejemplos notables

México

  • Cananea
  • La Caridad
  • Santo Tomás

Canadá

Chile

Perú

Estados Unidos

Indonesia

  • Batu Hijau , Sumbawa
  • Grasberg , Papúa Occidental, con más de 3 mil millones de toneladas a 1 ppm de Au, es uno de los depósitos de pórfido más grandes y ricos del mundo de cualquier tipo.
  • Tujuh Bukit, Java , todavía en exploración, pero probablemente sea más grande que Batu Hijau [19]
  • Sungai Mak y Cabang Kiri, Gorontalo , con 292 millones de toneladas con 0,50 ppm de oro y 0,47% de cobre [20]

Australia

Papúa Nueva Guinea

Otro

Yacimientos minerales de tipo pórfido para otros metales

El cobre no es el único metal que se encuentra en los depósitos de pórfido. También hay depósitos de mineral de pórfido extraídos principalmente por molibdeno , muchos de los cuales contienen muy poco cobre. Ejemplos de depósitos de pórfido de molibdeno son los depósitos de Climax , Urad, Mt. Emmons y Henderson en el centro de Colorado ; los depósitos de White Pine y Pine Grove en Utah; [23] [24] el depósito de 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 estaño porfídico . [25]

Algunos depósitos de pórfido de cobre en entornos de corteza oceánica, como los de Filipinas , Indonesia y Papúa Nueva Guinea , son suficientemente ricos en oro como para que se los denomine depósitos de pórfido de cobre y oro. [26]

Referencias

  1. ^ John, DA; Taylor, RD (2016). "Capítulo 7: Subproductos de depósitos de pórfido de cobre y molibdeno". En Philip L. Verplanck y Murray W. Hitzman (ed.). Tierras raras y elementos críticos en depósitos minerales. Vol. 18. págs. 137–164. doi :10.5382/Rev.18.07.
  2. ^ "Copia archivada" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 10 de mayo de 2009. Consultado el 31 de agosto de 2009 .{{cite web}}: CS1 maint: 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 desde el original (PDF) el 7 de marzo de 2010 . Consultado el 12 de enero de 2022 .{{cite web}}: CS1 maint: copia archivada como título ( enlace )
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  9. ^ abcdefghij Sillitoe, RH, "Sistemas de pórfido de cobre". Economic Geology , 2010. 105: págs. 3–41.
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