МОДЕЛЬ ТЕКТОНИКИ ПЛИТ И ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЗАЛЕЖЕЙ ПОРФИРОВОЙ МЕДИ

Source -http://econgeol.geoscienceworld.org/cgi/content/abstract/67/2/184

http://en.wikipedia.org/wiki/Porphyry_copper_deposit

Большинство известных порфиров сконцентрировано по Тихоокеанскому Огненному Кольцу, но есть также области в Карибском море; южной и центральной Европе и в восточной Турции; рассеянные области в Китае, Ближнем Востоке, России, и восточной Австралии, лишь немного в Намибии и Замбии и ни одного в Антарктиде. Самая большая концентрация меди находится в Чили.

Залежи порфировой меди связаны с интрузивами и гидротермами и сопровождают переход охлаждения магмы тогда, когда оборотные поверхностные или подземные воды взаимодействуют с плутоническими жидкостями. Последовательная конвергенция гидротермального изменения создает ядро рудных полезных ископаемых. Порфиры рудных тел содержит около 0.4-1% меди с меньшим количеством других металлов типа молибдена, серебра, и золота.

Теория тектоники плит объясняет, почему месторождения порфировой меди составляют нормальный аспект кальциево-щелочного calc-alkaline магматизма. Химические и изотопические процитирование совместимо для образования руд с частичным таянием пород океанской коры на основных зонах субдукции в зоне соединения и компресса между литосферными плитами. Предлагают, чтобы металлы порцировых руд получены из мантии в осоых зонах (sea-floor spreading, transform faulting, underthrusting at continental margins and island arcs) как партнеры основного магматизма, которые транспортировались со стороны в зоны субдукции как компоненты базальтово-габроидной океанической коры с малым количеством suprajacent пеланических отложений ; свидетельство тому - присутствие существенных количеств металлов океанической коры. Предложено, что распределение по времени и пространству порфировой меди зависит от двух факторов: уровеня эрозии интрузивно-вулканической цепи (intrusive-volcanic chain), и времени и местоположения поколения магмы и готовности металлов на основной зоне субдукции. Фактор эрозии объясняет недостаток руд в домезозойских орогенах и изобилие поверхностных обнажений верхне мелового-палеогенового возраста в постпалеозойскомгорообразовании. Области с высокой концентрацией депозитов порфировой меди типа южно перуанских-северо чилийский и на юго-западе США могут интерпретироваться как области, ниже которых аномально богатая медью океаническая кора была субдукцирована во время рождения порфировой меди; другое объяснение эпизодического формирования богатой меди из океанической коры - присутствие гетерогенного распределения металлов в низко скоростной зоне верхней мантии. Месторождения порфировой руды сформировались за относительно короткий дискретный пульс, возможно вызванный изменениями в относительных нормах и направлениях движения литосферных плит. В Чили, например, месторождения руд устроены параллельно и имеются линейные пояса, которые можно объяснить в терминах перемещения магмотического очага и они включают поколения металлов в зоне субдукции, которые независимы от тектонических линеаментов, пересекающих их. Временные интервалы, в течение которых формирование депозитов порфировой меди, показываю корреляцию с периодами конвергенции литосферных плит и залежи все еще формируются в активных зонах субдукции.

Характеристики залежи меди включают:
- рудные тела, связанные с многократными вторжениями даек и плутонов диоритов и кварц-монзонитов порфировой структуры.
- Брекчии внутри интрузивов. Сульфидная минерализация происходит между или в пределах фрагментов.
- Залежи имеют внешнюю эпидото-хлоритовую минеральную зону изменения.
- Кварц-серицитовую зону изменения, которая расположена ближе к центру.
- Центральная зона калиевого (potassic) вторичного биотитового и ортоклазового изменения обычно связывается с максимумом оруденения.
- Зоны нарушений часто заполняются или покрываются сульфидами или прожилками кварца с сульфидами. Близко расположенные нарушения нескольких ориентаций обычно связаны самой чистой рудой.
- вверхние части отложений меди могут быть подвергнуты супергенному обогащению. Это вовлекает металлы верхней части, растворяемые и спускающиеся вниз ниже зеркала воды.



Исследования активной и окаменелой гидротермальной системы в плутонических вулканический дугах закончились важной информацией относительно физического и химического развития гидротермальных жидкостей разнообразного происхождения как источников металлов, серы и других растворенных элементов на возможных генетических формирующих руду окружающих средах.

Среди наиболее изученного типа магмы - гидротермальные системы, связанные с магматизмом felsic, чья деятельность простираются от плутонических залежей порфировой меди до вулканических отложений эпитермального золота Au ( plutonic porphyry-Cu deposits to volcanic epithermal-Au deposits). Промежуточным типом оказываются скарны или массивные тела и сульфидные жилы с основными и драгоценными металлами.

Главный показатель происхождения жилы – ее сульфидность. Сульфидность увеличиться при понижении температур в расплавах жил основного состава, связанных с felsic вулканическими породами. Степень сульфидности определяется по ассамбляжу пород, вызванному ключевыми реакциями в растворе. Только несколько минералов могут быть индикаторами этого процесса. Например covellite, индикатор очень высокой сулфидности, enargite – устойчив в высокой и очень высокой сульфидности. Из-за химических связей между сульфидностью, окислением, и состоянием ионизации гидротермальных жидкостей, covellite оказывается связан с жидкостями кислотного сульфата с argillic изменением, содержащим алунит. Enargite же появляются в промежуточном состоянии окисления-сульфидности и связаны с меньшим количеством выщелачивания основного катиона стенных пород (например, серицитовое изменение).

Первые детальные изучения argillic (включая кислотный сульфат) и серицитовых изменений, связанные с ассамбляжем относительно высокой сульфности были сфокусированы на содержании enargite в жилах, связанных с felsic вулканическими породами. Это вело к пониманию геологических и геохимических факторов, которые управляют формированием очень высоких - к высоко сульфидных enargite-covellite руд (ассоциация С) против низко сульфидной ассоциации (ассоциация А) борнит магнетита и средне сульфидной ассоциации пирит халькопирита. В то же время отмечалось, что эпитермальные высоко-сульфидные депозиты связаны с глубинными порфирами. Так появилист исследования относительно температурной солености и источники воды в гидротермальных жидкостях и модели физического и химического характера гидротерм и магматического перехода и доминирующих систем пор. Появилась эволюционная модель.

Ранние стадии оруденения характеризуются кальциевым (potassic) изменением и безводным скарном с диссимилированным жильным борнит-халькопиритом- (магнетитом), связанными с refluxing магматическими brines (морскими водами), солеными, гиперсолеными если была струя пара, при 600-400 C под литосферным давлением. За этой ранней стадией следует последующее изменение и серитизация порфира и ретроградное скарновое изменение, сопровождаемое халькопирит-пиритом - (гематитом) при движении по жилам. Последние жидкости в основном с метеорической кипящий водой при 350-250 C под гидростатическим давлением с умеренной кислотностью, низкой соленостью, и высокой степенью сульфидности-окисления. Далее следует развитие серицитовых изменений.

Высокая и очень высокая концентрация сульфидов окружающей среды дает очень высокий уровень argillic изменений (заключенный в серицитизацию) с алунит-пиритом, в некоторых случаях сопровождаемым ассоциациями digenite, covellite, и/или enargite (например Chuquicamata, Чили), в других случаях эта стадия может быть без меди. Кислотно-sulate изменение ограничено разломами с гидротермальной брекчией вокруг галечных даек (pebble dikes). Флюид кислотного сульфата имеют метеорическую воду с паром при температуре 350-200 C с почти гидростатическим давлением и высокой и очень высокой сульфидацией-окислением. В скарнах или стенных карбонатах эти флюиды производят силикатно-пиритовые заполнения трещин с выделением меди и золота (silica-pyrite Cu- (Au) fissures), например, Bisbee, Аризона; Yauricocha, Перу.

Изменения в степени сульфидности от низкой до высокой управляются местными тектоническими, магматическими, и гидродинамическими условиями. Формирование "классической" низко сульфидной порфировой меди относительно глубокого залегания происходит при многократных, невыраженных вторжениях в безводные, ненарушенные породы (multiple, non-venting, intrusions into anhydrous, unfractured rocks) в относительно устойчивой тектонической обстановке.

Напротив, формирование высоко-сульфидных типа "Cordilleran lode" залежей, состоящих из массивных порфировых медных руд, заключенных в зону продвинутых argillic и sericitic изменений характеризует активную тектоническую обстановку для относительно мелких изолированных подвулканических месторождений и включает зоны дробления (fractured rocks saturated with meteoric water), насыщаемые метеорической водой.

Резкая суперпозиция высоко сульфидных и низко сульфидных жил в оруденении происходит "из тектонического подавления", процесса сброса давления и вторжения метеорической воды, что случается при крупномасштабном разломе коры (Gustafson и Охоты, 1975; Einaudi, 1977; Brimhall, 1980; Einaudi, 1982), или из-за удаления слоя пород эрозией в течение быстрого подъема или оползня вулканического здания (Sillitoe и Gappe, 1984). В некоторых случаях тектоническое подавление может провоцировать развитие отложений порфировой меди и создать залежи без корней порфира (Einaudi, 1977, 1982).

Порфировая медь связана также с эпитермальной золотоносной системой в высоко сульфидных жилах, связанных с более глубокой гидротермально – магматической системой (Sillitoe, 1988, 1989, 1992; Heald и др., 1991, исследования геохимии, жидких включений, и легких устойчивых изотопов у Bethke, 1984; Stoffregen, 1987; Bove, 1988; Arribas и др., 1989; Deen, 1990; Bove и другие., 1990; Muntean и другие., 1990; Hedenquist и др., 1994).
.
The present challenge to students of porphyry systems is to distinguish, within individual districts, between the model endmember processes that generate acid-sulfate fluids (vapor plume or liquid-phase mixing?), the causes of mineralized versus barren acid-sulfate zones, and the potential continuum between.
copper-rich and gold- rich high-sulfidation deposits

Существующая концептуальная модель эпитермальных систем, Sillitoe, 1989, представляет окружающую среду порфировой меди в этом случае как занимающую позицию между the water- rich carapace of the magma and the overlying transition from plastic to brittle rock, между обводненной магмой и зоной перехода к пластичным и ломким слоям. Этот объем, охарактеризованный присутствием соленой магматической воды, квазипластическим поведением, и малообводненными породами вокруг, отсутствием развитой зоны фрактуры (and low water:rock ratios, and by the absence of long-lived fractures and of meteoric water) и метеорической воды, может быть бассейном для развитых магматических жидкостей, которые производят эпитермальные руды. При податливо-ломком переходе (ductile-brittle transition), соленые магматические флюиды сталкиваются с открытыми фрактурами и гидростатическими давлениями; кипение этих жидкостей кончается появлением hypersaline brine, которая остается при ductile-brittle переходе, а плюм пара под высоким давлением поднимается до уровня, где он производит изменение кислотно-сульфатного типа (barren acid-sulfate alteration) под давлением. Поскольку податливо-ломкий переход отходит к более глубоким уровням со временем, имеющие металл соленые флюиды жидкой стадии гиперсолености могут подняться быстро к высоким уровням и породить эпитермальные флюиды. Если глубокая окружающая среда не в состоянии развернуться в окружающей среде, то высоко сульфидный депозит будет отделен от глубоких корней объемом пород с малыми или никакими признаками гидротермальной деятельности.
Существующие системы порфира различаются в пределах индивидуальных районов между моделью непрерывного процесса, которые производят флюиды кислотного сульфата (перо плюма или смешивание жидкой стадии), причины минерализации barren acid-sulfate zones и потенциально –прерывистыми богатыми медью и золотым высоко сульфидные отложения.