Los depósitos de pórfido de cobre son cuerpos minerales 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 con esos fluidos hay diques verticales de rocas porfídicas intrusivas de las que este tipo de depósito deriva su nombre. En etapas posteriores, los fluidos meteóricos circulantes pueden interactuar con los fluidos magmáticos . Las sucesivas envolturas de alteración hidrotermal generalmente encierran un núcleo de minerales diseminados en vetas y fracturas finas que a menudo forman stockwork . Debido a su gran volumen, los yacimientos 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 principal producto.
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. [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 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 . [2] [3] Sólo unos pocos se identifican en África , en Namibia [4] y Zambia ; [5] 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 .
Los depósitos de pórfido de cobre representan un recurso importante y la fuente dominante de cobre que se extrae hoy para satisfacer la demanda mundial. [6] A través de 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 en promedio de 2 kilómetros. [6] A lo largo del Fanerozoico se estima que se formaron 125.895 depósitos de pórfido de cobre; sin embargo, el 62% de ellos (78,106) han sido eliminados por levantamiento y erosión. [6] Así, 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 1,7×10 11 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 bajas leyes de mineralización, un complejo intrusivo porfirítico que está rodeado por un stockwork de vetas y brechas hidrotermales . [8] Los depósitos de pórfido se forman en entornos relacionados con el arco y están asociados con magmas de la zona de subducción. [7] 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. [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 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 . [8] 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 , [8] sin embargo, se conocen excepciones notables. La mayoría de los depósitos de pórfido a gran escala tienen una edad inferior a 20 millones de años, [8] sin embargo, existen 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 normalmente están 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 que la mayoría de los depósitos tengan menos de 20 millones de años sea, al menos parcialmente, un artefacto de la metodología de exploración y los supuestos del modelo, ya que se conocen grandes ejemplos en áreas que anteriormente fueron abandonadas solo parcialmente o subestimadas. explorados en parte debido a que se percibían edades de roca anfitriona más antiguas, pero luego se descubrió que contenían grandes ejemplos de clase mundial de depósitos de pórfido de cobre mucho más antiguos. [ cita necesaria ]
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. [8] Numerosos depósitos de pórfido de cobre y oro de clase mundial están alojados en 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, Oyu Tolgoi. mina de cobre y oro en Mongolia y prospecto de cobre y oro Peschanka en Rusia. [10]
Se cree convencionalmente que los magmas responsables de la formación de pórfido se generan por el derretimiento parcial de la parte superior de las losas estancadas post-subducción que son alteradas por el agua de mar. [11] La subducción superficial de losas jóvenes y flotantes puede dar como resultado la producción de lavas adaquíticas mediante fusión parcial. [7] Alternativamente, las cuñas del manto metasomatizadas pueden producir condiciones altamente oxidadas que resultan en minerales de sulfuro que liberan minerales (cobre, oro, molibdeno), que luego pueden ser transportados a los niveles superiores de la corteza. [11] La fusión del manto también puede ser inducida por transiciones de márgenes convergentes a márgenes transformados, así como por el empinamiento y el retroceso hacia la zanja de la losa subducida. [11] Sin embargo, la creencia más reciente es que la deshidratación que ocurre en la transición blueschist - eclogita afecta a la mayoría de las losas subducidas, en lugar de una 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 la 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 de varias 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. . [7] 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. [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 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 los niveles de la corteza superior.
Aunque los depósitos de pórfido están asociados al 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 de magma poco profunda más grande resultante , 3) fraccionamiento mejorado del magma junto con saturación volátil y generación de magma. fluidos 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. [12]
Los depósitos de pórfido se desarrollan comúnmente en regiones que son zonas de subducción de ángulo bajo (losa plana) . [8] Una zona de subducción que pasa de normal a plana y luego regresa 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, un acortamiento horizontal, una hidratación de la litosfera sobre la losa plana y un bajo flujo de calor. [8] 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 terrestre a medida que el manto se derrite y un adelgazamiento y debilitamiento de la litosfera debido al aumento del flujo de calor. [8] 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. [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 del mineral. [8] Finalmente, en los arcos de islas oceánicas, la subducción de las crestas puede provocar el aplanamiento de la losa o la inversión del arco; mientras que, en los arcos continentales puede dar lugar a periodos de subducción de losas planas . [8]
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. [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 resultar en la terminación de la subducción y, por lo tanto, inducir el derretimiento del manto. [11]
Los depósitos de pórfido generalmente no requieren controles estructurales para su formación; aunque algunas fallas y lineamientos importantes están asociados con algunos. [11] [14] La presencia de sistemas de fallas dentro del arco es beneficiosa, ya que pueden localizar el desarrollo de pórfido. [9] 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. [9] 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. [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, permitiéndoles lograr su típica diferenciación ígnea . [15] 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. [15]
Las características de los depósitos de pórfido de cobre incluyen:
Los depósitos de pórfido de cobre suelen extraerse mediante métodos a cielo abierto .
El cobre no es el único metal que se encuentra en los depósitos de pórfido. También hay depósitos de mineral de pórfido extraídos principalmente de molibdeno , muchos de los cuales contienen muy poco cobre. Ejemplos de depósitos de pórfido de molibdeno son los depósitos Climax , Urad, Mt. Emmons y Henderson en el centro de Colorado ; los depósitos 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 pórfido de estaño . [25]
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 denominarlos depósitos de pórfido de cobre y oro. [26]
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