Złoże miedzi porfirowej

Depozyty porfir miedzi (lub porfirów miedzi po angielskim osadów miedzi porfir lub porfirów miedzi ) są z miedzi - osady , które w plutoniczne skał ( włamań ) z WYSOKIEGO na pośredniej zawartości dwutlenku krzemu są połączone. Nazwa złoża może wprowadzać w błąd, ponieważ odnosi się do często porfir struktury z magmowych skał gospodarza (dużych, dobrze ukształtowanych kryształów w matrycy drobnoziarnistej lub szklistej), a nie do konstrukcji samego mineralizacji miedzianą. typ depozytu znajduje się zwykle w strefach subdukcji . Na powierzchni złoża o otwartych umysłach często mają wiek trzeciorzędowy .

Generał

Odkrywkowa kopalnia miedzi El Chino w Nowym Meksyku

Ze względu na często olbrzymią objętość zmineralizowanych skał, wynoszącą zwykle od 50 do 100 milionów ton, złoża miedzi porfirowej, mimo niskiej zawartości rudy, wynoszącej zwykle od 0,4 do 1% miedzi, należą dziś do najważniejszych źródeł miedzi na świecie. Są też niewielkie ilości innych metali, takich jak molibden , złoto i srebro . Ten rodzaj złoża został po raz pierwszy z powodzeniem wydobyty na południowym zachodzie USA w latach 20. XX wieku i od tego czasu masowe wydobycie w kopalniach odkrywkowych nabiera coraz większego znaczenia w porównaniu z klasycznym górnictwem podziemnym . Ważne przykłady można znaleźć zwłaszcza w wielkich górach fałdowych ( orogenikach ), takich jak Andy. Należą do nich Chuquicamata w Chile , największa na świecie kopalnia odkrywkowa, Bingham Canyon Mine (Utah, USA), Cerro Colorado (Panama) oraz kopalnia miedzi Cobre Panama w Panamie czy El Chino w Nowym Meksyku . Dawna Kopalnia Miedzi Mamut w Malezji również należała do typu porfirowych złóż miedzi.

Mineralizacja

Rudy zdarza się bardzo drobno w skale gospodarza, głównie wzdłuż drobnych pęknięć włoskowatych, czasem także w większych żył. Ten rodzaj mineralizacji nazywany jest „ rudą impregnacyjną” (ang. ruda rozpowszechniana ). W przypadku większej, nieregularnej sieci drobnych żył, termin „ podłoga ” jest również powszechny (po angielskim stockwork ), chociaż bardziej odpowiednim tłumaczeniem na język niemiecki byłby „Erzstock”. Czasem pojawiają się obszary połamanej skały z kanciastymi, czasem lekko zaokrąglonymi fragmentami ( brekcjami ). Mineralizacja siarczkowych minerałów (zwłaszcza chalkopirytu i molibdenowych ) znajduje się wtedy w szczególności w otwartych szczelin między fragmentami, ale również w tych samych fragmentów. Szczeliny są często wypełnione siarczków lub zawierające siarkę kwarcu żyły. Szczególnie wysokogatunkowa mineralizacja występuje tam, gdzie przecina się kilka blisko siebie położonych szczelin.

Skały macierzyste to przeważnie nieregularne lub w przybliżeniu cylindryczne, wielofazowe intruzje i wały skalne , które są przynajmniej częściowo komorami magmowymi lub kominami dawnych wulkanów. Najczęściej spotykane są skały „kwaśne” do średnio głębokich z rodziny granitów. Przy malejącej zawartości krzemionki są to granit , granodioryt , tonalit , kwarc monzonit , dioryt . Istnieje również pośredni zakres od diorytu przez monzonit do sjenitu . Skały niemagmowe w bezpośrednim sąsiedztwie intruzji są również często zmineralizowane.

Budowa złoża

Charakterystyczną cechą złóż miedzi porfirowej jest regularna sekwencja stref przeobrażeń hydrotermalnych wokół intruzji. Powstały one, gdy przegrzane, agresywne, zawierające minerały, roztwory hydrotermalne przepływały przez skalistą skałę i reagowały z istniejącymi minerałami. Znajomość tych stref dostarcza cennych informacji dla poszukiwania ( poszukiwania ) i poszukiwania ( eksploracji ) takich złóż.

• Świeża skała magmowa w centrum jest zwykle (ale nie zawsze) strefą metasomatyczną kalireichen ( otoczoną strefą potasową ), w której skalenie tworzyły głównie ortoklazy i plagioklazy , a także różne minerały maficzne , przez wtórny biotyt i ortoklaz i/lub chloryty zostały przesiedlone. Wewnętrzny obszar tej strefy jest często rudy ubogi do rudy pusty.
• Dalej na zewnątrz zamknięta strefa kwarcowo - serycytowa (strefa fylliczna ), która ku krawędzi zawsze jest bogata w minerały ilaste (Serizitisierung lub zaawansowany Argillitisierung). Ponieważ ta konwersja pierwotnych skaleni i biotytu jest reakcją uwalniania krzemionki, jest też dużo kwarcu wtórnego (silifikacja). Strefa ta pokrywa się z najczęstszym występowaniem pirytu . Większość obszarów zawierających miedź znajduje się często bezpośrednio w tej tak zwanej otoczce pirytowej, w obszarze przejściowym do metasomatozy potasowej.
• Nie zawsze tworzy się strefa pośredniej strefy argilowej , w której występuje nowo powstały minerał ilasty kaolinit .
• Krawędź zewnętrzną tworzy strefa propylitowa z chlorytem, kalcytem i epidotem . Ta strefa, która powoli przechodzi do skały macierzystej, są zawsze ukształtowane i mogą wskazywać na istnienie depozytu porfir miedzi, nawet jeśli nie rudy miedzi jest narażony na powierzchni ziemi .

Powstanie

Faza mineralizacji jest często związana z najbardziej zróżnicowaną i niedawną intruzją (późną fazą cyklu wulkanicznego). Wydaje się, że wtargnięcia mają miejsce pasywnie, na przykład po zatopieniu się części dachu komory magmowej . Uważa się, że wciąż świecąca magma pnia wznosi się na kilometr lub dwa pod powierzchnię ziemi, gdzie utknęła. Gdy bezwodne minerały zaczynają krystalizować, pozostała woda i inne lotne składniki w coraz większym stopniu gromadzą się w stopie resztkowym. Zwiększa to ciśnienie pary, aż w końcu przekroczy otaczające ciśnienie litostatyczne. Następuje nagłe odgazowanie magmy, z odpowiednim wzrostem objętości i charakterystycznym rozerwaniem skały macierzystej na małą skalę, poprzez najdrobniejsze pęknięcia i szczeliny. Wzrost objętości fazy gazowej jest jeszcze większy przy powierzchni ziemi, co tłumaczyłoby powstawanie kominopodobnych brekcji, przez które przepływające roztwory hydrotermalne nawet częściowo zaokrągliłyby fragmenty skał. Pozostała magma może teraz szybko ostygnąć, co prowadzi do powstania małych i jednolitych kryształów w matrycy, które otaczają duże pojedyncze kryształy, które powstały wcześnie, tytułowa struktura porfirowa.

Badania izotopowe gazów i cieczy ( płynów ) zamkniętych w skale sugerują, że znaczna część roztworów hydrotermalnych o wysokiej zawartości metali i siarki pochodzi z samej magmy. Powodują one głównie metasomatozę potażu. Ze względu na gradient temperatury między intruzją ochładzającą a skałą wtórną, woda kopalna (związana) ze skały wtórnej i tonąca woda meteorytowa z powierzchni ziemi są podgrzewane i włączane w cykl hydrotermalny, co prowadzi do powstania zewnętrznych stref zmienności . W strefie przejściowej pomiędzy tymi dwoma systemami hydrotermalnymi występują obecnie silne gradienty pH , temperatury i zasolenia , co prawdopodobnie powoduje wytrącanie się siarczków miedzi.

Ogólnie rzecz biorąc, porfirowe złoża miedzi w skorupie kontynentalnej charakteryzują się wyższą zawartością molibdenu, natomiast w obszarze łuków wyspowych charakteryzują się wyższą zawartością złota. Dokładna rola litosfery penetrowanej przez magmę jest nadal przedmiotem dyskusji naukowych.

Ostatnie badania nad genezą osadów porfiru identyfikują następujące punkty jako główne czynniki powstawania ważnych osadów:

• wielokrotne kolejne przepływy magmy do komór magmowych
• komora magmowa nasycona siarką
• wydajny transfer metali do roztworów hydrotermalnych.

Indywidualne dowody

1. ↑ WL Griffin, GC Begg, Suzanne Y. O'Reilly: Kontrola korzeni kontynentalnych nad genezą złóż rud magmowych , nauka o przyrodzie, 13 października 2013, doi: 10.1038 / ngeo1954
2. ↑ Jamie J. Wilkinson: Wyzwalacze formowania złóż porfiru w łukach magmowych , nauka o przyrodzie, 13 października 2013 doi: 10.1038 / ngeo1940

literatura

Anthony M. Evans: Zasoby mineralne . Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart 1992. ISBN 3-432-99801-5 .

Zobacz też

• Złoża mineralne