Mineralizatiile Porphyry Copper - rocile hidrotermale

Introducere

Mineralizatiile Porphyry Copper sunt asociate rocilor hidrotermale. Procesul de formare a acestora fiind relative simplu, si anume: o intruziune magmatica, fie sub forma unui batolit sau sub forma unui dike, avind temperaturi peste 700 - 800°C - elebereaza, sub forma de vapori sau lichid, o cantitate imensa de apa in care sunt dizolvate mineralele prezente in acea introziune. Sub presiuni si temperaturi uriase exercitate de lava, tavanul intruziunii sufera dilatari ceea ce duce la fisurarea acestuia. Apa lichida are tendinda de a ocupa spatiile goale facute prin fisurare. Circulatia apei prin aceste crapaturi/fisuri depoziteaza in ele mineralizatii de cupru, nichel, aur ect. Circulatia continue pina ce fisurile nu sunt inchise complet.

Mineralizatiile Porphyry Copper, asociate intruziunilor magmatice, sunt raspindite in special in zone de subductie placilor oceanice cu cele continentale sau in zonele de coliziune a doua placi continentale. Aceste mineralizatii pot fi detectate direct, daca afloreaza - si se contureza prin cartarea geologica, sau pot fi indentificate pe calea indirecta, cu ajutorul masuratorilor geofizice. Masuratorile geofizice cu caracter prim in investigarea mineralizatiilor Porphyry Copper sunt masuratorile magnetometrice, gravimetrice si electrometrice. Metoda gravimetrica ne ofera informatii asupra contrastului de densitatii intre intruziunea magmatica si mediu din jurul acesteea astfel incit putem delimita suprafata cu posibile localizari ai mineralizatiilor. Cu magnetometria punem in evidenta zonele cu continut important de magnetit, zone care sunt asociate mineralizatiilor hidrotermale. Nu se pot pune in evidenta direct zonele de mineralizatie Porphyry Copper deoarece pirotina, pirita, calcopirita au proprietati slab magnetice, sunt rospindite prin fisurile rocilor adica sunt prezente in cantitati mici. Acesti factori duc ca semnalul fizic inregistrat cu oricare din metode geofizice sa fie destul de slab ca sa fie luat in calcul.

Metoda seismometrica nu este o metoda primara, sa spunem ca este o metoda mai mult secundara in ceea ce priveste detectarea mineralizatiilor hidrotermale si corpurilor magmatice asociate acestora. De fapt cu ajutorul prospectiunii seismice punem doar sa facem o cartare in adincime a zacamintului. Putem sai atribuim forme geometrice, sal conturam, sai evaluam potentialul.

Studiu de caz:

Mineralizatiile Porphyry Copper

asociate batolitului din Guichon Greek,

British Columbia ( Canada );

utilizarea prospectiunii seismice pentru conturarea structurii.

Introducere

Metoda seismicii de reflexie este metoda traditionala folosita in industria petroliera, pe cind in minerit nu se foloseste aproape deloc. Astfel de situatie era prezenta pina ceva timp in urma. Cu inaintarea tehnicii de achizitie si de prelucrare a datelor din ultimul deceniu, masuratorile seismice de inalta rezolutie au inceput sa fie intrebuientate in minerit si anume pentru vizualizarea contrastelor de impedanta acustica ( atribuite limetelor de separare a volumelor importante de masa de roca cu densitati diferite ). O imagine clara asupra geometriei corpurilor geologice ingropate se putea obtine de la adincimi mici si intermediare ( 4-8 sec ).

Pentru industria miniera, totusi, metodele elecrometrice si electromagnetice de investigare ramin metode primare pentru observarea mineralelor tinta. Odata cu dezvoltarea tehnicii de calcul, optimizarea tioriilor matematice si aplicarea

acestora in prelucrarea datelor ne ofera o prelucrare mai buna ceea ce asigura o imagine mai clara a subsolului. Aceste imagini pot indica zone cu mineralizatii direct sau structuri asociate acestora.

Succesul modelarii 3D datelor magnetometrice din depozitele din Baglan in Quebec-ul de nord si 3D gravimetrice la Voisey's Bay - zacamint de nikel, au motivat aplicarea acestora impreuna cu seismica de reflexie in regiunile miniere. Inca un motiv in plus folosirii informatiei seismometrice a fost adincimea mica de investigatie a metodei electrometrice ( in jur de 500 m ) si de rezolutia sa.

Guichon Creek batholith ( GCB ) (figura 1) este intruziunea cea mai bine studiata din Cordilienii Canadieni dearece este locul cu cele mai mari rezerve de porphyry copper, depozite de molibden si este principala rezerva de cupru din regiunea British Columbia.

Geologia zonei

Originea sa este data de procesele tectonice complicate din aceea zona si anume subductia placii pacifice sub scutul canadian formind lantul Cordilieric. Aici avem o activitate vulcanica destul de ridicata, au fost depistati zeci de vulcani stinsi ( inactivi ). Intr-un cuvint este o zona cu conditii perfecte pentru aparitia intruziunilor magmatice si crearea mineralizatiilor hidrotermale. GCB este localizat in intereorul acretiunii Quesnellia, care se combina de la west cu marginea nord - vestica a SUA si a inceput formarea sa acum 200 Mil ani, in jurasic. CGB sunt roci plutonice. Aureola de contact intre intruziunea metamorfozata si mediu are o grosime mai mare de 500 m. Masuratorile radiometrice cu metode K-Ar; Rb-Sr; U-Pb indica ca batolitele si mineralele asociate acestora au fost depozitate intro scurta pereoada prin intruziune intre 196 - 213 mil ani. Structura este traversata de 3 falii importante si anume falia Lornex; falia Guichon Creek si falia Coldwater.

Intruziunea batolitica este constituita din 4 faze eterogene amplasate radiar. Fazele structurii batolitece sunt separate in functie de compozitie si textura. De la cea mai batrina spre cea tinara separam: 1) hibrid sau faza de marginire - cuprinde maficele bine foliate, tonalite, diorite, quart diorite si quart monzodiorite; 2) Highland Valley si 3) Bethlehem phases incorporeaza citeva variatii de granodiorite cu continut mai mic de quart monzodiorite si tonalite; 4) Bethsaida phases cuprinde granodiorite si granite (figura 3).

Analiza magnetometrica

Sursa este o intruziune magmatica de forma eliptica cu latime aproximativ de 30 km si lungime de 70 km. Masuratorile aeromagnetometrice, corelate cu cartarea geologica de la suprafata terenului, au pus in evidenta acumulari de moneralizatii hidrotermale din zona GCB.

Acest contrast a anomaliei din imaginia data de rezolutia inalta ( figura 4 ) arata o corespondenta buna intre geologie si caracteristicile specifice anomaliei magnetice. Setul de date aeromagnetice prezente sunt date aeromagnetice de rezolutie inalta, achizitionate 3D in grid cu dimensiunile de 35 x 25 km centrat pe GCB in apropierea perimetrului prin care trece linia de profil 88 - 11.

figura 5: a) observatiile de pe harta aeromagnetica de inalta rezolutie cu aproximativele delimitari a fazelor eterogene. Anomalia de minim este asociata fazei Bethsaida care gazduieste cele mai importante depozite minerale cu scop economic. b) harta anomaliei magnetice ascupra careea a fost aplicata modelarii 3D. Perimetrile A,B,C - proectie la suprafata a formei zonei cu susciptibilitate magnetica de minim aflata la distanta de 2000m (c). c) Sectiunea de adincime sa facut in urma modelarii 3D a datelor aeromagnetice, in perimetrul A sau facut lucrari miniere care au confirmat prezenta mineralizatiilor hidrotermale.

Interpretarea hartii aeromagnetice poate fi facuta in mod urmator: anomalia de minim este data de corpul batolitic si mai ales faza 3 - 4 ( cele mai importante din punct de vedere economic ) care este constituit din roci vulcanice acide ( granite, granodiorite, diorite ), si dau o valoare a susciptibilitatii magnetice relativ mica in comparatie cu mediul din jurul acestuia. Anomaliile de maxim sunt date de zone cu mineralizatii de magnetit. Prin intermediul acestei harti aeromagnetice putem bine destinge cele 4 faze eterogene amplasate radiar. Practic analizind aceasta harta putem observa ca si cum a fost sectionata orizontal acea zona radiara, inlaturata prin eroziune partea sectionata astfel ca sa avem o imagine clara asupra structurii.

Analiza gravimetrica

Ca si in cazul prospectiunilor magnetice, anomalia gravimetrica de minim este data de faza eterogena 3 si 4 ai batolitului. Mineralizatiile hidrotermale poseda valori de densitate mici. Aceasta harta gravimetrica regionala ne contureza perfect zone de minim asociate cu mineralizatii hidrotermale.

figura 7: a) observatiile de pe harta gravimetrica Bouguer asupra zonei GCB. b) modelarea 3D a hartii gravimetrice; este posibila investigarea distributiei in adincime a anomaliei ceea ce este prezent in figura 7-c. sunt facute profile in lungul perimetrului. c) sectiuni cu distributia anomaliei gravimetrice in adincime deasupra GCB.

Metoda seismometrica

Efectuarea lucrarilor seismice de Lithoprobe's Southern Cordillera Transect au permis noua intelegere formarii orogenului Cordillera din sudul British Columbia ( Cook '95 ). In timp ce sau facut aceste studii, 1300 km de profile seimice au fost inregistrate, la timp dublu - la 18 s ( sub 55 km adincime ). Linia de profil 88 - 11, cu lungimea de peste 80 km, era inregestrata in lungul Highland Valley, care trece peste GCB; CWF ( Coldwater fault ); GCF ( Guichon Creek Fault; LF ( Lornex fault ); NB ( Nicola batholith ) si peste SBG ( Spences Bridge group ). Jumatatea de vest profilului seismic 88-11 incepe cu marginea vestica a batolitului, traverseaza toate faze majore asociate cu batolitul si extinsa peste falia Guichon Creek spre regiunea vulcanica Quesnellia. Ca sursa seismica, au fost utilizate vibratoare care introduceau un sweep de 10-56 hz cu durata de 14 s. Distanta intre surse era de 100 m. Geometria utilizata era asimetrica cu 80-160 split-spread cu distanta intre statii 50 m. Datele au fost inregestrate timp de 18 sec; esantionate la 4 ms; inregestrata pe banda cu 9 piste; statiile folosite aveau 120 de canale DFSV sistems, configurate slave/master.

Procesarea include relativ o succeseune normala a prelucrarii datelor: prestack spiking deconvolution, corectii de elevatie si reziduale, editarea traselor, analiza de viteze, CDP stacking, automatic gain control (AGC), atenuarea zgomotului aleator; migrarea.

Cu toate ca existau reflexii excelente la toate orizonturile din crusta de pe jumatatea estica a liniei de profilului 88-11, primele 6 s liniei din partea vestica erau transparente - sunt asociate cu zona GCB. Insumarea traselor au pus in evidenta unei slabe reflexii la 3 s ( TWT ) intre punctele de impuscare 441 - 981. Reflexiile sunt prezente si intre 2 - 8 s a marginii estice a batolitului.

Schema de prelucrare utilizata este prezenta in figura 8.

Combinarea metodelor geofizice - rezultatul interpretarii

Putem observa o corelare perfecta intre structurile de pe sectiunea seismica si distributia anomaliei gravimetrice pe verticala. Practic regiunea cu structuri BTS, BTL si HVP sunt zone oarbe din punct de vedere seismic. Lucru observat si pe sectiunea gravimetrica - adica contrastele de densitate sunt foarte mici. Structurile enumarate mai sus sunt de mare interes economic, aici sunt concentrate cele mai mari depozite de zacaminte Porphyry Copper. Combinarea sectiunilor - gravimetrice, magnetometrice si celei seismice au dus la posibilitatea de a delimita foarte clar zona de interes astfel fiind posibila evaluarea, din punct de vedere cantitativ, a zacamintului. Pe sectiunea cu distribuirea anomalei magnetice pe verticala observam foarte clar distributia mineralizatiilor Porphyry Copper in adincime si lateral ceea ce nu putea fi dedus doar din analiza sectiunilor gravimetrice si celei seismice.

Bibliografia:

• articolul din Geophysics, vol 65 nr. 5, 2000 - Seismic and potential-field imaging of the Guichon Creek batholith, British Columbia, Canada, to delineate structures hosting porphyry copper deposits.
• Note de curs - Denisa Jianu
• Internet - https://www.litho.ucalgary.ca/publications/newsletter11.1/sbc.html
• https://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=1522128
• https://dsp-psd.pwgsc.gc.ca/NRC-CNR/faq_journals-e.html