Sisteme Petrometalogenetice

Noţiunea porphyry copper este moştenită - ca şi multe altele în geologie; ea a apărut mai întâi în limbajul activităţii practice miniere, fiind preluată de literatura ştiinţifică prin lucrările lui Parsons (1933,1957), Lindgren (1905,1933). Sensul iniţial al expresiei porphyry copper, tradiţional din America începutului de secol XX, era de rocă magmatică cu structură porfirică - în accepţiunea literaturii engleze textură porfirică -mineralizată într-o manieră specifică şi definită de o asociaţie de minerale metalice hidrotermale între care predomină sulfurile de cupru, îndeosebi calcopiritul. Numele s-a conferit, probabil şi datorită insuficientei cunoaşteri a acestui tip de zăcăminte cu mineralizaţie "diseminată", de unde şi o denumire paralelă mai puţin utilizată, zăcăminte cuprifere de diseminaţie. Cu timpul, conţinutul noţiunii s-a convertit, înţelegându-se azi prin zăcământ porphyry copper un prototip metalogen înscris sistemului porphyry (aşa cum este prezentat de majoritatea autorilor), în esenţă un prototip petrometalogen (Mârza, 1990, 1995, 1996 b, Vlad, 1995).

Prototipul petrometalogen - caracterizat de condiţiile geostructurale în care se dezvoltă magmatitele porphyry copper cu mineralizaţii, de specificitatea şi evoluţia magmelor, de relaţia parentală (directă şi indirectă, respectiv soluţii hidrotermale convective) dintre mineralizare şi magmatit, de cvasi-simultaneitatea celor două fenomene: petrogeneză-metalogeneză. Produsul rezultat, petrometalitul porphyry copper înregistrează particularităţile modelului petrometalogen, exprimate inconfundabil prin structură-textură, compoziţie minerală, iar la scara zăcământului prin zonalitatea concentric-cilindriformă a transformărilor hidro termale, preponderent prin caracterul HS.

Evoluţia în timp a gândirii geologice asupra sistemului porphyry copper poate fi surprinsă chiar şi din definiţiile formulate acestuia de-a lungul timpului, începând cu Parsons (1933). Conceptual s-au construit mai multe modele genetice, s-au definit tipuri structurale şi tipuri metalice (economice) - sisteme porphyry. O adevărată erupţie de informaţii ştiinţifice, de cele mai diverse facturi (geostructurale, petrologice-mineralogice, geochimice-metalogenetice, geotermometrice-geobarometrice, experimen¬tale etc.) au apărut după 1965, şi mai ales după 1970, impulsionate de valoarea economică dobândită de zăcămintele porphyry copper, ce impuneau cunoaşterea condiţiilor petrometalogenetice ale acestora în scopul prospectării şi valorificării lor,

Condiţii geostructurale. Geostructurile corespund unor vaste unităţi spaţiale cu evoluţie geologică specifică; megageostructurile se identifică zonelor de subducţie, de rift etc, deci au în vedere arii geologice - tectonice active de cel mai înalt rang, responsabile de formarea şi evoluţia magmatismului specific fiecărui tip de structură. Tocmai aici intervine relaţia zăcăminte porphyry copper-tectonică, care defineşte legătura geostructură-magmatism-metalogenie (formarea magmelor-magmatitelor şi a metalogeniei asociate).

In epoca modernă s-a recunoscut conexiunea genetică a zăcămintelor cu stâlpi magmatici (stock-uri) de compoziţie predominant intermediară din zonele de subducţie de tip pacific (Andin) sau de arc insular (Sillitoe, 1972: Mitchell şi Garson, 1981; Sillitoe şi Gappe, 1984 etc). Dovada incontestabilă a constituit-o, în primul rând, repartiţia geografică a acestor zăcăminte şi asocierea magmatit (preponderent calco-alcalin) - mineralizare, spre exemplu, în zonele vulcanismului circumpacific şi în alte geostructuri de pe glob care au funcţionat în condiţiile mecanismului de subducţie (Cordilleri, Anzi, Carpaţi etc). Majoritatea zăcămintelor porphyry copper de pe glob corespund unor asemenea structuri. Asociat contactelor convergente de tip Andin, magmatismul corespunde în principal liniei granodioritice-monzonitice (modelul Lowell şi Guilbert), iar în relaţie cu structuri de arcuri insulare metalogeneza porphyry copper preferă modelul dioritic (Hollister,1978).

Geneza stock-urilor magmatice cu zăcăminte porphyry copper mai este surprinsă, fără a fi caracteristică, în structuri de rift incipient, de exemplu în Urali, în Columbia Britanică (Canada) şi asociat acestora în zone de falii transformante, respectiv în segmentele dezvoltate pe arii continentale. Zăcămintele porphyry copper aflate în legătură genetică şi spaţială cu rifturi incipiente sunt cu precădere mezozoice, eră în care se manifestă catastrofic riftogeneza la nivelul globului terestru, desprinderea şi deriva continentelor.

După natura mineralizaţiei şi condiţiile structurale de apariţie se deosebesc în cazul sistemelor porphyry: porphyry copper (Cu, nesemnificativ alte metale) drept sistem de bază, precum şi subtipurile, cu molibden (Cu-Mo), aur (Cu-Au ± alte elemente auxiliare), staniu şi eventual wolfram (Cu-Sn-W); unii autori separă tipul Climax (Mo-Sn).

Natura magmelor - ce constituie stock-urile porphyry copper în special şi porphyry în general este preponderent calco-alcalină, uneori alcalină; raportul K2O/SiO2 defineşte alcalinitatea. Pentru. grupa rocilor alcali-calcice raportul SiCVK^O variază între 14-20, iar pentru cele calco-alcaline este cuprins între 20-30. Important în petrometalogenie este şi gradul de oxidare al magmelor. Raportul Fe2O3/FeO la SiO2 are următoarele valori: > 0,8 în cazul magmelor oxidate (minerale accesorii specifice sunt magnetitul şi ilmenitul), 0,5-1,2 pentru magme slab oxidate (magnetit, sfen, rar ilmenit), iar valoarea < 0,6 indică reducere (ilmenitul fiind singurul mineral accesoriu). Zăcămintele porphyry copper se asociază magmelor calco-alcaline intens şi slab oxidate, calcice slab oxidate, cuarţ-alcalice intens şi slab oxidate şi nefelin-calcice slab oxidate (Wilt,1995). Valoarea iniţială a raporturilor menţionate este importantă pentru precizarea caracterului şi originii magmei; valoarea < 0,704 determinată în numeroase cazuri denotă magme derivate din manta sau din crusta oceanică subdusă. Zăcămintele de molibden, staniu, wolfram se asociază cu intruziuni granitoide la care valoarea iniţială a raportului 87Sr/86Sr sugerează o contaminare crustală importantă. La rocile calco-alcaline alterarea corespunde modelului Lowell-Guilbert, în timp ce modelul Hollister este răspândit la rocile alcaline.