Gold endowments of porphyry deposits controlled by precipitation efficiency

Data collection and filtering

Metal endowments.Odyssey.Odyssey.Odyssey.Odyssey.Odyssey.Odyssey.Odyssey.Odyssey.Odyssey.Odyssey.Odyssey.Odyssey.Odyssey, 118のポルフィリーCu-Au鉱床の岩石地化学(Sr/Y値、アルカリ性によるマグマ親和性)と地質年代学のデータ(補足データ1)を先行研究とオンラインリソース(USGS Porphyry Copper deposits of world at http://mrdata.usgs.gov/porcu/ から集めた。 http://www.portergeo.com.au/database/). 各ポルフィリー鉱床に関連するマグマ性岩石の Sr/Y 値を平均し、関連する 1 標準偏差値を算出した(補足資料 1)。

鉱床に関連するマグマ性岩石のアルカリ性という観点からのマグマ親和性は主に先行研究7から導き、文献では報告されていないポルフィリー鉱床について実施した追加の研究データによって実施された。 7 のデータを用いた(補足資料 1)。 後者の場合、マグマ親和性は K2O 濃縮度を用いた K2O 対 SiO2 プロット16 で評価し、カルクアルカリ、高 K カルクアルカリ、アルカリ(ショショナイト質)に識別できる。

ここで報告されたCuとAuの埋蔵量(補足資料1)は、異なる情報源によって同じ鉱床について報告された異なる値(補足資料1)および時間経過による埋蔵量と資源の精錬に示されるように、間違いなく不確実性を伴うものである。 しかし、世界のポルフィリーの金属量の全体的な範囲は数桁に及び、それは単一の鉱床の金属量の不確実性よりもはるかに大きい。

強調すべきもう一つの点は、グラスバーグのような多段階の鉱床は、異なる時期に形成された個々の鉱体によって特徴づけられ、それらは変動するCu/Au比を持つかもしれないという点である。 グラスバーグでは、ダラム岩とエルツバーグ岩体内で発生した鉱床は、他のすべての鉱体(0.75~1.40)およびグラスバーグ・エルツバーグ地区全体(約1.0)よりもわずかに高いCu/Au比(約2.0;Cuはwt%、Auはg t-1で表記)を持つ14。 これらの局所的な相違の理由は、後続の鉱石段階のオーバープリントと鉱石形成の深さの違いである14 (Dalam 岩と Ertsberg の鉱石の高い Cu/Au 値は、鉱体の深部で高いモリブデン含有量を伴っている)。 以下では、Grasberg-Ertsberg 地区の鉱体の大部分(トン数にして >90%)14 の Au/Cu 比を反映したバルクの Au および Cu 量を考察した。

使用したポルフィリー鉱床の地質年代学データ(補足資料1および補足注1)は、最新の技術17(CA-ID-TIMS、SHRIMP、LA-ICPMSによるポルフィリー貫入物のジルコンのU-Pb年代、N-TIMSによるモリブデンのRe-Os年代、熱水鉱物の40Ar/39Ar年代)によって得たものである。 補足1)は過去20年間、大部分(22件中15件)は過去10年間である。 これらのデータは、これらの研究の著者によって提供された解釈と合わせて、鉱石鉱化プロセスの全体的な期間、すなわち、特定の鉱床における鉱化プロセスの大部分を可能な限り包含する時間間隔を計算するために使用された(補足資料 1 および補足注 1)。 これは、プレ鉱床とシンクロからポスト鉱床のポルフィリー U-Pb ジルコン年代測定による時間的ブラケット、または複数の鉱床ステージのモリブデン鉱の Re-Os 年代測定による質的制約、最終的には鉱石に付随する変質鉱物の 40Ar/39Ar 年代測定に基づいている(それぞれの鉱床で鉱化過程の全期間を求めた方法の詳しい説明は補注1を参照されたい)。 これは特に、Chuquicamata、Rio Blanco、Grasberg などの最大規模の複合ポルフィリーシステムに当てはまります。 サンプリングの不足は避けられないため、このように決定された時間間隔は、各ポルフィリー鉱床の鉱化イベントの実際の持続時間の一次近似値である。 しかし、同じ鉱床で同じような研究結果が得られている場合、鉱石生成過程の期間について類似の値が得られていることは重要である(例.

岩石学的モデリング

岩石学的プロセスのモンテカルロ・モデリング(方法と表1)は、ポルフィリー鉱床のCuとAu含有量とその形成期間を説明できる金属形成プロセスに関する情報を引き出すために適用されてきた(上述)。 文献 2 のマスバランスと岩石学的アプローチにより、マグマ体積、マグマから溶出する流体、Cu、Au 量、SiO2 量を推定した(詳細は方法、補足図 1-5、補足表 1 参照)。 マグマの質量と体積は、ref.1-3 の熱力学的条件をパラメータとして決定した。 18 が示した高温地殻帯でのメルト生成の熱力学的条件をパラメータとして、マグマの質量と体積を決定した。 このモデルでは、玄武岩質のメルトが、0〜5Maの時間間隔で、5mm/年-1(文献18)という一定の典型的な長期平均速度で、深さの異なる地殻に注入される。 注入される深度にもよるが、注入された玄武岩の分別による残留メルトは、ある潜伏期間を経て蓄積され始める(補足図1)。 この潜伏時間の深度依存性は、母岩の温度が地熱勾配に従って深度とともに上昇すること(モデルでは20℃km-1)で説明できる18)。 したがって、深部(すなわち、母岩温度が高い)では、初期残留メルト生成のためのインキュベーション時間は短くなる。 同時に、玄武岩質メルトの連続注入は母岩の温度上昇をもたらし、残留メルト形成時とは異なる一定の潜伏期間を経て、母岩の固相に達し、その結果部分溶融が起こるかもしれない(地殻部分溶融:補足図1)。 このような過程を経て得られるメルトは、注入開始以降のどの時点でも、また玄武岩注入が行われたどの深度でも、残留メルトと地殻メルトの合計からなる複合ハイブリッドメルトとなる(補足図1)。 時間経過とともに、ある特定の深さに蓄積されるメルトの量は、補足図1に示すように増加する。

表1 モンテカルロシミュレーションに使用した入力パラメータ値。 半径7500mの円盤から1200℃の玄武岩質メルトを5mm/年-1で注入し、20℃km-1の地熱勾配を持つ地殻に注入した場合(文献18)、シミュレーションを行った。 このようなハイブリッドメルトの溶存H2O量は、原始玄武岩メルトと地殻岩のH2O初期含有量(表1)、珪酸塩メルトにおけるH2O溶解度の圧力・メルト組成依存性19(補足図2-4)を考慮すると、異なる地殻深度、異なる蓄積時間(注入プロセスの開始からの時間)後に求めることが可能である。 最後に、流体と珪酸塩メルトの間のこれらの金属の適切な分配係数の範囲とメルト中の適切なCuとAuの含有量を用いて、溶出可能なH2O中のCuとAuの量を決定する(表1および補足図)。

Metal endowments and timescales of Cu-Au porphyry deposits

Au vs Cu endowmentsのプロットは、Cu-Auポーフィリー堆積物がCu-rich (Au/Cu ~4 × 10-6) またはAu-rich (Au/Cu ~80 × 10-6) のいずれかの傾向を定めることを示した(図1a)。 Au-richトレンドは7つの大きな金鉱床(ポルフィリーCu-Au鉱床の金の60%近くを含む20)により基本的に支配されている。 これらの7つの鉱床(Kadjaran、Cadia、Kalmakyr、Oyu Tolgoi、Bingham、Grasberg、Pebble)はすべて高K石灰アルカリ性岩またはアルカリ性岩と関連している。 また、Au-rich 傾向に沿った他のすべての小規模鉱床は、多様なアルカリ性マグマと通常の石灰-アルカリ性マグマに関連している(例えば、Far Southeast-Lepanto, Reko Diq, Panguna, Cerro Casale, Batu Hijau など、大きなものをいくつか挙げることが出来る)。 一方、Cu-richの鉱床はすべて通常の石灰アルカリ岩にのみ関連している。

figure1

a ポルフィリーCu-Au鉱床のCu (Mt) vs. Au (ton); b ポルフィリーCu-Au鉱床の鉱期間 (Ma) vs. Au (ton). すべての鉱床は破線のどちらかにほぼ沿って分布しており、Cu-rich (Au/Cu~4 × 10-6 and ~100 t Au Ma-1) と Au-rich (Au/Cu~80 × 10-6 and ~4500 t Au Ma-1) という二つの異なるポルフィリーCu-Auファミリーを同定することができる。 破線はCuとAuの沈積速度の平均値であり、統計的にベストフィットした線ではない。 c ポルフィリーCu-Au鉱床に伴うマグマ性岩石のAu(トン) vs Sr/Yの平均値。 Sr/Y 値のバーは、各鉱床に関連するマグマ性岩石の利用可能な Sr/Y 値(補足資料 1 参照)から計算した 1 s.d. 不確かさ;d 鉱石期間 (Ma) vs ポルフィリー Cu-Au 鉱床の Cu (Mt). 鉱化期間の棒グラフは、補足資料 1 で説明したように、2 s.d. の不確かさを伝播したものである。 ポルフィリー鉱床の略称。 Ak Aksug, BH Batu Hijau, Bh Bingham, BjA Bajo de la Alumbrera, Bt Butte, Ca Cadia, CCas Cerro Casale, Chu Chuquicamata, Cn Cananea, EA El Abra, ES El Salvador, ET El Teniente, FSE Far Southeast-Lepanto, Gr Lasberg, Gr Bt, Gr Bt, EA El Savador, FSE Far Southeast-Lapanto,Gr Bt, Ju Junin, Kg Kisladag, Kj Kadjaran, Kk Kalmakyr, LP Los Pelambres, Mt Marte, OK Ok Tedi, OT Oyu Tolgoi, Pe Pebble, Png Panguna, Po Potrerillos, Qu Qulong, RB Rio Blanco, RD Rko Diq, Skouries, Tk Toki. Binghamは異なる研究で報告された異なるトン数のために2つのポイント(BhとBh2)がある(補足資料1参照)。

この2つの異なる傾向は、Au原資対Bhのグラフでも認識することが可能である。 Cu-Au鉱床では、AuはAu-rich鉱床の傾向(〜4500トンAu/Ma)よりもはるかに遅い平均速度(〜100トンAu/Ma)で析出される。 Au-rich鉱床の傾向は、3つのAu-richポルフィリー鉱床(堅牢な地質年代学的データが利用可能)により支配されており、それらはすべて高K石灰-アルカリ性岩に関連している(Grasberg、Bingham、Pebble)、3つの石灰-アルカリ性岩に関連するAu-rich鉱床(Reko Diq、Far Southeast-Lepanto and Batu Hijau)によっても制御されている。 変質性アルカリ岩に関連するすべての小規模な Au に富むポルフィリーと通常の石灰アルカリ岩に関連するいくつかの鉱床は Au に富む傾向上にある。 また、Cu-rich 傾向は典型的な石灰-アルカリ岩に関連する鉱床のみによって定義される。 Au-rich ポルフィリー堆積物に関連するマグマは、Cu-rich ポルフィリー堆積物に関連する岩石(100±50)2 に比べ、Sr/Y 値が低い(最大級のポルフィリー Au 堆積物では~50)ことが特徴である(図 1c、補足資料 1)。

Possible causes of different Cu and Au endowments

Chiaradia and Caricchi2 はアンデス型 Cu-rich ポルフィリー堆積物の Cu endowment は主に二つのパラメーターによって支配されていると示唆した。すなわち、地殻中下層で発生するマグマの量によって供給できる Cu 量が決まり、流体と Co を積んだマグマは流体の溶出を生じ Cu を沈殿させる下層に運ばれる時間間隔全体によって決定されるとした。 大量のマグマと流体を適切に構築するための最も好ましい条件は、前述のように、モデル化されたマグマが最大のポーフィリー銅鉱床に関連するマグマと同じ範囲のSr/Y値(50-150)を返す地殻中位から下位に起こります2。 銅含有量と鉱床形成期間2(図1d)の幅広い線形相関は、マグマ、流体、銅の浅い層への移動プロセスがすべての銅含有鉱床で同様の平均速度で起こり、その期間がこれらの鉱床の銅含有量を支配する主要なパラメータであることを示唆するものであった。 同様の結論は、ref.22 でも得られている。 Cu 量と鉱床形成期間のプロット(図 1d)では、Au に富む鉱床は Cu に富む鉱床と同じ回帰傾向の下端に向かっており、Cu 量が豊富な鉱床と Au に富む鉱床では、Cu 量制御と Cu 析出効率は似ていることが示唆される。

一方、Au-Cuトン数およびAuトン数-鉱石期間プロット(図1a、b)では、2つの異なる線形トレンドが発生し、金の保有量がCuに富む堆積物とAに富む堆積物の異なるプロセスによって制御されていることが示唆された。 Auに富む7つの大きなポルフィリー鉱床が弱アルカリ性からアルカリ性の岩石と関連していること(図1a)は、明確に理解されていない何らかの岩石形成の制御を示唆している可能性がある8,23,24。 一方、金内包量が多様に大きいAu-richポーフィリー鉱床は、通常の石灰-アルカリ性のマグマ性岩石とも関連している(Fig.1a)。 このことは、マグマの化学的性質だけがAu-richポルフィリー傾向の形成を支配しているわけではないことを示唆している。 ここでは、Au-rich ポルフィリー鉱床の形成とその特異的な関連性を、変質アルカリ性マグマに起因すると考えられる3つの主要なメカニズムについて検討する。 (i) アルカリ性マグマ25 (および Au-rich porphyries と関連する石灰アルカリ性マグマ) における高い Au 量、 (ii) 流体と融体の間の Au の分配係数 (KD) の変化、 (iii) 異なる沈殿効率、である。

Au endowments

モンテカルロシミュレーションにより、AuとCuの両方の沈殿効率を50%と仮定すると、カルクアルカリマグマ2に伴う銅の最高濃集量(~100 Mt Cu)に相当するマグマ量(~2000 km3)はAuに富むポルフィリーの最大金保有量(~2700 tons Au)を大幅に上まわる金保有量をもたらす(中央値で~14000 tons Au)ことがわかった(Fig. 2c; さらに高い潜在的なAu量が、効率50%のアルカリ性システムの最大のマグマ体積のシミュレーションと関連している。 図2d)。 このことは、Cu-rich と Au-rich ポルフィリー鉱床の Cu と Au の含有量の間のデカップリングを示唆している。 Au-rich鉱床は、アルカリ性マグマが石灰アルカリ性マグマに比べて Au に富むことにのみ関連しているとは考えにくい25,26 。なぜなら後者は、最大の Au-rich ポーフィリーを形成するのに十分な量の金を含む流体を溶出させることができるからである。 また、流体-メルト KD 値を変化させても、銅に富む鉱床の Au 含有量の減少を説明することはできない。 実際、Au (10-100)27 と Cu (2-100)2 の流体-溶融 KD 値の範囲と Au と Cu の沈殿効率 50%を用いたモンテカルロシミュレーションでは、石灰アルカリとアルカリマグマの両方で、天然の Au-rich ポルフィリー堆積物の記録よりはるかに高い Au/Cu 値の流体が得られる(図 3a、b)。 また、Auの流体-融体KD値(”1″)を無理に低く仮定しないと、Cuに富む鉱床の低いAu/Cu値を再現することはできない(図3c)。 また、マグマから溶出した流体(火山噴出物やポーフィリー鉱床の単相流体)とモデル流体のAu/Cu値は非常によく似ている(図3、表2)。 このことは、マグマ由来の流体中のAuとCuは、実験的に求められたAuとCuの流体-メルトKD値を用いて得られた濃度と一致する濃度で存在するという主張を支持する。

図2:溶出性金のモンテカルロシミュレーションとマグマ量との関係。
figure2

モンテカルロシミュレーションの密度プロット(>25000)により、石灰アルカリ系(a)とアルカリ系(b)両方のマグマが流体を溶出する可能性があることが示された。 地質年代学で示されたポルフィリー堆積物の寿命の間に、Au-richestポルフィリー堆積物で記録された量よりもはるかに大量の金を運び、沈殿させる(効率50%)ことができる。 c 石灰アルカリ性マグマ系で最大の銅含有量(50%沈殿効率)と関連するマグマ体積範囲(1750-2250 km3)の溶出可能な金のヒストグラム(50%沈殿効率)。 d アルカリ性マグマのシミュレーションで得られた最大のマグマ体積範囲(1000-1500 km3)に対する溶出可能な金(50%効率)のヒストグラム。

Fig. 3: Auの流体-メルトKD値を変えて得られたAuとCu内包量のモンテカルロシミュレーション(灰色の点;>7000)。
figure3

一般に受け入れられているAuのKD値(10-100)27とCu(2-100)2の範囲を使用すると、アルカリ(a)とカルクアルカリ(b)マグマの両方で非常に高いAu/Cu値を持つ溶存流体となります。 Cu に富む鉱床の非常に低い Au/Cu 値は、Au に対して非現実的な低い KD 値 (“1”) を仮定することによってのみ得られる (c)。 また、ポーフィリー鉱床の火山噴出物と単相流体のAu/Cu比(オレンジのフィールド:表2)、カルクアルカリ岩とアルカリ岩のAu/Cu比(赤のフィールド:表2)を示している。 ポルフィリー鉱床の略称。 Bh Bingham, Bt Butte, Ca Cadia, CCas Cerro Casale, Chu Chuquicamata, Cn Cananea, ET El Teniente, FSE Far Southeast-Lepanto, Gr Grasberg, Kj Kadjaran, Kk Kalmakyr, LP Los Pelambres, OT Oyu Tolgoi, Pe Pebble, Po Potrerillos, RB Rio Blanco, RD Reko Diq.ポーフィリー鉱床の略号は以下の通り。ポーフィリー鉱床の略称は以下の通り。 Binghamは研究によって報告されたトン数が異なるため、2点(BhとBh2)がある(補足資料1参照)。

表2 ポルフィリー傾向と異なる地質物質のAu/Cu値。

したがって、図2および図3のプロットは、Au-richおよびCu-rich鉱床の異なるAu/Cu傾向は、異なるAu沈殿効率に起因する可能性を示唆する。 実際、Au-Cu空間における2つのポルフィリーの傾向は、金の析出効率がCuよりも6-15倍低いAu-rich鉱床と75倍高いCu-rich鉱床で行ったモンテカルロシミュレーションによってよく再現された(図4a、b;詳しくは方法参照)。 これは、Auに富むポルフィリーではCuに富むポルフィリーよりもAuの沈殿効率が~5~12倍高いことを意味する(図4a、bおよび方法)。

Fig. 4: Cuに富むポルフィリーとAuに富むポルフィリー堆積物の傾向に対するモンテカルロシミュレーション(薄い灰色の点、N > 20,000).
figure4

a アルカリ系関連のAu-richトレンドはカルクアルカリ系関連のCu-richトレンドの約5倍であるとして実施したシミュレーション(本文、方法、表1参照)。 b Auの沈殿効率が、石灰アルカリ系に関連するAuに富む傾向の場合、石灰アルカリ系に関連するCuに富む傾向の場合よりも約12倍高い場合に実施したシミュレーション(本文、方法、および表1参照)。 また、ポルフィリー堆積物の火山噴出物と単相流体のAu/Cu比(オレンジフィールド:表2)、石灰-アルカリ岩とアルカリ岩のAu/Cu比(赤フィールド:表2)を示す。 ポルフィリー鉱床の略称。 Bh Bingham, Bt Butte, Ca Cadia, CCas Cerro Casale, Chu Chuquicamata, Cn Cananea, ET El Teniente, FSE Far Southeast-Lepanto, Gr Grasberg, Kj Kadjaran, Kk Kalmakyr, LP Los Pelambres, OT Oyu Tolgoi, Pe Pebble, Po Potrerillos, RB Rio Blanco, RD Reko Diq. Binghamは研究によって報告されたトン数が異なるため、2点(BhとBh2)がある(補足資料1参照)。

Auの沈殿効率が高まり、ポルフィリー堆積物のAuリッチトレンドが生じるのは、以下によるものと思われる。 (i)Au-rich鉱床が形成される深さが浅いこと28、(ii)アルカリに富む流体中ではハイドロサルファイド金がより安定であること24。 文献28で詳しく述べられているように、浅いポルフィリー系(<~3 km)では、金と銅の溶解度は、両金属を運ぶS-rich蒸気の拡大により急速に減少する。 その結果、Cu と Au が共沈し、Au/Cu が高くなる。 一方、より深いポルフィリー系(>~3 km)では、単相流体が優勢であり、そこから冷却により主にCuが析出するが、Auは濃厚な蒸気相で溶液中に留まる。 文献24によれば、アルカリ塩化物の存在はH2Sを含む流体中の金の溶解度を強く増加させ、Auに富むポルフィリー鉱床がアルカリ性マグマと関連していることを説明することができる。

ある特定のポルフィリー鉱床において金と銅の分離を引き起こすもう一つの要因は、マグマ-水熱システムの還元性であり、マグマに固有のものか、流体と還元母岩との相互作用によるものである可能性がある29。 還元された鉱石流体中で溶解度が低下する銅とは異なり、金は鉱石流体の酸化状態に依存せずに同程度の濃度で輸送される29。

Au 対 Cu のテクトニックコントロール

アンデス型沈み込みアークでは、長期の圧縮期間(>2 Ma)により、高い Sr/Y 値に特徴づけられる典型的な石灰-アルカリ性のマグマ量が地殻深部に多様に集積する2,31。 このような状況において、銅に富むポーフィリー鉱床は、圧縮期に地殻中下層に蓄積された大量のマグマと、その後の地殻下層へのマグマ-熱水リークの継続時間に依存し、そこで鉱床堆積が生じる。 これは、これらの石灰アルカリマグマから溶出する流体は、金の析出効率が悪い(銅の析出効率の約75倍:前述)ため、この過程で金は低い平均析出率(図1b)で析出されることになる。 これは、このような状況では Cu に富む鉱床が平均的に深く形成されること28 と、おそらく関連流体の化学的性質が非効率的であることに起因すると考えられる24。 図 5a, b は、石灰アルカリ性マグマに伴う最大の Cu-rich ポルフィリー鉱床 (>30 Mt Cu) が深さ >~3 km で発生し、金の内包量が <500 トン Au であることを示している。 この場合、相当量の金が火山噴出物で失われる可能性があり、マグマ岩石や高圧下でマグマから溶出した単相流体と同様に高いAu/Cu値を持つ(図5a、b)<3034>

図5:形成深度 vs.
figure5

記号の大きさは凡例に示すように異なる銅(a)および金(b、c)トン数に対応している。 記号の緑色と青色はそれぞれ石灰アルカリ性(CA)と高K石灰アルカリ性〜アルカリ性(K)のマグマ系に対応する。 深度に関するエラーバーは文献 28(補足資料 1)による。 Sr/Y 値のバーは、各鉱床に関連するマグマ性岩石の入手可能な Sr/Y 値から計算した 1 s.d. の不確かさである(補足資料 1 を参照)。 ポルフィリー鉱床の略称。 Bh Bingham, BjA Bajo de la Alumbrera, Chu Chuquicamata, Dz Dizon, ES El Salvador, FSE Far Southeast-Lepanto, Gl Granisle, Gr Grasberg, Kg Kisladag, Kj Kadjaran, Kk Kalmakyr, PEs Pampa Escondida, Png Panguna, RD Reko Diq, SR Chino/Santa Rita.と略記した。 その他の略号。 K=アルカリ岩のCu/Auモラル比、CA=カルクアルカリ岩のCu/Auモラル比、PF=単相ポルフィリー流体のCu/Auモラル比、VE=火山噴出物のCu/Auモラル比(表2)。

沈み込み後期から衝突後の環境では、弱アルカリ性からアルカリ性のマグマが伸長6または薄い島弧26の弧反転と関連している(e.g., Grasberg13,14、Bingham11、Kisladag32 など)。 延長はマグマの上昇、進化、定置をより浅い地殻レベルまで促進する33,34が、薄い地殻はマグマの進化の平均レベルをより浅くする31。 Au-richポーフィリー堆積物と関連するアルカリ性(一部カルクアルカリ性)マグマ(図1c)のSr/Y値は全体的に低く(〜50)、Sr/Yはマグマ進化の深さの代理であるため、平均的に浅い地殻レベルでの進化を支持している31,35,36。 これは、これらのマグマがテクトニック(伸長)およびジオダイナミック(地殻の薄層化)の文脈と関連して、浅い地殻レベルで形成されたためであると考えられる。

一方、石灰アルカリ性マグマ岩に伴うポルフィリー堆積物は形成深度の範囲が広いが、浅い(<~3 km)系のみがAuに富む大規模(>500-<1500 t of Au)ポルフィリーに関連していると考えられる(図5 b)。 このことは、アンデス型沈み込み環境(例:Maricunga Au-rich porphyry system37)においては、例えば全体的な圧縮体制に挟まれた伸長期において、また地殻の薄い島弧環境においては、例えば衝突に伴う弧平行伸長期(例:Au-rich-porphyries)において、浅いレベルのマグマの定置とそれに伴う Au-rich システムの形成が、石灰-アルカリマグマと関連しながらも起こり得ることを示唆している。

上記の議論を裏付けるように、石灰アルカリ性および可変アルカリ性マグマ系の Sr/Y 平均値(マグマ進化の平均深度の代理:上記参照)はポルフィリー形成の深度と相関する(図1)。 5c; 唯一の例外は Chino-Santa Rita): つまり、(マグマ化学とは無関係に)地殻内の平均的なマグマ進化が浅いか深いかによって、地殻上部へのマグマの定置とそれに伴うポルフィリー形成の有無が決まるのである。

最大のAuに富むポルフィリー鉱床が弱アルカリ性からアルカリ性のマグマ性岩石と明確に関連している(図1a)にもかかわらず、その金含有量をさらに高める追加の要因が必要である。 Au-richアルカリ系とカルクアルカリ系のモンテカルロモデリングの比較(図4a、b)から、アルカリ性マグマに伴うAu-richポーフィリー堆積物の高い金含有量は、アルカリ性マグマ中の高い金含有量によって説明可能であることが示唆される。 一方、浅い地殻のマグマ進化は、最大のマグマ量と銅含有量の生成には不利である2,33。

A multi-step process for Cu-Au endowments

Where Although the depth of porphyry formation and magma and associated fluids chemistry is controlling the Au-rich vs. Cu-Au endowments (5454>50 Mt Cu).図1d. 一方、ポルフィリーCu-Au鉱床のCu-richの性質は、鉱床堆積期間とともにCuおよびAu量が増加することから(図1b、d)、これらの鉱床の最終CuおよびAu量は、マグマ量および鉱石プロセス期間2によって最終的に制御される鉱化ステップ41、42の累積数によって決定されることが示唆される。 この違いは、可変性アルカリシステムと浅い地殻の石灰アルカリシステムは、本質的にマグマと関連しており、その流体はテクトニック(すなわち浅い地層:文献28)かつ化学的に24、金の高い沈殿効率に最適化されていることである。 一方,典型的なカルクアルカリ(高Sr/Y)マグマは,ベヒーモス型銅鉱床2 を形成するのに必要な巨大なマグマの蓄積を好む地質力学的文脈で形成されるが,溶存流体が金の沈殿に効率の悪い深さで地表に沈降する

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