Data collection and filtering

Metal endowments, geochemie van gesteente (Sr/Y waarden, magma affiniteit in termen van alkaliteit) en geochronologische gegevens van 118 porfierische Cu-Au afzettingen (Supplementary Data 1) zijn verzameld uit eerdere studies en uit online bronnen (USGS Porphyry Copper deposits of the world at http://mrdata.usgs.gov/porcu/; http://www.portergeo.com.au/database/). Beschikbare Sr/Y waarden van magmatische gesteenten geassocieerd met elke porfierafzetting werden gemiddeld en de bijbehorende 1 standaard deviatie waarden werden berekend (Supplementary Data 1).

De magmatische affiniteit in termen van alkaliteit van de magmatische gesteenten geassocieerd met de afzettingen werd grotendeels afgeleid uit een eerdere studie7 en aangevuld met gegevens uit aanvullende studies uitgevoerd op porfierafzettingen die niet werden gerapporteerd door ref. 7 (Aanvullende gegevens 1). In het laatste geval werd de magmatische affiniteit geëvalueerd aan de hand van de K2O-verrijking in een K2O- vs. SiO2-plot16 , waarmee gesteenten kunnen worden onderscheiden in calc-alkalisch, calc-alkalisch met een hoge K-gehalte en alkalisch (shoshonitisch). Wanneer geen geochemische analyses beschikbaar waren, werd onderscheid gemaakt aan de hand van de nomenclatuur van geassocieerde porfyrietgesteenten (zie Methoden voor details).

De hier gerapporteerde Cu- en Au-voorraden (aanvullende gegevens 1) zijn ongetwijfeld onderhevig aan onzekerheid, zoals blijkt uit de verschillende waarden die door verschillende bronnen voor dezelfde afzetting zijn gerapporteerd (aanvullende gegevens 1) en uit de verfijning van de reserves en hulpbronnen in de loop der tijd. Het totale bereik van de metaalvoorraden van alle porfierieën in de wereld omvat echter verscheidene orden van grootte, wat veel groter is dan de mogelijke onzekerheden in de metaalvoorraden van één enkele afzetting.

Een ander punt dat moet worden benadrukt is dat meerfasige afzettingen zoals Grasberg worden gekenmerkt door afzonderlijke ertslichamen, die op verschillende tijdstippen zijn gevormd, en die variabele Cu/Au-verhoudingen kunnen hebben. In Grasberg heeft de mineralisatie in de Dalam-rotsen en in het Ertsberglichaam iets hogere Cu/Au-verhoudingen (~2,0; waarbij Cu in wt% en Au in g t-1 is) dan alle andere ertslichamen (0,75-1,40) en dan het Grasberg-Ertsberg-district in zijn geheel (~1,0)14 . De redenen voor deze lokale verschillen zijn overdrukken van opeenvolgende ertsstadia en verschillende dieptes van ertsvorming14 (de hogere Cu/Au-waarden van de ertsen in zowel de Dalam-rotsen als in Ertsberg gaan gepaard met hogere gehalten aan molybdeen in de diepere delen van de ertslichamen). In het volgende heb ik de Au- en Cu-waarden van het bulkdistrict Grasberg-Ertsberg bekeken, die de Au/Cu-verhoudingen van het grootste deel (>90% in termen van tonnage)14 van de ertslichamen van het district weergeven.

De gebruikte geochronologische gegevens over porfierafzettingen (aanvullende gegevens 1 en aanvullende noot 1) zijn verkregen met behulp van geavanceerde technieken17 (U-Pb datering van zirkonen van porfierintrusies met CA-ID-TIMS, SHRIMP en LA-ICPMS, Re-Os dateringen van molybdeniet met N-TIMS, 40Ar/39Ar dateringen van hydrothermale mineralen: Aanvullende opmerking 1) gedurende de laatste 20 jaar en de meeste daarvan (15 van de 22) gedurende de laatste 10 jaar. De gegevens, in combinatie met de interpretaties van de auteurs van deze studies, zijn gebruikt om de totale duur van het ertsmineralisatieproces te berekenen, d.w.z. het tijdsinterval dat, voor zover mogelijk, het grootste deel van het mineralisatieproces in een specifieke afzetting omvat (aanvullende gegevens 1 en aanvullende noot 1). Dit was gebaseerd op ofwel temporele bracketing met behulp van pre-ore en syn- tot post-ore porfier U-Pb zirkoon dateringen, of Re-Os dateringen van molybdeen uit meerdere ertsstadia textuurgecontroleerd, uiteindelijk uitgevoerd door 40Ar/39Ar dateringen van alteratie mineralen geassocieerd met het erts (zie Aanvullende Nota 1 voor een gedetailleerde beschrijving van hoe de totale duur van het mineralisatieproces werd verkregen voor elke afzetting). Dit geldt met name voor de grootste samengestelde porfiersystemen, zoals onder meer Chuquicamata, Rio Blanco en Grasberg. Wegens de onvermijdelijke onderbemonstering zijn de aldus bepaalde tijdsintervallen eerste-orde-benaderingen van de werkelijke duur van de mineraliserende gebeurtenissen in elke porfierafzetting. Het is niettemin veelzeggend dat vergelijkbare waarden voor de duur van ertsprocessen zijn verkregen in verschillende studies, wanneer deze beschikbaar zijn voor dezelfde ertsafzetting (b.v, El Teniente, Grasberg en Chuquicamata; aanvullende gegevens 1).

Petrologische modellering

Monte Carlo-modellering van petrologische processen (Methoden en Tabel 1) is toegepast om informatie te verkrijgen over metallogene processen die de Cu- en Au-rijkdom van porfierafzettingen en hun vormingstijd kunnen verklaren (zie boven). Ik heb de massabalans en petrologische benadering van ref. 2 gebruikt om de magmavolumes en de hoeveelheden vloeistof, Cu en Au die uit deze magma’s kunnen worden opgelost, alsmede hun SiO2-gehalten te schatten (zie voor details Methods, Supplementary Figs. 1-5, en Supplementary Table 1). De magmamassa’s en -volumes zijn bepaald aan de hand van de thermodynamische voorwaarden die door ref. 18 voor het ontstaan van smelt in hete korstzones. In het model wordt basaltsmelt op variabele diepten in de korst geïnjecteerd met een vaste gemiddelde snelheid op lange termijn van 5 mm per jaar-1 (ref. 18) voor een tijdsinterval variërend tussen 0 en 5 Ma. Afhankelijk van de diepte waarop de injectie plaatsvindt, zal restsmelt als gevolg van fractionering van het geïnjecteerde basalt zich na een bepaalde incubatietijd gaan ophopen (supplementaire Fig. 1). De afhankelijkheid van de incubatietijd van de injectiediepte wordt verklaard door het feit dat de temperatuur van het gastgesteente met de diepte toeneemt overeenkomstig de geothermische gradiënt (20 °C km-1 in het model18). Op diepere niveaus (d.w.z. bij hogere temperaturen van het gastgesteente) zal de incubatietijd voor de initiële vorming van restsmelt dan ook korter zijn. Tegelijkertijd zal de continue injectie van basaltsmelt ook resulteren in een toename van de temperatuur van de gastgesteenten, die na een bepaalde incubatietijd, die verschilt van die van de vorming van restsmelt, de solidus van deze gesteenten kan bereiken met hun daaruit voortvloeiende gedeeltelijke smelt (partiële smelt van het korstgesteente: supplementaire fig. 1). De resulterende smelt van al deze processen is een samengestelde hybride smelt die is afgeleid van de som van de residuele en de crustale smelt op elk tijdstip sinds het begin van de injectie en op elke diepte waarop basaltische injectie plaatsvindt (aanvullende fig. 1). In de loop van de tijd zal de hoeveelheid smelt die op een bepaalde diepte wordt geaccumuleerd, toenemen, zoals blijkt uit aanvullende fig. 1. De smeltproductiviteit op diepere niveaus van de korst zal groter zijn dan op ondiepere niveaus van de korst (aanvullende fig. 1).

De hoeveelheid opgelost H2O in dergelijke hybride smelt wordt geaccumuleerd op verschillende diepten van de korst en na verschillende accumulatietijden (d.w.z, tijd sinds het begin van het injectieproces) kan worden bepaald met inachtneming van de initiële H2O-gehalten van de primitieve basaltsmelt en van de korstgesteenten (tabel 1), en de druk- en smeltsamenstellingsafhankelijkheid van de H2O-oplosbaarheid in silicaatsmelten19 (aanvullende fig. 2-4). Tenslotte worden de hoeveelheden Cu en Au in de oplosbare H2O bepaald door gebruik te maken van een reeks passende verdelingscoëfficiënten voor deze metalen tussen vloeistof en silicaatsmelten en passende Cu- en Au-gehaltes in de smeltsoorten (tabel 1 en aanvullende fig. 5).

Metalen en tijdschalen van Cu-Au porfierafzettingen

De grafiek van Au versus Cu afzettingen laat zien dat porfier Cu-Au afzettingen ofwel een Cu-rijke (Au/Cu ~4 × 10-6) of een Au-rijke (Au/Cu ~80 × 10-6) trend definiëren (Fig. 1a). De Au-rijke tendens wordt in hoofdzaak beheerst door de zeven grootste goudafzettingen (die bijna de 60% van het goud van porfierische Cu-Au-afzettingen bevatten20). Deze zeven afzettingen (Kadjaran, Cadia, Kalmakyr, Oyu Tolgoi, Bingham, Grasberg en Pebble) zijn alle geassocieerd met hoog-K calc-alkalisch of alkalisch gesteente. Langs de Au-rijke trend zijn er ook alle andere kleinere afzettingen die geassocieerd zijn met variabel alkalische magma’s en verscheidene afzettingen die geassocieerd zijn met normale calc-alkalische magma’s (b.v. Far Southeast-Lepanto, Reko Diq, Panguna, Cerro Casale, Batu Hijau om enkele van de grootste te noemen). Daarentegen zijn alle afzettingen van de Cu-rijke trend alleen geassocieerd met normaal kalkhoudend gesteente.

De twee verschillende trends zijn ook herkenbaar in een plot van Au-eindposities versus de duur van de ertsvorming. de duur van het ertsvormingsproces van de porfierische Cu-Au-afzettingen (Fig. 1b): in de trend van de Cu-rijke afzetting wordt Au veel langzamer gemiddeld neergeslagen (~100 ton Au/Ma) dan in de trend van de Au-rijke afzetting (~4500 ton Au/Ma). De Au-rijke tendens wordt beheerst door drie grote Au-rijke porfierafzettingen (waarvoor robuuste geochronologische gegevens beschikbaar zijn), die alle geassocieerd zijn met kalkhoudend tot alkalisch gesteente met een hoge K-waarde (Grasberg, Bingham, Pebble) en door drie Au-rijke afzettingen die geassocieerd zijn met kalkhoudend gesteente (Reko Diq, Far Southeast-Lepanto en Batu Hijau). Alle kleinere Au-rijke porfierieën die geassocieerd zijn met variabel alkalisch gesteente en verscheidene die geassocieerd zijn met normaal calc-alkalisch gesteente vallen in de Au-rijke trend. De Cu-rijke trend wordt gedefinieerd door afzettingen die alleen geassocieerd zijn met typische calc-alkalische gesteenten. Magmatische gesteenten die geassocieerd zijn met Au-rijke porfierafzettingen worden gekenmerkt door lagere Sr/Y-waarden (~50 voor de grootste porfier-Au-afzettingen)21 vergeleken met gesteenten die geassocieerd zijn met Cu-rijke porfierafzettingen (100 ± 50)2 (Fig. 1c en aanvullende gegevens 1).

Mogelijke oorzaken van verschillende Cu- en Au-afzettingen

Chiaradia en Caricchi2 hebben gesuggereerd dat de Cu-afzetting van Cu-rijke porfierafzettingen van het Andes-type wordt bepaald door twee belangrijke parameters: het volume magma dat wordt gegenereerd in het midden van lagere korstdiepten, dat de maximale hoeveelheid leverbaar Cu bepaalt, en het totale tijdsinterval gedurende hetwelk magma, met zijn vloeibare en kopervracht, wordt overgebracht naar ondiepere niveaus waar vloeistofexsolutie plaatsvindt en Cu wordt geprecipiteerd. De gunstigste omstandigheden voor de opbouw van de vereiste grote hoeveelheden magma en fluïda doen zich, zoals gezegd, voor in de middelste tot onderste korst, waar de gemodelleerde magma’s Sr/Y-waarden (50-150) opleveren die in dezelfde orde van grootte liggen als die van magma’s die met de grootste porfierische Cu-afzettingen in verband worden gebracht2. De brede lineaire correlatie tussen Cu-voorraden en de duur van de vorming van ertsafzettingen2 (Fig. 1d) suggereert dat het proces van magma-, vloeistof- en koperoverdracht naar ondiepere niveaus gemiddeld even snel verloopt voor alle Cu-rijke afzettingen en dat de duur van dit proces de belangrijkste parameter is die de Cu-voorraden in deze afzettingen bepaalt. Een soortgelijke conclusie is ook getrokken door ref. 22. In de grafiek van de Cu-afzetting versus de duur van de ertsafzetting (Fig. 1d) vallen de Au-rijke afzettingen aan de onderkant van dezelfde regressietrend als de Cu-rijke afzettingen, wat suggereert dat de Cu-afzetting en de efficiëntie van de Cu-neerslag vergelijkbaar zijn voor zowel Cu-rijke als Au-rijke afzettingstypen.

In tegenstelling daarmee suggereert het voorkomen van twee verschillende lineaire trends in de Au-Cu tonnage en Au tonnage-ore duur plots (Fig. 1a, b) dat goudvoorraad wordt gecontroleerd door verschillende processen in Cu-rijke vs. Au-rijke afzettingen. De associatie van de zeven grootste Au-rijke porfierafzettingen met mild alkalisch tot alkalisch gesteente (Fig. 1a) zou kunnen wijzen op een soort petrogenetische controle, die niet duidelijk wordt begrepen8,23,24. Aan de andere kant zijn Au-rijke porfierafzettingen met variabel grote goudexposities ook geassocieerd met normale calc-alkalische magmatische gesteenten (Fig. 1a). Dit suggereert dat magma-chemie niet de enige controle kan zijn op de vorming van de Au-rijke porfierietrend. Hier onderzoek ik drie belangrijke mechanismen die verantwoordelijk zouden kunnen zijn voor de vorming van Au-rijke porfierafzettingen en hun preferentiële, maar niet unieke, associatie met variabel alkalisch magma: (i) hogere Au-gehaltes in alkalische magma’s25 (en in calc-alkalische magma’s die geassocieerd zijn met Au-rijke porfierieën), (ii) variërende vloeistof-smelt verdelingscoëfficiënt (KD) waarden van Au tussen vloeistoffen en smelten en (iii) verschillende precipitatie-efficiënties.

Een controle op de neerslagefficiëntie voor Au-afzettingen

Monte Carlo simulaties tonen aan dat, uitgaande van een algemeen gebruikte 50% neerslagefficiëntie voor zowel Au als Cu, magma-volumes (~2000 km3) die overeenkomen met de hoogste verrijkingen in koper (~100 Mt Cu) geassocieerd met calc-alkalische magma’s2 veel meer Au zouden leveren (mediaanwaarde van ~14.000 ton Au) dan de maximale goud-afzetting (~2700 ton Au) van Au-rijke porfierafzettingen (Fig. 2c; nog hogere potentiële Au-voorraden zijn geassocieerd met de grootste gesimuleerde magmavolumes van alkalische systemen bij 50% efficiëntie: Fig. 2d). Dit suggereert dat de ontkoppeling tussen Cu en Au in Cu-rijke vs. Au-rijke afzettingen is waarschijnlijk niet alleen gerelateerd aan Au-verrijking in alkalische magma’s in vergelijking met calc-alkalische magma’s25,26, omdat de laatste vloeistoffen kunnen exsoleren met ruim voldoende goud om de grootste Au-rijke porfierafzettingen te vormen. Ook kunnen variërende fluïdum-smelt KD waarden van Au niet de verlaagde Au inhoud van Cu-rijke afzettingen verklaren. Bij gebruik van de gebruikelijke KD-waarden van de fluïdum-smelt voor Au (10-100)27 en Cu (2-100)2 en neersmeltefficiënties van 50% voor zowel Au als Cu, resulteren Monte Carlo simulaties in fluïda met Au/Cu-waarden die veel hoger zijn dan die van natuurlijke Au-rijke porfierafzettingen voor zowel calc-alkalische als alkalische magma’s (Fig. 3a, b). Het is onmogelijk om de lage Au/Cu-waarden van Cu-rijke afzettingen te reproduceren tenzij onredelijk lage vloeistof-smelt KD-waarden voor Au (“1) worden aangenomen (Fig. 3c). Bovendien hebben gemodelleerde en geologische vloeistoffen die zijn opgelost uit magma’s (vulkanische emissies en eenfasige vloeistoffen van porfierafzettingen) zeer vergelijkbare Au/Cu-waarden (Fig. 3, Tabel 2). Dit ondersteunt de bewering dat Au en Cu in magma-afgeleide vloeistoffen voorkomen in concentraties die overeenkomen met die welke zijn verkregen met behulp van experimenteel bepaalde vloeistof-smelt KD-waarden van Au en Cu.

De grafieken van Fig. 2 en 3 suggereren dus dat de verschillende Au/Cu-trends van Au-rijke en Cu-rijke afzettingen te wijten zouden kunnen zijn aan verschillende Au-precipitatie-efficiënties. De twee porfiertendensen in de Au-Cu-ruimte worden namelijk goed gereproduceerd door Monte Carlo-simulaties die zijn uitgevoerd voor goudneerslagefficiënties die een factor 6-15 lager zijn dan die van Cu in Au-rijke afzettingen en een factor ~75 in Cu-rijke afzettingen (Fig. 4a, b; zie Methoden voor meer details). Dit vertaalt zich in Au-neerslagefficiënties die ~5-12 keer hoger zijn in Au-rijke porfierafzettingen dan in Cu-rijke porfierafzettingen (Fig. 4a, b en Methods).

Een verhoogde neerslagefficiëntie van Au, resulterend in de Au-rijke trend van porfierafzettingen, zou het gevolg kunnen zijn van: (i) de geringere diepte waarop zich Au-rijke afzettingen vormen28 en (ii) de grotere stabiliteit van hydrosulfide-goud in alkali-rijke vloeistoffen24. Zoals in detail besproken door ref. 28, neemt in ondiepe porfier systemen (<~3 km) de oplosbaarheid van goud en koper snel af in een expanderende S-rijke damp, die beide metalen met zich meevoert. Het resultaat is de co-precipitatie van Cu en Au en hoge Au/Cu waarden. In diepere porfierische systemen (>~3 km) overheerst daarentegen een éénfasige vloeistof waaruit bij afkoeling vooral Cu neerslaat, terwijl Au in oplossing blijft in een dichte dampfase. Volgens ref. 24 verhoogt de aanwezigheid van alkalichloriden sterk de oplosbaarheid van goud in H2S-houdende vloeistoffen en zou dit de associatie van Au-rijke porfierafzettingen met alkalische magma’s kunnen verklaren, waaruit, naar wordt verondersteld, vloeistoffen met hogere gehaltes aan alkalichloriden worden geëxsoldeerd.

Een bijkomende factor die verantwoordelijk is voor de ontkoppeling van goud en koper in sommige specifieke porfierafzettingen zou de gereduceerde aard van het magmatisch-hydrothermale systeem kunnen zijn, hetzij inherent aan het magma, hetzij het gevolg van de interactie van de vloeistoffen met gereduceerd gastgesteente29. Anders dan Cu, waarvan de oplosbaarheid afneemt in gereduceerde ertsvloeistoffen, kan goud in vergelijkbare concentraties door ertsvloeistoffen worden getransporteerd, onafhankelijk van hun oxidatietoestand29. Daarom is gesuggereerd dat gereduceerde magmatisch-hydrothermale systemen verantwoordelijk zouden kunnen zijn voor de vorming van sommige Au-rijke porfierafzettingen30.

Een tektonische controle voor Cu- versus Au-afzettingen

In subductiebogen van het Andes-type leiden langdurige perioden van compressie (>2 Ma) tot de accumulatie van variabel grote magmavolumes op diepwortelniveaus met een typische calc-alkalische signatuur, gekenmerkt door hoge Sr/Y-waarden2,31. In een dergelijke context worden porfier-Cu-rijke afzettingen gevormd omdat zij in wezen afhankelijk zijn van grote magma-volumes die tijdens de compressieperiode zijn geaccumuleerd op middellage diepten van het crustal en van de daaropvolgende duur van magmatisch-hydrothermische lekkage van het diepe reservoir naar de ondiepere korst, waar ertsafzetting optreedt. Tijdens dit proces wordt goud met een lage gemiddelde snelheid neergeslagen (Fig. 1b) omdat vloeistoffen die uit deze calc-alkalische magma’s zijn geëxsoldeerd een slechte neerslagefficiëntie voor goud hebben (~75 keer minder dan de neerslagefficiëntie voor Cu: zie boven). Dit is waarschijnlijk te wijten aan een gemiddeld diepe vorming van Cu-rijke afzettingen in een dergelijke context28 en, misschien, aan inefficiënte chemie van geassocieerde vloeistoffen24. Figuur 5a, b laat zien dat de grootste Cu-rijke porfierafzettingen (>30 Mt Cu) geassocieerd met calc-alkalische magma’s voorkomen op dieptes >~3 km en goudvoorraden hebben van <500 ton Au. In dit geval kan een aanzienlijke hoeveelheid goud verloren zijn gegaan aan vulkanische emissies, die vergelijkbare hoge Au/Cu-waarden hebben als die van de magmatische gesteenten en die van éénfasige vloeistoffen die bij hoge druk uit magma’s zijn opgelost (Fig. 5a, b).

In late tot post-subductie en post-collision settings, mild alkalische tot alkalische magma’s zijn geassocieerd met extensie6 of met arc reversal in dunnere eiland arcs26 (bijv, Grasberg13,14, Bingham11 en Kisladag32). Uitbreiding bevordert het opstijgen, de evolutie en de emplacement van magma’s naar ondiepere niveaus van de korst33,34 terwijl dunnere korst resulteert in ondiepere gemiddelde niveaus van magma-evolutie31. De over het algemeen lagere Sr/Y waarden (~50) van variabel alkalische (en sommige calc-alkalische) magma’s geassocieerd met Au-rijke porfierafzettingen (Fig. 1c) ondersteunen hun evolutie op gemiddeld ondiepere korstniveaus omdat Sr/Y een proxy is voor de diepte van magma-evolutie31,35,36. Alle Au-rijke porfierafzettingen geassocieerd met variabel alkalische magma’s zijn inderdaad gevormd op ondiepe korstniveaus (<~3 km; Fig. 5b), hoogstwaarschijnlijk als gevolg van de associatie van deze magma’s met tektonische (extensie) en geodynamische (dunnere korst) contexten die hun emplacement op ondiepe korstniveaus begunstigen.

Porfierafzettingen geassocieerd met calc-alkalische magmatische gesteenten omvatten daarentegen een breder scala aan dieptes van vorming, maar alleen de ondiepe (<~3 km) systemen kunnen worden geassocieerd met grote (>500-<1500 ton Au) Au-rijke porfierafzettingen (Fig. 5b). Dit suggereert dat magma-emplacement op ondiep niveau en de daaruit voortvloeiende vorming van Au-rijke systemen ook kunnen voorkomen in associatie met calc-alkalische magma’s, zowel in subductieomgevingen van het Andes-type (b.v. Maricunga Au-rijke porfier systemen37), bijvoorbeeld tijdens extensieperioden die intercalpeerden binnen een algemeen compressieregime38,39, als in korst-dunnere eiland arc omgevingen, bijvoorbeeld tijdens arc-parallelle extensie geassocieerd met botsingen (b.v, Batu Hijau40 en Grasberg14).

Ter ondersteuning van bovenstaande argumenten correleren Sr/Y-gemiddelden van zowel calc-alkalische als variabel alkalische magmatische systemen (die een proxy zijn voor de gemiddelde diepte van magma-evolutie: zie boven) met de diepte van porfiervorming (Fig. 5c; de enige uitzondering is Chino-Santa Rita): met andere woorden, hoe ondieper of dieper de gemiddelde magma-evolutie in de korst is (onafhankelijk van de magma-chemie), des te ondieper of dieper is de emplacement van magma in de bovenkorst en de daaruit voortvloeiende porfiervorming. Waarschijnlijk is dit een gevolg van het feit dat beide processen worden beheerst door de dikte van de korst en het tektonisch regime (compressie vs. extensie).

De duidelijke associatie van de grootste Au-rijke porfierafzettingen met mild alkalisch tot alkalisch magmatisch gesteente (Fig. 1a) vraagt echter om additionele factoren die hun goudvoorraad verder vergroten. Een vergelijking van Monte Carlo modellering voor Au-rijke alkalische en calc-alkalische systemen (Fig. 4a, b) suggereert dat de hogere goudbedekking van Au-rijke porfierafzettingen geassocieerd met alkalische magma’s kan worden verklaard door het hogere goudgehalte in de alkalische magma’s. Een andere factor die de aanwezigheid van Au in porfierische afzettingen in alkalische systemen bevordert, kan de gunstige chemie zijn van de vloeistoffen die met dergelijke magma’s zijn geassocieerd24.

Anderzijds is de evolutie van magma’s in de ondiepe korst niet gunstig voor het ontstaan van de grootst mogelijke magmavolumes en Cu-afzettingen2,33. Bijgevolg kunnen ondiep gevormde afzettingen niet de meest opmerkelijke Cu-waarden (>50 Mt Cu) bereiken van magmatische systemen die geassocieerd zijn met typische subductie van het Andes-type onder een dikke continentale korst (Fig. 1d).

Een meerstappenproces voor Cu-Au-waarden

Waar de diepte van porfiervorming en de chemie van magma’s en geassocieerde vloeistoffen de Au-rijke versus Cu-rijke aard van porfierachtige afzettingen lijken te bepalen, is dit niet het geval bij porfierische afzettingen. Cu-rijk karakter van porfierische Cu-Au afzettingen lijken te bepalen, suggereren de toenames van het Cu en Au gehalte naarmate de ertsafzettingsduur toeneemt (Fig. 1b, d) dat het uiteindelijke Cu en Au gehalte van deze afzettingen wordt bepaald door het cumulatieve aantal mineraliserende stappen41,42 die uiteindelijk worden bepaald door het magmavolume en de duur van het ertsverwerkingsproces2. Het verschil is dat variabel alkalische systemen en ondiepe calc-alkalische systemen inherent geassocieerd zijn met magma’s, waarvan de vloeistoffen tektonisch (d.w.z. ondiepe emplacement: ref. 28) en chemisch24 geoptimaliseerd zijn voor een hoge goudneerslagefficiëntie. Daarentegen vormen typische calc-alkalische (hoge Sr/Y) magma’s zich in een geodynamische context die enorme magma-accumulaties bevordert, die noodzakelijk zijn om behemothische Cu-rijke afzettingen te produceren2, maar worden afgezet op dieptes waar de opgeloste vloeistoffen minder efficiënt zijn voor goudprecipitatie.