Le porphyre cuprifère de Sierrita-Esperanza, Arizona, U.S.A. Comparaison avec quelques porphyres voisins

Résumé En Fr

The present study of the Sierrita-Esperanza porphyry copper deals first with the distribution of the alterations and mineralizations. An important potassic alteration (growth of K-feldspar) is more or less overprinted by a pervasive quartz-sericite alteration. Actually, the growth of muscovite may result in two opposite processes, according to the nature of the altered minerals : — plagioclase → muscovite (input of K), — K-spar → muscovite (leaching of K, input of H). The first must be related to the early potassic alteration ; the second one to a later alkali-leaching process. Most of the mineralization (chalcopyrite, molybdenite) is associated with the potassic alteration. There is no doubt about a bulk zonal distribution of the alteration and mineralization. But it is also clear that post magmatic evolution of the porphyry is mainly controlled by circulation of colder and colder fluids throughout an extremely dense network of fractures. The fluid inclusion study is the most important part of this work. Three main sorts of inclusions have been recognized : Type L : 2 phase aqueous inclusions (liq + vap, with liq > vap). They are very common. Type V : 2 phase aqueous inclusions (liq + vap, with vap > liq). They are quite rare. Type S : multiphase inclusions, with liq > vap, halite + sylvite, chalcopyrite... Although they are more common than type V, they are not very abundant. Homogenization temperatures are in the 120-420 °C range. The higher one (above 300 °C) were measured in the best mineralized samples. Chemical analyses of inclusions (« crushing and leaching » technique) yielded the following results : K/Na at. ratio ~ 0.1 ; Ca/Na ~ 0.05 ; cations other than Na, K, Ca, Mg make about 30% of the total positive charges ; chlorine is the essential anion. On the bases of the various results of the study, the following evolution is tentatively proposed : The earliest recorded fluid is a brine (40 wt %, eq. NaCl) with high copper content (250 ppm), trapped under late magmatic conditions (about 700 °C, 2 kbar). Moderate boiling of this fluid occurred as a result of a sudden drop of the fluid pressure due to important fracturing. At about the same time, an input of cold and moderately saline waters diluted and cooled the system down to 300-400 °C. This stage was responsible for both the deposition of the ore (by supersaturation of the liquid phase), and for the potassic alteration. The next stage was characterized by increasing and continuous cooling and dilution of the solutions (300 to 100 °C, pressure lower than 100 bars) and was responsible for the « leaching type » alteration and most of the pyrite deposition. A few restricted « active » areas were still submitted to an important hydrothermal activity. The same kind of evolution, with minor differences, accounts for the facts observed in the Santa Rita, Tyrone and Copper Cities porphyries. It supports a method of prospecting based upon some typical features of fluid inclusions, particularly : — the occurrence of concentrated brines with high copper content, — the evidence of significant boiling of the fluids at a later stage of the evolution. This method, applied to a prospect located in Arizona (Chiricahua Mountains) yielded interesting results.

Cette étude du porphyre cuprifère de Sierrita-Esperanza est d'abord orientée vers l'analyse de la répartition des altérations et minéralisations. On notera l'importance de l'altération « potassique » (néoformation de feldspath K) et de l'altération « quartz-séricite » (néoformation de muscovite) qui se superpose plus ou moins à la première. En réalité, la néoformation de muscovite peut traduire deux évolutions opposées, selon la nature du minéral altéré : plagioclase → muscovite (apport de potassium), orthose → muscovite (départ de potassium). Le premier cas doit être rangé avec l'altération potassique précoce. Le second est un phénomène tardif de lessivage acide. L'essentiel de la minéralisation (chalcopyrite, molybdénite) est lié à l'altération potassique au sens large. Sans remettre en cause une disposition globalement concentrique des altérations et minéralisations, il apparaît que l'évolution postmagmatique du porphyre est avant tout contrôlée par la circulation de fluides de plus en plus froids dans un réseau extrêmement dense de fractures. L'analyse du contenu des très nombreuses inclusions fluides observées constitue l'essentiel de ce travail. Trois types principaux d'inclusions ont été observés. — type L : inclusions biphasées (liq + vap) à liquide aqueux dominant. Ce sont les plus abondantes. — type V : inclusions biphasées (liq + vap) à vapeur aqueuse dominante. Rare. — type S : inclusions multiphasées à liq., vap., halite (sylvite, chalcopyrite, divers). Peu abondant. Les températures d'homogénéisation liq -vap. s'étalent entre 120 et 420 °C. Les températures les plus élevées (sup. à 300 °C) correspondent aux échantillons les mieux minéralisés. Les analyses chimiques des lessivats d'inclusions indiquent un rapport atomique K/Na de l'ordre de 0,1, Ca/Na ~ 0,05, et la présence en quantité importante de cations autres que Na, K, Ca, Mg. L'anion dominant est le chlore. L'interprétation des résultats conduit au schéma d'évolution suivant : le fluide le plus précoce est une saumure (40 % NaCl) à forte teneur en cuivre (250 ppm), piégée dans des conditions tardimagmatiques (~ 700°C, 2kbar). Une importante fracturation entraîne une brutale décompression de ce fluide jusqu'à 100-300 bars, ce qui entraîne une ébullition modérée. L'intervention de fluides froids peu salés refroidit (jusqu'à 300-400 °C) et dilue le système. Ce stade est responsable à la fois du dépôt de la minéralisation par sursaturation du liquide, et de l'altération potassique. La suite de l'évolution se marque par un refroidissement et une dilution continuelle des fluides : altérations « acides », dépôt de pyrite (100-300 °C, quelques dizaines de bars). Quelques zones plus actives montrent encore une activité hydrothermale non négligeable. Ce type d'évolution a été rencontré dans les porphyres voisins de Santa Rita, Tyrone, et Copper Cities, avec quelques nuances de détail. Il conduit à la mise en évidence d'une méthode de prospection à partir des caractères des inclusions fluides, qui a donné des résultats intéressants sur un prospect d'Arizona (Chiricahua Mountains). Ces caractères sont : — la présence de saumures à forte teneur en Cu, — la mise en évidence d'une ébullition de la phase fluide initiale.