کانسار مس پورفیری چیست و دگرسانی های آن کدامند؟

کانسار مس پورفیری به معادن مسی گفته می‌شود که حاوی مقادیر زیاد مس با تناژ بالا و عیار پایین هستند و در سنگ‌های آذرین درونی اسیدی تا نیمه اسیدی شکل گرفته‌اند. در این معادن، Cu به روش معدن‌کاری روباز استخراج می‌شود. دگرسانی در ذخایر مس پورفیری شامل دگرسانی پتاسیک، پروپیلیتیک، آرژیلیک و فیلیک است. یک اجماع کلی در مورد چگونگی ارتباط مناطق دگرسانی با کانی‌‌سازی اقتصادی وجود دارد. معدن مس سرچشمه، دره زار، میدوک، سونگون و دره زرشک از کانسارهای مس پورفیری ایران هستند. چوکی‌کاماتا در شیلی بزرگ‌ترین معدن مس پورفیری جهان است؛ گراسبرگ در اندونزی در رتبه دوم قرار دارد. کالکوپیریت و بورنیت سنگ معدن ذخایر Cu پورفیری هستند. گرانیت، گرانودیوریت، تونالیت، کوارتز مونزونیت و دیوریت رایج‌ترین سنگ‌های میزبان این کانسارها محسوب می‌شوند. این ذخایر از نظر تکتونیکی در حاشیه‌های قاره‌ای فعال و جزایر قوسی یافت می‌شوند. منشاء Cu می‌تواند از پوستۀ اقیانوسی و جبه باشد.

کانسار مس پورفیری چیست؟

اصطلاح پورفیری (porphyry) از واژۀ porphyritic گرفته شده است. یک اصطلاح بافتی که توسط زمین شناسان برای توصیف الگوی معدنی درون سنگ هایی که معمولا در ذخایر پورفیری مس وجود دارند، استفاده می‌شود.

کانسار مس پورفیری (Porphyry copper deposit) به معادن مسی گفته می‌شود که تناژ بالا اما کم عیاری از مس دارند و هزینه جداسازی و تلخیص‌شان نسبتاً پایین است. این کانسارها در ارتباط با سیستم‌های گرمابی مربوط به توده های ماگمایی نفوذی شکل می‌گیرند. در معادن مس پورفیری، دگرسانی و کانسار سازی به طور تقریباً متقارن و یا نامتقارن بر روی تودۀ نفوذی و اطراف آن متمرکز می‌باشند. از خصوصیات این کانسارها، می‌توان به ساخت منطقه‌ای سولفیدی – سیلیکاتی موجود در آن‌ها است. ذخایر مس پورفیری نقش مهمی در اقتصاد جهان دارند. این ذخایر بیش از 60 درصد مس جهان را تامین می‌کند و شامل سایر فلزات مهم مانند مولیبدن، طلا و نقره نیز می‌شود. کانسارهای مس پورفیری به دلیل عیار پایین و تناژ بسیار بالا معروف هستند.

کانسارهای پورفیری به روش روباز استخراج می‌شوند. روش روباز، یک تکنیک بسیار رایج استخراج سطحی است. در برخی موارد که استخراج از گودال به اتمام می‌رسد، در صورتی که مقرون به صرفه باشد، استخراج زیرزمینی انجام می‌گیرد. نمونه‌ای از این حالت می‌توان به برخی از معادن چوکیکاماتا، شیلی اشاره کرد.

انواع کانسار مس پورفیری

ذخایر مس پورفیری توسط دانشمندان مختلف، به چند نوع تقسیم شده‌اند.

1. کانسارهای مس پورفیری مدل لوول و گیلبرت
2. کانسارهای Cu پورفیری مدل دیوریتی
3. کانسار مس پورفیری بر اساس سنگ میزبان
4. کانسارهای مس پورفیری بر اساس مقادیر Cu، Au و Mo

کانسار مس پورفیری نوع لوول و گیلبرت

• عمدتاً در حاشیۀ قاره ها یافت می‌شوند.
• سنگ میزبان شان عمدتاً کوارتز – دیوریت است.
• فرم تودۀ معدنی به صورت استوانه‌ای است.
• مناطق دگرسانی در این کانسارها مشخص و از مرکز به طرف خارج، از الگوی زیر تبعیت می‌کند:

دگرسانی پتاسیک ← دگرسانی فیلیک ← دگرسانی رسی ← دگرسانی پروپیلی تیک

مدل دیوریتی

کانسار مس پورفیری که جنس استوک آن از سینیت، مونزونیت و یا دیوریت باشد، به کانسارهای مس پورفیری مدل دیوریت موسوم‌اند. این نوع از دخایر Cu پورفیری توسط هالیستر (1975) معرفی شد و دارای مشخصه‌های زیر است.

• این کانسارها عمدتاً در جزایر قوسی یافت می‌شوند.
• سنگ میزبان شان عمدتاً دیوریت است.
• در سنگ های نفوذی این کانسارها، نسبت پایین است.
• فوگاسیتۀ اکسیژن در سیالات گرمابی این کانسارها بالاست.
• مقدار مگنتیت در این ذخایر بالاست.
• مقدار گوگرد در سیال گرمابی پایین است. به همین دلیل، منطقۀ دگرسانی فیلیک تشکیل نمی‌شود. به عبارت دیگر، منطقۀ کوارتز – سریسیت – پیریت نداریم. از این رو، در مدل دیوریت، فقط مناطق پتاسیک (وسط) و پروپیلی تیک (خارج) وجود دارند.

انواع کانسار مس پورفیری بر اساس مک میلان و پنتلیوف (1988):

• مرتبط با استوک
• آتشفشانی
• پلوتونی

انواع کانسار Cu پورفیری بر اساس کاکس و سینگر (1988):

در این طبقه بندی، دخایر مس پورفیری را بر اساس مقادیر Cu، Au و Mo شامل انواع زیر است:

• مس – مولیبدنون
• مس – طلا – مولیبدنون
• مس – طلا

فلزات فرعی کانسارهای مس و مس – مولیبدن پورفیری

• نقره
• روی
• سرب
• رنیم
• تلوریم
• سلنیوم
• پالادیوم
• تنگستن

خصوصیات

نهشته های مس پورفیری از نفوذی های آذرین پلاگ مانند (plug-like) تشکیل می‌شوند. یک تودۀ ماگمایی بزرگ که در زیر یک سیستم آتشفشانی قرار گرفته است.

به طور متوسط این نهشته ها می‌توانند وسعت عمودی و افقی 1-2 کیلومتر داشته باشند و اندازه آن از ده‌ها میلیون تا بیش از یک میلیارد تن متغیر باشد.

در کانسار مس پورفیری، مس عنصر غالب است. اما می‌تواند حاوی فلزات دیگری مانند مولیبدن، طلا و نقره نیز باشد. در برخی موارد، این فلزات سهم اقتصادی قابل توجه و یا حتی غالب دارند. بسته به اینکه کدامیک از این عناصر غالب باشد، کانسار مس پورفیری می‌توانند به صورت پورفیری مس – طلا (Copper Gold (Cu-Au)) یا پورفیری مس – مولیبدن ((Cu-Mo) Porphyry) باشد.

سنگ میزبان مس پورفیری

کانسار مس پورفیری همراه با توده های نفوذی کم عمق فلسیک دارای بافت پورفیری شکل می‌گیرد. رایج‌ترین سنگ میزبان مس پورفیری، سنگ‌های آذرین درونی اسیدی از خانواده گرانیت هستند. گرانیت، گرانودیوریت (مترادف ریوداسیت)، تونالیت، کوارتز مونزونیت و دیوریت. سینیت و گاه آلکالی سینیت نیز از سنگ های میزبان مهم محسوب می‌شوند.

سنگ معدن ذخایر مس پورفیری

در ذخایر پورفیری، مس عموماً در کانی‌های سولفید مس-آهن مانند کالکوپیریت (CuFeS2) و بورنیت (Cu5FeS4)  وجود دارد.کالکوپیریت برنجی یکی از کانی‌های رایج در ذخایر پورفیری است. با گذشت زمان، هوازدگی سنگ های نزدیک به سطح و نفوذ آب های سطحی، می‌تواند باعث تشکیل کانی‌های مس ثانویه شود. کوولیت (CuS)، کالکوسیت(Cu2S)،  آزوریت (Cu3(CO3)2(OH)2 و کوپریت (Cu2O) از کانی‌های ثانویه هستند. رنگ‌های آبی- سبز و رنگین کمانی برخی از این کانی‌ها می‌تواند به عنوان یک شاخص مفید از کانی سازی مس برای زمین شناسان و کاوشگران باشد.

شرایط زمین شناسی کانسار مس پورفیری

در سراسر جهان، اکثر ذخایر مس پورفیری با کمربندهای آتشفشانی جوان (250-30 میلیون سال پیش) مرتبط هستند. این ذخایر از نظر تکتونیکی در حاشیه های قاره‌ای فعال و جزایر قوسی یافت می‌شوند.

• در ایران، کمربند آتشفشانی ارومیه – دختر که از سهند در شمال غرب ایران تا بزمان در جنوب شرق کشور ادامه دارد، میزبان سهم بزرگی از ذخایر مس ایران است.
• ذخایر مس پورفیری در امتداد سواحل اقیانوس آرام آمریکای شمالی و جنوبی با منطقۀ فرورانش صفحه ارتباط دارد.
• ذخایر غنی از طلا در اندونزی و پاپوآ گینه نو با آتشفشان قوس جزیره‌ای در پشت منطقه فرورانش مرتبط است.

به طور کلی، کانسارهای مس – طلا در جزایر قوسی و کانسارهای مس – مولیبدن در حاشیۀ قاره ها قرار دارند؛ اما استثناهایی نیز وجود دارد.

منشاء مس در کانسارهای مس پورفیری چیست؟

در مورد منشاء مس در ذخایر Cu پورفیری نظریه های مختلفی وجود دارد:

• برخی معتقدند Cu از پوستۀ اقیانوسی فرو رو سرچشمه گرفته است (سیلیتو و هاوت، 1984).
• برخی معتقدند که مس دارای منشاء جبه‌ای است (اسپور، 1923؛ برنهام، 1959؛ نوبل، 1970).

نوبل معتقد است که اختلاف در ترکیب جبۀ واقع در زیر مناطق مختلف باعث تنوع در کانسار سازی شده است.

چگونگی شکل گیری کانسار مس پورفیری

نهشته های مس پورفیری در امتداد حاشیه صفحات همگرا یا به طور خاص‌تر، مناطق فرورانش باستانی تشکیل می‌شوند. همچنانکه پوسته متراکم اقیانوسی به داخل گوشته کشیده می‌شود، شروع به ذوب شدن می‌کند. ذوب ممکن است ذوب کامل و یا به صورت ذوب بخشی باشد. این فرایند ذوب، یک پوسته ماگمایی ایجاد می‌کند که چگالی کمتری دارد و شروع به نفوذ به داخل پوسته قاره‌ای می‌کند. نفوذ ماگما به سطوح بالاتر زمین، از طریق شکستگی و گسل های موجود در سنگ‌های پوسته زمین صورت می‌گیرد.

سنگ مادر کانسار مس پورفیری به لحاظ شیمیایی ترکیب کالک آلکالن و آلکالن (قلیایی) دارند. هر یک از این ترکیبات، می‌توانند انواع مختلفی از ذخایر مس را تولید کنند. دگرسانی هایی که در سنگ مادر قلیایی ایجاد می‌شود، دگرسانی‌های کوچکی است. کوچک بودن و محدود بودن دگرسانی‌ها، فرایند اکتشاف را چالش بر انگیز می‌کند. در مقابل، سنگ‌های کالک آلکالن می‌توانند هاله‌های دگرسانی بسیار بزرگی را ایجاد کنند. این حالت هم ذخایر بهتری ایجاد می‌کند و هم اندکی از سختی فرایند اکتشاف می‌کاهد.

نقش سیالات گرمابی در تشکیل کانسار مس پورفیری

سیالات گرمابی موجود در ماگما، در حین اینکه به طرف اعماق کم زمین نفوذ می‌کنند، با سنگ‌های اطراف واکنش نشان می‌دهند. این سیالات گرم، با افزودن عناصر جدید و حذف برخی عناصر، شیمی سنگ‌های اطراف را تغییر می‌دهند. این جمع و تفریق، یک الگوی دگرسانی در سنگ میزبان ایجاد می‌کند. ترکیب کانی شناسی دگرسانی بر اساس دما و pH شرایطی است که کانی‌ها از آن ایجاد شده‌اند. در بخش‌هایی از سنگ‌های اطراف که نفوذ سیال به آن‌ها بیشتر بوده است و سنگ‌ها از سیال غنی شده‌اند، بافت پورفیری ایجاد می‌شود. در شکل زیر، تصویری از مقطع ایده آل تشکیل نهشته های مس پورفیری نشان داده شده است.

شکل شماتیک یک سیستم پورفیری مس در ناحیه ریشه یک استراتو ولکان آندزیتی را نشان می‌دهد که پهنه بندی معدنی و ارتباط احتمالی با اسکارن (مس، طلا، مو و نقره) و مانتو (سرب، روی، نقره، و طلا) دارد. رگه فلز گرانبها و فلز پایه «مزوترمال» یا «واسطه» (رگه 1= طلا، نقره؛ رگه 2= سرب، روی، طلا، نقره) و جایگزین (برش/رگه = طلا، نقره) و رسوبات فلزات گرانبها اپی ترمال , A= نفوذ پورفیری; B= سنگ های آتشفشانی؛ C= سنگ‌های رسوبی آواری. D = سنگ‌های رسوبی غنی از کربنات. E = تغییر آرژیلیک؛ F = منطقه پیریتی.

همین سیالات گرمابی که می‌توانند سنگ‌های دیواره را تغییر داده و دگرسان کنند، خودشان نیز ممکن است حامل فلزات محلول باشند. در این صورت، می‌توانند با جایگزینی و جایگذاری این عناصر فلزی در شکستگی‌های سنگ های اطراف، رگه‌ها و رگچه‌های فلزی ایجاد کنند. همچنین کانی سازی انتشاری نیز می‌تواند ایجاد شود.

در برخی موارد، مجراهای سنگی که تحت نفوذ سیالات گرمابی هستند، در معرض فشار زیاد قرار می‌گیرند. در چنین شرایطی، سنگ‌ها دچار شکستگی شده و مناطقی از سنگ‌های به شدت شکسته شده ایجاد می‌شود. به این مناطق لوله های بِرشی (breccia pipes) گفته می‌شود.

اسکارن در کانسار مس پورفیری

کانسار مس پورفیری می‌تواند با کانسارهای طلای اپی ترمال تشکیل شود. اگر دگرسانی در سنگ های غنی از کربنات (یا آتشفشانی) رخ دهد، ممکن است کانی سازی اسکارن نیز ایجاد شود. به طور کلی، در کانسارهای مس پورفیری اسکارن داخلی وجود ندارد. اسکارنی که در این کانسارها رخ می‌دهد، می‌تواند آبدار و یا بدون آب باشد.

• اسکارن آبدار: معمولاً حاوی کلریت منیزیم، ترمولیت – اکتینولیت، کریزوتیل، اپیدوت، تالک و کلسیت گرمابی است. هماتیت کانی اکسیدی و کالکوپیریت، پیریت و اسفالریت نیز ممکن است موجود باشد.
• اسکارن بدون آب: حاوی گارنت گراندیتی، کلینوپیروکسن و ولاستونیت (کانی‌های کالک سیلیکاتی بدون آب) است. این دگرسانی در نتیجه جانشینی آهن و سیلیکا ایجاد می‌شود. کانی‌های سولفیدی همراه عبارتند از: پیریت، کالکوپیریت و اسفالریت.

دگرسانی و کانسار سازی در کانسارهای مس پورفیری

در کانسارهای پورفیری مس، دگرسانی از داخلِ توده به طرف خارج، معمولاً به صورت زیر است:

دگرسانی پتاسیک← فیلیک← رسی (آرژیلیک)← پرپیلیتیک

روند دگرسانی فوق، باعث به وجود آمدن یک ساخت منطقه‌ای از دگرسانی‌ها در کانسار مس پورفیری می‌شود. تصویری از این ساخت منطقه‌ای را می‌توانید در شکل زیر ملاحظه کنید. در این شکل، ملاحظه می‌کنید که یک دایک آذرین در سنگ‌های منطقه نفوذ کرده است. در نتیجۀ نفوذ و حضور این دایک، دگرسانی های متعددی ایجاد شده است. در این تصویر، دگرسانی پتاسیک با رنگ بنفش، دگرسانی فیلیک با رنگ نارنجی، دگرسانی رسی با رنگ آبی و پرپیلیتیک با رنگ سبز مشخص است. هریک از مناطق دگرسانی که در شکل می‌بینید، در ادامه توضیح داده شده است. همپوشانی مناطق دگرسانی، درک کانسار سازی را دشوار می‌کند. اما در هر صورت، یک اجماع کلی در مورد چگونگی ارتباط مناطق دگرسانی با کانی ‌سازی اقتصادی وجود دارد. نقشه ‌برداری از تغییرات شیمیایی و در نتیجه دگرسانی سنگ‌های اطراف پورفیری، یک ابزار اکتشافی مفید است و می‌تواند به زمین‌شناسان کمک کند تا به سنگ معدن کانسار دست یابند.

دگرسانی پتاسیک در کانسار مس پورفیری

دگرسانی پتاسیک معمولاً با دمای بالا همراه است و بخش مرکزی زون دگرسانی را تشکیل می‌دهد. در برخی از کانسارهای مس پورفیری (مثل معدن سرچشمه) دگرسانی پتاسیک به صورت یک هالۀ بیوتیتی در سنگ های آذرین دیواره نیز توسعه می‌یابد. زون پتاسیک، بخش کانه دار ذخایر مس پورفیری است. سیالاتی که این زون را به وجود می‌آورند، دمای بالایی داشته و شور هستند. در دگرسانی پتاسیک (سیلیکات پتاسیم) سنگ‌ها تحت تأثیر جانشینی پتاسیمی قرار می‌گیرند. این جانشینی توأم با از دست دادن سدیم و کلسیم است. کانی‌های مشخصۀ دگرسانی پتاسیک عبارتند از:

• ارتوز
• بیوتیت
• کوارتز

کانی های اُپاک که همراه با این دگرسانی یافت می‌شوند عبارتند از:

• مگنتیت
• کالکوپیریت
• بورنیت
• پیریت

در حین دگرسانی پتاسیک، فلدسپارهای قلیایی از نظر پتاسیم غنی می‌شوند.

دگرسانی فیلیک در کانسار مس پورفیری

دگرسانی فیلیک یا سریسیتی در نتیجۀ بیرون رانده شدن سدیم، کلسیم و منیزیم از سنگ های آلومینوسیلیکاتی و ورود پتاسیم و یا بکار گرفته شدن پتاسیم مربوط به فلدسپارهای موجود در سنگ، برای تشکیل سریسیت حادث می‌شود. آهن حاصل از دگرسانی کانی‌های مافیک، با آهن و گوگرد موجود در سیالات گرمابی منجر به شکل گیری پیریت می شود. پیریت 10 درصد حجمی از کانی‌های مربوط به دگرسانی فیلیک را تشکیل می‌دهد. بنابراین، کانی‌های مشخصۀ دگرسانی سریسیتی عبارتند از:

• کوارتز
• سریسیت
• پیریت

انتقال از دگرسانی پتاسیک به فیلیک ممکن است در نتیجۀ کاهش درجه حرارت سیال گرمابی حادث شود. دگرسانی ممکن است با کانسار سازی توأم نباشد.

دگرسانی آرژیلیک در کانسار مس پورفیری

دگرسانی آرژیلیک به واسطۀ حضور کانی‌های رسی مشخص می‌شود. ضمن تشکیل این دگرسانی، شرایط اسیدی است. این امر باعث می شود تا تمامی کاتیون های قلیایی به طور کامل یا به طور وسیعی از سنگ بیرون کشیده شوند. چنانچه مقادیر محدودی پتاسیم، کلسیم و منیزیم در سنگ باقی بماند صرف تشکیل مونتموریونیت، ایلیت، هیدرومیکا و کلریت می‌شود. این کانی‌ها همراه با کائولینیت یا بدون کائولینیت، به دگرسانی رسی حد واسط موسوم است. هجوم سیالات اسیدی در بعضی شرایط موجب تشکیل کائولینیت – دیکیت و در بعضی شرایط پیروفیلیت می گردد. هرگاه این فازها همراه با دیاسپور، کوارتز یا سیلیکای آمورف، آندالوسیت یا ندرتاً کروندوم باشد، این مجموعه به دگرسانی رسی پیشرفته موسوم است.

پیریت کانی سولفیدی اصلی است که با دگرسانی رسی یافت می شود. هرچند کالکوپیریت و گاهی بورنیت نیز ممکن است با این دگرسانی یافت شوند. آرسنیک به صورت اِنارژیت و تتراهدریت را نیز می‌توان در دگرسانی آرژیلیک یافت.

دگرسانی پروپیلی تیک در نهشته های مس پورفیری

کاهش عناصر قلیایی و قلیایی خاکی همراه با افزایش آب، منجر به دگرسانی پروپیلی تیک می‌شود. وجود کانی‌های کلسیم و منیزیم‌دار در وقوع این دگرسانی الزامی است. دگرسانی پروپیلیتیک اساساً معادل رخسارۀ شیست سبز است. کانی‌های اصلی مربوط به این دگرسانی عبارتند از:

• کلریت
• اپیدوت
• کلسیت

کانی‌های نامبرده در نتیجۀ دگرسانی کانی‌های مافیک و جزء آنورتیتی پلاژیوکلاز و تزریق مقادیری ⁺H و CO₂ حاصل می‌شود.

پتاسیمِ حاصل از کلریتی شدنِ بیوتیت، به صورت سریسیت در می‌آید. اما جزء آلبیتیِ مربوط به پلاژیوکلازها ثابت می‌ماند. کانی‌های فرعی مربوط به دگرسانی پروپیلیتیک عبارتند از:

• آپاتیت
• انیدریت
• آنکریت
• هماتیت

سولفیدهایی که ممکن است همراه با دگرسانی پرپیلی تیک یافت شوند، شامل مقادیر ناچیزی پیریت و کالکوپیریت است.

مناطق دگرسانی و کانسار سازی موجود در کانسار مس پورفیری در جدول زیر نشان داده شده است. این جدول بر اساس تیتلی و بین (1981) و مک میلان و پنتلیوف (1988) تدوین گردیده است.

فرایندهای دگرسانی در کانسارهای مس پورفیری

چنانچه سیالی با درجه حرارت بالا را تصور کنیم که از یک ماگمای گرانودیوریتی نزدیک به سطح در حال تبلور است جدا شود، این سیال به طرف بالا و خارج از تودۀ در حال تبلور حرکت می‌نماید. اگر این سیال از نظر درجه حرارت و نسبت K⁺/H⁺ در موقعیت A شکل 7-7 قرار داشته باشد، طبق واکنش های زیر باعث تبدیل پلاژیوکلاز به فلدسپار پتاسیم و هورنبلند به بیوتیت می‌شود. به عبارت دیگر، سیال باعث ایجاد دگرسانی پتاسیک می‌گردد (بین، 1983).

(⁺Na⁺, Ca²) + فلدسپار پتاسیم → ⁺K+پلاژیوکلاز

(⁺Ca²⁺, Na) + بیوتیت → (⁺K و ⁺Mg² و ⁺H)+هورنبلند

در هر دو واکنش، کانی و عناصر سمت چپ توسط سیال فراهم می‌شود و کانی و عناصر سمت راست توسط سیال انتقال می‌یابند.

بدین ترتیب، کانی‌های گرمابی که از لحاظ پتاسیم از کانی‌های اولیه (پلاژیوکلاز و هورنبلند) غنی‌تر باشند، یعنی فلدسپار پتاسیم ثانویه و بیوتیت ثانویه تشکیل می‌شوند. با توجه به اینکه به واسطۀ تبادل حرارتی و همچنین مصرف K و H (برای تولید کانی های فلدسپار پتاسیم و بیوتیت ثانویه) تدریجاً درجه حرارت و نیز نسبت K⁺/H⁺ در سیال کاهش می‌یابد، در این وضعیت، سیال با فلدسپار پتاسیم و بیوتیت در تعادل نخواهد بود؛ بلکه از لحاظ درجه حرارت و نسبت K⁺/H⁺ در نقطه‌ای نظیر B واقع در منطقۀ ثبات سریسیت قرار می‌گیرد (شکل 7-7). در نتیجه، طبق واکنش زیر، دگرسانی سریسیت حادث می‌شود که همراه با آن، مقداری کلریت و کوارتز نیز وجود دارد.

2K⁺ + 6SiO₂ + Kal₂Si₃O₁₀(OH)₂ → 2H⁺ + 3KalSi₃O₈

پس از مصرف ⁺H و⁺K (که برای تولید سریسیت ضروری است) و کاهش درجه حرارت، یکی از دو فرایند زیر ممکن است حادث شود:

• با کاهش درجه حرارت و کاهش نسبت ⁺K⁺/H، سیال در نقطه‌ای نظیر C، واقع در نقطۀ ثبات کائولینیت قرار می‌گیرد. در این صورت، کائولینیت تولید می‌شود:

⁺4KAl₂Si₃O₁₀(OH)2+ 6H₂O + 4H⁺ → 3Al₄Si₄O₁₀(OH)8 + 4K

• کاهش نسبت ⁺K⁺/H و ⁺H⁺/Na باعث می‌شود که واکنش‌های زیر رخ دهد:

⁺K+ کوارتز + کلریت → ⁺H + بیوتیت

⁺H + آلبیت + اپیدوت →⁺Na و H₂O + کوارتز + پلاژیوکلاز

در کانسار مس پورفیری، کلریت، اپیدوت و آلبیت حاصل از این دو واکنش، از کانی‌های مشخصۀ دگرسانی پروپیلی تیک هستند.

ارتباط کانسار سازی با دگرسانی در کانسار مس پورفیری

ته نشینی کالکوپیریت و بورنیت در نهشته‌های مس پورفیری، هم به صورت پر نمودن فضاهای خالی (رگه) و هم به صورت جانشینی (یا دگرسانی) کانی های قبلی به نحوی که در جدول زیر خلاصه گردیده است، انجام می‌شود.

هاله‌های دگرسانی که در اطراف رگه‌های حاوی مادۀ معدنی مشاهده می‌شوند، نشان دهندۀ واکنش بین سنگ‌های دیواره و محلول های گرمابی است. در مواردی که چنین هاله‌هایی مشاهده نمی‌شود، ته‌نشینی سولفیدها در نتیجۀ کاهش درجه حرارت سیال گرمابی که نسبت به سنگ‌های دیواره در حال تعادل شیمیایی بوده، رخ داده است.

کالکوپیریت‌های حاصل از جانشینی معمولاً در نزدیکی شکستگی‌ها مشاهده می‌شوند. این کالکوپیریت‌ها در اثر انتشار مس و گوگرد از شکستگی‌ها به درون سنگ‌های دیواره و جانشینی کانی‌های آهن نظیر بیوتیت و مگنتیت حاصل می‌شوند. غشای حاوی مادۀ معدنی (غشای معدنی) در حاشیۀ منطقۀ پتاسیک قرار دارد و تا مرز بین منطقۀ پتاسیک و فیلیک ادامه می‌یابد. غشای پیریتی (منطقۀ پیریتی شدید) خارج از غشای معدنی قرار دارد. هستۀ بی بر (Barren core) در داخل غشای معدنی واقع است. این هسته همراه با دگرسانی پتاسیک است و عیار نسبتاً بالایی دارد؛ اما عیارش کمتر است عیار سنگ معدن است.

دگرسانی فیلیک ممکن است در نتیجۀ کاهش درجه حرارت سیال گرمابی حادث شود. این دگرسانی ممکن است توالی زیر را که در اغلب کانسارهای مس پورفیری وجود دارد را نداشته باشد:

مگنتیت ← کالکوپیریت ← پیریت

به عبارت دیگر، ممکن است دگرسانی توأم با کانسار سازی نباشد.

داده های مربوط به سیالات درگیرِ تعدادی کانسار مس پورفیری واقع در جنوب غرب آمریکای شمالی نشان داده است که روند پاراژنزی مذکور، بر اثر واکنش های شیمیایی ایجاد می‌شود، نه کاهش درجه حرارت.

کالکوپیریت عمدتاً در مراحل آخر دگرسانی پتاسیک و یا ضمن انتقال از مرحلۀ پتاسیک به فیلیک ته‌نشین می‌شود. یعنی زمانی که بیوتیت گرمابی به کلریت تبدیل می‌گردد. این درحالیست که فلدسپار پتاسیم با ثبات است. این همراهی کانیایی، ارتباطی بین کانی‌های سیلیکاتی (شکل 7-8 الف) و سولفیدی – اکسیدی را بیان می‌کند.

سیالات دگرسان کنندۀ کانسار مس پورفیری از کجا می آیند؟

با مطالعۀ ایزوتوپ‌های هیدروژن و اکسیژن، می‌توان منشاء سیالات مولد دگرسانی و کانسار سازی ذخایر Cu پورفیری را شناسایی کرد. بررسی‌ها حاکی از آن است که این کانسارها منشاء درونزاد و منشاء برونزاد دارند:

1. آب های ماگمایی (درونزاد): این آب‌ها در بخش بالایی تودۀ نفوذی در حال تبلور وجود دارد.
2. آب های جوی و تشکیلاتی (برونزاد): این آب‌ها درون سنگ‌های دیواره هستند و با جایگیری تودۀ نفوذی داغ در سنگ‌های دیواره، جریان همرفتی به خود می‌گیرند.

سیالات ماگمایی یک دگرسانی مشابه با کانی‌های آذرین به وجود می‌آورند. به عنوان مثال، در یک تودۀ کوارتز مونزونیتی این دگرسانی شامل کوارتز، فلدسپار پتاسیم و بیوتیت است. جای پلاژیوکلاز در این دگرسانی خالی است! دلیل آن، کمتر بودن درجه حرارت سیال ماگمایی نسبت به درجه حرارت محیط ماگمایی است.

سیالات جوّی پس از توقف تولید سیالات ماگمایی، به چرخش خود ادامه می‌دهند و در نهایت، سیستم جَوی خارجی به طرف استوکِ متبلور دارای شکستگی پیشروی می نماید. پیشروی آب‌های جَوی بر تودۀ نفوذی، باعث ایجاد دگرسانی کوارتز – سریسیت می‌شود.