Introduction

Los depósitos de pórfido de cobre son uno de los objetivos de exploración de cobre más importantes. Sin embargo, dada la disminución de las tasas de descubrimiento, es necesaria la innovación para ofrecer nuevos conocimientos para la toma de decisiones en materia de exploración, incluida la selección de objetivos de perforación. La tomografía de ruido ambiental (ANT) no se ha utilizado sistemáticamente en la exploración de pórfidos de cobre. Sin embargo, el aspecto de obtención de imágenes en 3D del método, junto con la relativa facilidad con la que se pueden recopilar los datos, ha generado un interés creciente en la técnica para este propósito.

Este artículo proporciona una descripción general de la posible respuesta de velocidad que podría esperarse de los depósitos de pórfido de cobre y explica el valor potencial del método ANT para la exploración de pórfidos. Este análisis se presenta a la luz de un modelo de velocidad sísmica ANT publicado recientemente por Fleet Space Technologies e Inflection Resources, del proyecto Duck Creek, Macquarie Arc, Nueva Gales del Sur (Burrows et al., 2024).

Metodología ANT

La tomografía de ruido ambiental (ANT) es una técnica sísmica pasiva que utiliza el ruido de fondo de la Tierra como señal para medir la estructura de la velocidad del subsuelo. Un conjunto de geófonos registra la llegada de ondas superficiales de baja frecuencia creadas por fuentes sísmicas naturales y antropogénicas. Esta técnica se utiliza para realizar estimaciones de las funciones de Seismic Green (Bensen et al., 2007) entre pares de estaciones, de manera que cada receptor se convierta en una fuente activa virtual que proporciona información sobre el subsuelo. La inversión de los datos se puede aplicar entonces para construir una imagen 3D completa de la estructura sísmica de velocidad de onda cortante (Vs) en profundidad.

Fleet Space Technologies comercializó las capacidades de levantamiento de ANT como parte de su solución de exploración integral, ExoSphere, que difiere notablemente de las normas de la industria en dos aspectos (Olivier et al., 2022) (Figura 1):

[1] Geófonos a medida (geodas) que proporcionan una mayor sensibilidad a las señales de baja frecuencia utilizadas en el proceso ANT.

[2] Conectar los Geodes a una red de satélites para proporcionar monitoreo y procesamiento rápidos de los datos cargados en una plataforma en la nube.

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Geología del depósito pórfido de cobre y posible respuesta a la velocidad sísmica

Los depósitos de pórfido de cobre y los sistemas minerales relacionados se conocen relativamente bien, y el siguiente resumen se basa en los principales documentos generales (Sillitoe y Perello, 2005; Sillitoe, 2010). Los depósitos de pórfido de cobre se forman por encima de las zonas de subducción relacionadas con magmas calcoalcalinos oxidados, hidratados y calcoalcalinos en los arcos continentales e insulares, por lo general en una fase tectónica posterior a la colisión (Richards, 2009). El modelo clásico de depósitos pórfidos de cobre muestra los cuerpos intrusos de pórfido causantes que emanan hacia arriba desde una región plutónica estancada en las profundidades (figura 2). Desde el punto de vista geométrico, los depósitos suelen formarse alrededor o junto a intrusiones de pórfido o acumulaciones de pórfidos que se encuentran por encima de los plutones de origen, o a ellos. Estas características suelen tener una geometría similar a una tubería y contienen varias fases de intrusión. Desde el punto de vista litológico, estos intrusivos suelen tener una composición de diorita a granodiorita, siendo la principal característica distintiva la variación en la abundancia de minerales máficos hidratados, por lo general anfíboles y biotita.

Existe un patrón distintivo de alteración de los minerales en los ambientes pórfidos, desde la alteración propilítica distal hasta la alteración proximal de potasio y sericita de cuarzo. Estas zonas de alteración se forman como resultado de la interacción del fluido magmático con las rocas reactivas del campo. El cobre y los metales que lo acompañan, como el molibdeno, el oro y la plata, se encuentran normalmente en la zona de alteración potásica. Las rocas químicamente reactivas, como los volcanes máficos o los carbonatos, pueden promover la precipitación de sulfuros de cobre de los fluidos magmáticos. La mineralización epitermal también puede estar presente en el distrito de los pórfidos si se conservan los niveles más altos del sistema de magma fluido (por ejemplo, Voudouris et al., 2019). Los sistemas de sulfuración alta y baja suelen estar asociados con tuberías con brechas y zonas de falla y, por lo general, están dominados por metales preciosos. Los sistemas epitermales están asociados a zonas de intensa alteración de la arcilla y también de silicificación.

Cada uno de los componentes de la geología a escala prospectiva de los sistemas de pórfidos tendrá una densidad diferente como resultado de la variación en la mineralogía y la estructura, por ejemplo, las zonas de brechas y fracturaciones ricas en clorito y sericita. Esta variación en la densidad se traduce en una variación en la velocidad sísmica. En principio, estas variaciones de velocidad pueden detectarse mediante métodos ANT, teniendo en cuenta la densidad adecuada de la matriz de geófonos, las condiciones de ruido, el tamaño de las entidades y otras variables restrictivas.

La figura 2 muestra un diagrama esquemático de un sistema de pórfidos y una respuesta de velocidad hipotética que intenta mapear la velocidad según los diversos atributos geológicos. Observamos que es posible modelar matemáticamente este tipo de sistema. Los geofísicos de Fleet Space Technologies han iniciado este tipo de modelización sintética para los depósitos de óxido de hierro, cobre y oro, y se están realizando más trabajos de modelización (Gal et al., 2024).

Las partes graníticas más profundas del sistema de pórfidos pueden tener una velocidad sísmica relativamente alta. Si bien la velocidad generalmente aumenta con la profundidad, si estos cuerpos graníticos son competentes y se han infiltrado en rocas volcánico-sedimentarias más porosas, parecerán sísmicamente más rápidos que la masa rocosa adyacente. Sin embargo, en detalle, si las propias rocas hospedadoras están alteradas o presentan complicaciones estructurales, como la formación de fallas, pueden presentarse a velocidades bajas en relación con un cuerpo granítico competente. Puede resultar difícil interpretar la presencia de cuerpos graníticos a gran profundidad partiendo únicamente de la velocidad de la hormiga, y los posibles datos de campo servirán de ayuda a este respecto.

Una característica intrusiva similar a una tubería que se extiende desde una zona de velocidad relativamente alta más profunda puede ser una indicación de una intrusión de pórfido. En principio, una característica de este tipo puede ser relativamente rápida desde el punto de vista sísmico en comparación con el halo de alteración que se extiende hasta la masa rocosa circundante. Las primeras intrusiones de pórfidos pueden por sí mismas estar muy alteradas y, de ser así, el «núcleo» del sistema de pórfidos puede ser sísmicamente lento. Es importante destacar que la tecnología ANT es eficaz a la hora de obtener imágenes de estructuras subverticales. Esto se debe a que la ANT mide un rango de componentes de frecuencia, que codifican la estructura a diferentes profundidades. Las estructuras verticales se muestrean en múltiples frecuencias, lo que permite obtener imágenes sólidas de alta inclinación en comparación con las técnicas de reflexión sísmica, que a menudo son limitadas en este aspecto.

Una intrusión sustancial, tardía y no mineralizada puede mostrar una velocidad sísmica relativamente más rápida en comparación con las primeras intrusiones mineralizadas y alteradas. Del mismo modo, en principio, una zona de alteración compuesta de feldespato K masivo en el «núcleo» potásico de los sistemas de alteración puede ser más densa que una zona de alteración dominada por clorito o sericita. Si estas características están presentes, existe la posibilidad de que la velocidad de respuesta de un sistema de alteración por pórfidos se asemeje a la de un «núcleo» de mayor velocidad rodeado por una zona adyacente de velocidad relativamente más baja. Si el sistema de intrusión tiene una geometría similar a una tubería, estas características de velocidad pueden aparecer como «anillos» concéntricos de contraste de velocidad. En general, esperamos que la roca que forma parte del sistema de alteración presente una velocidad sísmica de intermedia a rápida, según el tipo de roca. En el ejemplo del pórfido de molibdenita de Caosiyao, el basamento cristalino del Precámbrico es sísmicamente rápido en comparación con la zona de alteración y mineralización (Chen et al., 2021).

Es importante destacar que la escala de estas características sería, de hecho, superior a la resolución de un sondeo ANT en particular, lo que, en el caso de la geometría típica de la matriz ExoSphere de Fleet Space, significaría que la característica debería tener más de 40 m de ancho para poder resolverla desde el fondo, teniendo en cuenta que la capacidad de resolución disminuye con la profundidad de la característica. Por lo tanto, es posible que las distintas intrusiones porfíricas sean demasiado pequeñas para que ANT las resuelva directamente. En este caso, la reacción más probable de un depósito de pórfido es una región con una velocidad global baja, ya que la alteración de la mineralogía, la estructuración extensa y la fracturación que acompañan a la iteración y la mineralización reducirán la densidad de la masa rocosa.

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ANT speed model of Duck Creek of Inflection Resources

Inflection Resources está explorando el Arco de Macquarie (Nueva Gales del Sur) y la nueva encuesta se llevó a cabo en el Proyecto Duck Creek. El arco de Macquarie es muy prometedor para sistemas de pórfido de cobre y alberga los yacimientos de Cadia, Cowal, Northparkes y Boda (Glen et al., 2007; Glen et al., 2012; Kreuzer et al., 2015). El arco de Macquarie se encuentra dentro del orógeno de Lachlan, en las Tasmánides del este de Australia, y se formó como resultado del margen activo paleozoico y mesozoico del este de Gondwana (Collins, 2002; Glen et al., 2007; Glen, 2013). El Arco Macquarie es un arco volcánico intraoceánico de una zona de suprasubducción construido sobre una corteza oceánica primitiva (Glen et al., 2007). Los depósitos de cobre y oro relacionados con los pórfidos de la región se formaron durante y después de la fusión del arco con los terrenos que lo flanqueaban, en gran parte a principios del Silúrico. El proyecto Duck Creek, en la parte norte del arco, se encuentra bajo la cubierta sedimentaria del Pérmico y el Cenozoico.

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Correlación entre áreas de velocidad relativamente baja y un pozo de perforación existente que intersecaba rocas magmáticas alteradas con potasio

El modelo de velocidad 3D de Duck Creek muestra una correlación positiva entre la zona de velocidad intermedia y baja en la región central del modelo con los conjuntos de alteración que se cruzan en el pozo de perforación DCKDH002 (figura 3). Este pozo de perforación intersecaba rocas magmáticas alteradas de forma variable, incluidas brechas entre feldespato K, biotita y magnetita y biotita y sobreimprimía la alteración de sericita-carbonato (Burrows et al. 2024). Tambien hay vetas de cuarzo que contienen pirita y que sobreimprimen los conjuntos alterados por el potasio. Estos conjuntos y vetas son típicos de la alteración potásica en ambientes de pórfidos de cobre y dan mayor importancia a las zonas de velocidad intermedia y baja de esta área.

Además, hay una zona cuasicircular de baja velocidad en el noreste del área de estudio que tiene una región central de velocidad relativamente alta. La geometría de esta zona de velocidad relativamente alta es subvertical y parece estar conectada con las zonas más profundas de mayor velocidad. Los recursos de inflexión han destacado esta zona como un área para realizar perforaciones de seguimiento.

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‍Resumen

Los depósitos de pórfido son la principal fuente de cobre a nivel mundial. Se conocen bien las asociaciones entre los tipos de roca, la geoquímica, la mineralogía de las alteraciones y el entorno tectónico, por lo que los modelos de exploración de los depósitos de pórfido de cobre se han aplicado con éxito (Sillitoe y Perello, 2005; Sillitoe, 2010; Cooke et al., 2014). Sin embargo, es probable que la aplicación de la ANT ayude a detectar los sistemas de alteración de los pórfidos y la mineralización de los pórfidos, especialmente en los casos en que la mineralización está enterrada bajo una cubierta sedimentaria. Es probable que la velocidad sísmica de cada una de las zonas de depósitos de pórfidos varíe debido a la variabilidad de la mineralogía y la estructura, de las que se pueden obtener imágenes utilizando métodos ANT, siempre que el sistema de alteración sea de tamaño suficiente y tenga un contraste suficiente con las rocas del país.

Es probable que haya dos escenarios de miembros finales para usar ANT en la exploración de pórfidos. O bien la intención es obtener imágenes de las zonas de alteración a mayor escala y proporcionar vectores claros hacia la fuente intrusiva, o bien la técnica puede tener como objetivo obtener imágenes de las propias poblaciones de pórfidos. Dado que hay un mayor volumen de minerales alterados y el importante contraste de velocidad entre los minerales alterados y la roca rural «de fondo», parece que lo más probable es que ANT sea la más adecuada para detectar la huella de la alteración que las intrusiones de pórfido individuales, dado el tamaño relativamente pequeño de las poblaciones de pórfidos típicas.

Inflection Resources se asoció con Fleet Space Technologies para realizar estudios de hormigas a escala de campamento dentro de sus viviendas de exploración en Macquarie Arc, Nueva Gales del Sur. Los resultados del estudio fueron útiles para orientar la exploración y se han utilizado como parte de su estrategia para prever futuras perforaciones en la zona del proyecto (Inflection Resources, 2024). Algunas características interesantes del modelo de velocidad pueden tener algunos paralelismos en la geometría general que cabría esperar de las respuestas de velocidad hipotéticas que cabría esperar razonablemente de un sistema de alteración de pórfidos «clásico». Es necesario seguir trabajando para evaluar las causas específicas de las características de velocidad en el estudio de Duck Creek; sin embargo, los resultados son lo suficientemente interesantes como para considerar que los estudios de hormigas en otros posibles depósitos de pórfidos también pueden proporcionar información complementaria a otros tipos de datos geofísicos e, idealmente, a otros objetivos de perforación para realizar pruebas.

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Agradecimientos

Este artículo ha sido preparado por Anthony Reid con el aporte de los geofísicos y geólogos de Fleet Space. Fleet Space Technologies reconoce los debates de Inflection Resources, que han mejorado nuestra comprensión de los sistemas minerales de cobre en el Arco de Macquarie. Las interpretaciones de este artículo son las de Fleet Space Technologies y se proporcionan como una guía general sobre la teoría de la velocidad sísmica y los efectos de la alteración en la velocidad de las ondas sísmicas. Puede encontrar más información sobre la exploración de Inflection Resources en el sitio web de Inflection Resources: https://inflectionresources.com/

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References

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