Le porphyre cuprifère de Sierrita-Esperanza, Arizona, U.S.A. Comparaison avec quelques porphyres voisins
Authors: Denis Michel , Pichavant Michel , Poty Bernard , Weisbrod Alain 
Published: November 2019

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.