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Jun 09, 2024

Imaging dell’architettura del sottosuolo nei depositi di rame e porfido utilizzando la tomografia sismica locale

Scientific Reports volume 13, numero articolo: 6812 (2023) Cita questo articolo 1814 Accessi 13 Dettagli metriche altmetriche Si prevede che una parte essenziale delle rimanenti risorse minerarie del mondo

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 6812 (2023) Citare questo articolo

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Si prevede che una parte essenziale delle rimanenti risorse minerarie del mondo risieda nelle profondità della crosta o sotto la copertura post-mineralizzazione. Per i depositi di porfido e rame, la principale fonte mondiale di Cu, Mo e Re, l’identificazione dei processi dinamici che controllano la loro collocazione nella crosta superiore può guidare l’esplorazione futura. La tomografia sismica può limitare questi processi attraverso l’imaging di strutture profonde su scala regionale. Qui costruiamo un modello tridimensionale del rapporto Vp/Vs, basato sui tempi di arrivo delle onde sismiche P e S, sotto il deposito di porfido Cu–(Mo) del Cerro Colorado nel nord del Cile. Le nostre immagini mostrano che anomalie a basso Vp/Vs (~ 1,55–1,65), che si estendono a ~ 5–15 km di profondità, coincidono con l'espressione superficiale di depositi e prospetti di rame porfirico noti, nonché delimitano strutture che ospitano giacimenti minerari e relativa alterazione idrotermale zone. I corpi con Vp/Vs medio (~ 1,68–1,74) e Vp/Vs elevato (Vp/Vs ~ 1,85) corrispondono rispettivamente a precursori plutonici felsici intermedi per intrusioni di porfido e serbatoi di magma mafico che sono alla base di corpi minerari meno profondi. L'imaging di questi plutoni precursori e genitori è fondamentale per l'identificazione dei corpi minerari poiché fungono da fonte di fluidi per la generazione di rame porfirico. Questo studio dimostra il potenziale della tomografia sismica locale come strumento per identificare le future risorse minerarie profonde con un impatto ambientale minimo.

La transizione verso un futuro a basse emissioni di carbonio si basa su una serie di metalli chiave la cui domanda dovrebbe aumentare sostanzialmente nei prossimi decenni1,2. I depositi di tipo porfido sono la fonte più importante di Cu, Mo e Re a livello mondiale3, sono fonti significative di Au e Ag e potrebbero fornire quantità significative di altri metalli minori e critici come PGE, REE, In, Co, Re, Se e Te (ad esempio, Crespo et al.4). Nonostante la loro importanza per l’offerta globale di una serie di metalli, il tasso di scoperta dei depositi di porfido e rame è costantemente diminuito negli ultimi decenni, poiché sono stati per lo più trovati e sfruttati depositi grandi, superficiali e di alto grado. Le scoperte di nuovi giacimenti minerari sia brownfield che greenfield si stanno quindi spostando a maggiore profondità1. L'esplorazione di giacimenti minerari più profondi (> 2 km di profondità) comporta la sfida di identificare le deboli "impronte" dei depositi di porfido e rame profondi e la necessità di metodi di esplorazione geochimica e geofisica nuovi, efficaci e non convenzionali5.

I depositi di rame e porfido di livello mondiale si formano principalmente lungo gli archi magmatici, sopra le zone di subduzione attiva, dove sono strettamente associati a rocce intrusive di livello superficiale3,6. I sistemi di porfido-rame derivano da magmi idrati e ossidati dell'arco basaltico generati nel cuneo del mantello in seguito al rilascio di fluidi e/o fusione idrata dalla lastra in subduzione. Questi fusi basaltici si differenziano in serbatoi di magma multiprofondità nella crosta medio-inferiore e salgono verso la crosta superiore dove si evolvono ulteriormente in grandi camere magmatiche, dando infine origine a fusioni evolute e sature di fluidi che si intromettono nella crosta superficiale come tappo. -come intrusioni3,7,8. I fluidi mineralizzanti ricchi di rame vengono espulsi da queste intrusioni superficiali e rilasciati nella roccia ospite circostante dove il Cu precipita come solfuri di Cu.

Tuttavia, le intrusioni crostali più evolute e superficiali negli ambienti ad arco sono sterili, con l'eccezione della mineralizzazione, e nonostante una buona conoscenza generale dei sistemi di porfido-rame, le condizioni critiche per la formazione del porfido-rame economico rimangono scarsamente comprese7. Ciò è dovuto in gran parte al fatto che i magmi genitori delle intrusioni di porfido, la fonte ultima di fluidi che formano minerali, si accumulano nelle camere magmatiche della crosta superiore a 5-15 km di profondità, diversi chilometri sotto l’orizzonte di mineralizzazione, dove rimangono in gran parte inaccessibili per il campionamento diretto. Un potenziale mezzo per migliorare la nostra comprensione dei controlli su scala regionale sulla formazione e la collocazione dei sistemi di porfido mineralizzato è quello di impiegare metodi di imaging geofisico del sottosuolo come la tomografia sismica che non sono stati tradizionalmente implementati nell’esplorazione mineraria.