I giacimenti di rame più preziosi al mondo, noti come depositi di porfido, originano dal magma di raffreddamento. Ma come possiamo prevedere l'entità di questi depositi? Quali fattori regolano la quantità di rame presente? Ricercatori dell'Università di Ginevra (UNIGE), Svizzera, hanno studiato più di 100, 000 combinazioni per stabilire la profondità e il numero di anni necessari al magma per produrre una determinata quantità di rame. Gli stessi scienziati hanno anche ideato un modello in grado di rilevare la quantità di rame contenuta in un deposito mediante una semplice analisi fattoriale. La ricerca, che viene pubblicato sulla rivista Rapporti scientifici , consentirà di stimare il potenziale di estrazione del metallo prima di iniziare qualsiasi perforazione. È un modello che sarà senza dubbio di grande beneficio per le compagnie minerarie.

I giacimenti di rame porfido rappresentano il 75% del rame naturale in tutto il mondo. Sono formati da camere magmatiche situate tra 10 e 15 km sotto la superficie terrestre. A questa profondità, il magma si riscalda intorno ai 900°C ma quando viene a contatto con la roccia circostante, si raffredda e cristallizza. L'acqua nel magma allora non può più essere in soluzione:forma bolle che sfuggono alla superficie, portando con sé una parte consistente del rame originariamente contenuto nel magma. Ad una profondità di circa 2-3 km, le bolle si raffreddano nelle porosità delle rocce, e precipitare il rame che contengono come solfuro, creare depositi che possono includere da 1 a> 200 milioni di tonnellate di rame. Ecco spiegato perché Massimo Chiaradia e Luca Caricchi, ricercatori del dipartimento di scienze della terra della facoltà di scienze dell'UNIGE, erano così ansiosi di scoprire cosa determina la quantità di rame in un deposito e se fosse possibile anticiparne le dimensioni.

Più magma significa più rame

Il volume del magma determina la quantità di rame, ma in quali condizioni si forma il volume del magma iniziale? Chiaradia spiega:"Abbiamo utilizzato modelli che incorporano la profondità e la scala temporale in cui il magma si accumula, la durata dell'accumulo che costituisce il deposito, il contenuto d'acqua del magma e la quantità di rame nell'acqua. Abbiamo poi variato questi parametri da un minimo ad un massimo in base alle misurazioni effettive." Modificando i parametri, gli scienziati hanno ottenuto 100, 000 simulazioni che hanno confrontato con i dati effettivi a loro disposizione, che ha contribuito a definire le condizioni ideali per la formazione di un enorme deposito. Come aggiunge Caricchi:“Le condizioni ottimali per creare un sistema magmatico che porti alla formazione di un deposito da 30 a 240 milioni di tonnellate di rame sono una profondità di oltre 20 km e un tempo di iniezione continua di magma fuso di oltre 2 milioni di anni. "

Alla ricerca del deposito ideale

Il magma contiene acqua, rame e vari altri componenti chimici, compreso lo stronzio (Sr) e l'ittrio (Y). Sappiamo che quando il rapporto Sr diviso per Y è compreso tra 50 e 150 nel magma, c'è un'alta probabilità di trovare rame nel deposito. I ricercatori dell'UNIGE hanno integrato questo rapporto nel loro nuovo modello e lo hanno unito al tempo di formazione stimato per i depositi. Altri minerali sono associati al rame in questi depositi, che permette agli scienziati di datarli grazie al naturale decadimento dell'uranio in piombo e del renio in osmio. Ciò ha permesso agli scienziati di stabilire l'età, cioè la nascita, ma anche la lunghezza, cioè il numero di anni, per la formazione di un deposito di rame, che può variare da decine di migliaia di anni a due milioni di anni. "Questi due dati—il rapporto Sr/Y e la durata della formazione—hanno permesso di disegnare una tabella di probabilità per determinare la quantità di rame nel deposito in analisi", continua Chiaradia. Le società minerarie potranno utilizzare questo modello per valutare le dimensioni di un giacimento di rame nella fase di ricerca iniziale, prima di iniziare qualsiasi lavoro di perforazione significativo. "Il nostro modello, "dice Caricchi, "che abbiamo confrontato con dati reali, ha un ottimo tasso di corrispondenza, e può risparmiare un'enorme quantità di tempo e denaro durante le esplorazioni minerarie."