Il rame è uno dei metalli più richiesti per la sua ottima conducibilità termica ed elettrica e una risorsa chiave per la transizione energetica. Ecco perché le compagnie minerarie sono continuamente alla ricerca di nuovi depositi. Per individuarli più facilmente è fondamentale comprendere quali processi li originano. Da questo punto di vista un importante passo avanti è stato fatto dai ricercatori dell’Università di Ginevra, che recentemente hanno determinato che i più grandi depositi di rame nel mondo sono il risultato di un meccanismo simile a quello che causa imponenti eruzioni vulcaniche.
Dove si trovano i grandi giacimenti di rame
I più grandi depositi di rame sul pianeta si trovano in corrispondenza dei margini di placca convergenti, lungo i quali due placche litosferiche si avvicinano tra loro. Quando convergono una placca costituita da litosfera oceanica e una di litosfera continentale, la prima (più pesante) sprofonda sotto l’altra. Sprofondando nel mantello, la litosfera oceanica si riscalda e fonde in parte, così come anche la litosfera continentale: il risultato è che si origina un magma la cui composizione è intermedia tra i due tipi di litosfera, ricco di metalli (come il rame). Dal momento che il magma è più leggero delle rocce circostanti, può risalire e accumularsi a una certa profondità oppure fuoriuscire alimentando eruzioni vulcaniche e originare una catena di vulcani, detta arco magmatico continentale.
Un esempio di arco magmatico continentale è la Cordigliera delle Ande, lungo la costa orientale del Pacifico: proprio sul versante occidentale delle Ande, in Cile, si trova la miniera di rame più grande del mondo, quella di Chuquicamata.
I giacimenti di rame possono formarsi anche dove convergono due placche di litosfera oceanica, di cui una sprofonda sotto l’altra. Anche in questo caso si origina magma, che risale formando una catena di vulcani sottomarini che nel tempo emergono originando un arco magmatico insulare. È il caso delle Filippine, il cui sottosuolo è ricco di rame.
Il nuovo studio sul processo di formazione dei depositi di rame
I depositi di rame che si formano in corrispondenza degli archi magmatici non sono il risultato di un’eruzione vulcanica, ma di un’eruzione “mancata”, come evidenziano i ricercatori dell’Università di Ginevra in uno studio del 2022. Che cosa significa? In queste aree, il magma proveniente dal mantello si accumula in una camera magmatica, di solito collocata tra 5 e 15 km di profondità. «Se il volume del magma e la velocità con cui raggiunge la camera magmatica sono molto elevati, può avere luogo un’eruzione vulcanica durante la quale insieme al magma viene emessa una grande quantità di fluidi», spiega Massimo Chiaradia, primo autore della ricerca.
In qualche caso, però, il magma si raffredda nel sottosuolo senza dare luogo a un’eruzione: ciò avviene, per esempio, quando la crosta che circonda la camera magmatica è abbastanza flessibile da contenere la pressione esercitata dal magma in arrivo. Mentre si raffredda e solidifica, il magma espelle i fluidi caldi che contiene, costituiti perlopiù da acqua e ricchi di metalli in soluzione, tra cui per l'appunto il rame. Questi fluidi risalgono attraverso fratture e cavità delle rocce circostanti: qui, a circa 1-4 km di profondità, il rame si deposita originando i cosiddetti porphyry copper. Si tratta di rocce intrusive in cui sono disseminati cristalli di solfuri di rame (come la calcopirite) e di ferro (come la pirite), a cui si aggiungono altri metalli come oro e molibdeno.
L’utilità di studiare l’origine dei porphyry copper
I depositi porphyry copper sono rari poiché impiegano da decine a centinaia di migliaia di anni per formarsi. Inoltre, il rame è disseminato in grandi volumi di roccia, e quindi si trova a loro interno in concentrazioni molto basse. Per questo, prima di cominciare l’estrazione, è importante fare una stima del potenziale del giacimento. Studiare i meccanismi che originano i grandi depositi di rame è utile anche per facilitare la loro individuazione e per quantificare il contenuto di rame all’interno di un giacimento prima di cominciare l’estrazione.
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