Un article paru sur le site de Futura Sciences nous apprend comment ce sont formés les grands gisements de cuivre dans le monde. Pour cela, il est fait référence à une nouvelle étude parue dans la revue Nature Communications Earth and Environment et qui nous explique les conditions nécessaires à la formation de tels gisements. On apprend qu’ils seraient associés à des éruptions ratées.
Le cuivre, en raison de ses propriétés thermiques et conductives, fait partie des métaux les plus utilisés de nos jours. Il n’est guère de semaine où la presse ne fait pas état de vols de dépôts de cuivre dont le prix ne cesse d’augmenter suite à l’importance de la demande. Cette hausse est loin d’être terminée car le cuivre représente un élément clé dans la transition énergétique voulue par de nombreux gouvernements. En effet, tous les systèmes électroniques et électriques présents dans les technologies « bas carbone » nécessitent, pour leur fabrication, de grandes quantités de cuivre.
Le secteur des transports est grand demandeur de cuivre, ce qui fait craindre une pénurie à l’horizon 2050, si aucune production secondaire issue du recyclage n’est mise en place à grande échelle.
Le cuivre se trouve à l’état naturel au sein des porphyres cuprifères. Ces dépôts sont formés par la circulation, au sein de la croûte terrestre, de fluides chauds produits lors du refroidissement des magmas. Le cuivre précipite à partir de ces fluides et se dépose sous la forme de porphyres entre 1 et 6 km de profondeur, à proximité des réservoirs magmatiques. L’étude précise que ce processus n’est pas instantané. Il faut des centaines de milliers d’années pour que ces dépôts se forment.
De récentes études ont permis de mieux définir les mécanismes de la genèse des porphyres cuprifères, mais également l’environnement tectonique et magmatique dans lequel ils se mettent en place. Ces dépôts semblent généralement associés à la production de magmas calco-alcalins caractéristiques d’arcs volcaniques qui se développent dans la croûte continentale au niveau de certaines zones de subduction.
Dans ce contexte, il apparaît que l’importance du dépôt de porphyre cuprifère va principalement dépendre de la quantité de fluide exsolvé par le magma qui va, elle-même, dépendre du volume de magma en train de refroidir. Cependant, l’accumulation de grandes quantités de magma dans la croûte ne garantit pas la formation de minerais de cuivre. D’autres paramètres entrent en jeu.
Dans la nouvelle étude mentionnée plus haut, des chercheurs se sont attelés à caractériser de manière plus précise les conditions permettant la formation de grands gisements de cuivre. Leurs résultats montrent que la formation des porphyres cuprifères est très dépendante du volume de magma, mais également de sa vitesse de transfert vers la croûte supérieure et le réservoir magmatique. La formation d’importants dépôts nécessite donc l’injection de grands volumes de magma avec une vitesse de remontée assez rapide, à un débit supérieur à 0,001 km3 par an.
Ce type de comportement magmatique est caractéristique des grandes éruptions qui surviennent habituellement en environnement de rift, de point chaud ou de subduction. Or, pour garantir la formation d’importants dépôts, il ne faut pas que ce système magmatique arrive jusqu’au stade de l’éruption. En effet, lorsqu’une éruption se produit, les fluides issus du magma et à partir desquels les porphyres cuprifères peuvent se former, vont être expulsés dans l’atmosphère au lieu de rester au sein de la croûte continentale.
Les auteurs de l’étude concluent donc que les plus abondants gisements de cuivre se forment lorsque ces grandes éruptions avortent. D’importants volumes de magma et de fluides restent ainsi stockés au sein de la croûte supérieure, ce qui permet la genèse de porphyre cuprifère. Ces nouvelles données vont permettre de mieux cibler les lieux de prospection, avec l’espoir de découvrir les nouveaux et vastes gisements de cuivre qui seront nécessaires à notre industrie dans un futur proche.
Vous trouverez l’article dans son intégralité en cliquant sur ce lien:
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An article published on the Futura Sciences website tells us how the large copper deposits in the world are formed. For this, reference is made to a new study published in the journal Nature Communications Earth and Environment and which explains the necessary conditions to the formation of such deposits. We learn that they are probably associated with failed eruptions.
Copper, due to its thermal and conductive properties, is one of the most widely used metals today. There is hardly a week when the press does not report thefts of copper materials whose price keeps rising due to the importance of demand. This rise is far from over because copper represents a key element in the energy transition advocated by many governments. Indeed, all the electronic and electrical systems present in « low carbon » technologies require, for their manufacture, large quantities of copper.
The transport sector is a major copper user, which raises fears of a shortage by 2050, if no secondary production from recycling is implemented on a large scale.
Copper is found naturally in copper-bearing porphyries. These deposits are formed by the circulation, within Earth’s crust, of hot fluids produced during the cooling of magmas. Copper precipitates from these fluids and is deposited in the form of porphyries between 1 and 6 km deep, near magmatic reservoirs. The study specifies that this process is not instantaneous. It takes tens of hundreds of thousands of years for these deposits to form.
Recent studies have made it possible to better define the mechanisms of the genesis of copper-bearing porphyries, but also the tectonic and magmatic environment in which they are set up. These deposits seem generally associated with the production of calco-alkaline magmas characteristic of volcanic arcs which develop in the continental crust at certain subduction zones.
In this context, it appears that the importance of the copper porphyry deposit mainly depends on the quantity of fluid exsolved by the magma which will, itself, depend on the volume of magma in the cooling process. However, the accumulation of large amounts of magma in the crust does not guarantee the formation of copper ores. Other parameters come into play.
In the new study mentioned above, researchers set out to characterize more precisely the conditions allowing the formation of large copper deposits. Their results show that the formation of copper-bearing porphyries largely depends on the volume of magma, but also on its speed of transfer to the upper crust and the magmatic reservoir. The formation of large deposits therefore requires the injection of large volumes of magma with a fairly rapid ascent rate, at a rate greater than 0.001 km3 per year.
This type of magmatic behaviour is characteristic of large eruptions that usually occur in rift, hotspot, or subduction environments. However, to guarantee the formation of large deposits, this magmatic system must not reach the stage of eruption. Indeed, when an eruption occurs, the fluids from the magma and from which the copper-bearing porphyries can form, will be expelled into the atmosphere instead of remaining within the continental crust.
The authors of the study therefore conclude that the most abundant copper deposits are formed when these large eruptions abort. Large volumes of magma and fluids thus remain stored within the upper crust, which allows the genesis of copper-bearing porphyry. These new data will make it possible to better target prospecting sites, with the hope to discover the new and vast copper deposits that will be necessary for our industry in the near future.
You can find the article in its entirety (in French) by clicking on this link:
Vue panoramique de la mine de cuivre de Chuquicamata, à 2 850 mètres d’altitude au Chili. Située à proximité de Calama, c’est en volume extrait la plus grande mine de cuivre à ciel ouvert au monde. La cavité géante mesure 4,5 kilomètres de long, 3,5 kilomètres de large, avec une profondeur de 850 mètres. Par la taille, c’est la deuxième mine à ciel ouvert la plus profonde au monde, après celle de Bingham Canyon dans l’Utah aux États-Unis. J’ai été particulièrement impressionné par la taille des camions et celle de leurs roues. Tout est gigantesque dans cette mine. (Photo: Wikipedia).
Claude Grandpey : Volcans et Glaciers 