Inutile de creuser profondément pour trouver de l'or
Publié par Adrien le 15/01/2020 à 08:00
Source: Université de Genève
Un chercheur de l'UNIGE a découvert les spécificités des gisements porphyres de cuivre et d'or, donnant un nouvel outil aux compagnies minières afin de maximiser l'extraction de ces métaux.


Prise d'échantillon des gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz...) volcaniques dans le cratère ( Pour le cratère d'origine volcanique, voir Cratère volcanique Pour le cratère d'origine météoritique, voir Cratère d'impact Pour le cratère formé à la suite d'un effondrement d'origine souterrainne...) de Vulcano (îles Éoliennes).
© UNIGE

Pourquoi certains gisements porphyres - c'est-à-dire formé par les fluides issus des magmas dans les arcs volcaniques- sont-ils riches en cuivre (Le cuivre est un élément chimique de symbole Cu et de numéro atomique 29. Le cuivre pur est plutôt mou, malléable, et présente sur ses surfaces fraîches une teinte...), alors que d'autres contiennent principalement de l'or ? Pour répondre à cette question, un chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche sont diversifiés et...) de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études...) de Genève (UNIGE) s'est intéressé à la manière dont les quantités de métaux sont produites dans le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), en quête d'une corrélation entre les quantités de cuivre et d'or extraites des gisements. Il a découvert que non seulement leurs profondeurs influent sur la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une...) de métaux produite, mais que plus de 95% de l'or se perdait dans l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) par les émissions des volcans. Ainsi, plus un gisement est profond, plus il y aura de cuivre, alors que les gisements riches en or sont au contraire plus proches de la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est...). Ces résultats, publiés dans la revue Nature Communications, apportent une aide précieuse aux compagnies minières qui exploitent ces métaux.

Les processus géologiques donnent naissance à différents types de gisements. Les gisements de type porphyre sont formés en-dessous des volcans par l'accumulation du magma qui libère des fluides en refroidissant et précipite les métaux sous forme de minerai. "La précipitation (En météorologie, le terme précipitation désigne des cristaux de glace ou des gouttelettes d'eau qui, ayant été soumis à des processus de condensation et...) est l'extraction des métaux à partir du fluide (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette appellation les gaz qui sont l'exemple des fluides compressibles, et les liquides,...) magmatique et leur fixation dans un minerai", précise Massimo Chiaradia, chercheur au Département des sciences de la terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse...) de la Faculté des sciences de l'UNIGE. Ces gisements porphyres se trouvent principalement autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit...) de la ceinture de feu (Le feu est la production d'une flamme par une réaction chimique exothermique d'oxydation appelée combustion.) du Pacifique et produisent ¾ du cuivre naturel et ¼ de l'or naturel exploités. "Un gisement de cuivre peut contenir de une à 150 millions de tonnes, alors que la quantité d'or varie de quelques dizaines de tonnes à 2500 tonnes par gisement", relève Massimo Chiaradia. Mais un gisement riche en cuivre sera-t-il automatiquement riche en or ? Et comment savoir où se trouvent les plus gros gisements ?

La profondeur du gisement est déterminante

En utilisant différents modèles statistiques (La statistique est à la fois une science formelle, une méthode et une technique. Elle comprend la collecte, l'analyse, l'interprétation de données ainsi que la...), le géologue genevois a analysé deux hypothèses: soit les fluides des volcans sont plus ou moins riches en métaux dès le départ, soit les fluides des volcans sont identiques, mais c'est l'efficacité de la précipitation des métaux qui influe sur la quantité de cuivre et d'or. "Rapidement, j'ai pu constater que la première hypothèse n'était pas correcte et que c'est bien du côté de la précipitation que se trouve la réponse, avec toutefois des différences pour l'or et le cuivre qui tiennent à la durée de la minéralisation", explique Massimo Chiaradia. "Plus le temps de minéralisation est long, plus le gisement sera riche en cuivre. Et pour que la minéralisation soit aussi longue que possible, il faut que le gisement se trouve en profondeur, dès 3 km depuis la surface, afin de garantir une certaine isolation et une grande durée de vie (La vie est le nom donné :) magmatique."

Dans ces gisements profonds riches en cuivre, le chercheur genevois constate que moins de 1% de l'or est capturé dans les minerais. Au contraire, dans les gisements situés jusqu'à 3 km de profondeur, ce taux grimpe à 5%, "ce qui reste très peu, car plus du 95% de l'or s'échappe toujours dans l'atmosphère", souligne Massimo Chiaradia. En effet, si l'or s'échappe extrêmement facilement dans les émissions volcaniques, "il est davantage retenu dans les gisements de faible profondeur où se produit une séparation (D'une manière générale, le mot séparation désigne une action consistant à séparer quelque chose ou son résultat. Plus particulièrement il est employé dans plusieurs domaines :) entre le liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) et la vapeur () qui favorise sa précipitation, explique-t-il. Au contraire, dans les gisements plus profonds, liquide et vapeur ne forment qu'une seule phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) fluide qui précipite rapidement le cuivre et favorise la fuite de l'or dans l'atmosphère au fur (Fur est une petite île danoise dans le Limfjord. Fur compte environ 900 hab. . L'île couvre une superficie de 22 km². Elle est située dans la Municipalité de Skive.) et àmesure que ce fluide remonte vers la surface."

L'or se trouve en surface, le cuivre en profondeur

De récentes études démontrent que la demande de cuivre augmente de telle manière qu'elle va dépasser la disponibilité (La disponibilité d'un équipement ou d'un système est une mesure de performance qu'on obtient en divisant la durée durant laquelle ledit équipement ou système est...) de ce métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des cations et former des liaisons métalliques ainsi que des liaisons...) dans les réserves naturelles et recyclables d'ici à quelques dizaines d'années. Ceci appelle donc de nouvelles méthodes d'exploration (L'exploration est le fait de chercher avec l'intention de découvrir quelque chose d'inconnu.) qui permettent de trouver de nouveaux gisements. Et pour la première fois, ces résultats distinguent nettement deux types de gisements porphyres et expliquent leurs différents modes de formation. Les premiers, très profonds, favorisent la minéralisation du cuivre sur une longue durée, alors que les seconds, plus proches de la surface, offrent davantage d'or. "C'est une indication (Une indication (du latin indicare : indiquer) est un conseil ou une recommandation, écrit ou oral.) précieuse pour l'exploration minière, qui sait à présent à quelle profondeur elle trouvera de gros gisements de cuivre, ou au contraire de gros gisements d'or, et ce quel que soit le volcan (Un volcan est un relief terrestre, sous-marin ou extra-terrestre formé par l'éjection et l'empilement de matériaux issus de la montée d'un magma sous forme de lave et de tephras tels que les cendres. Ce magma provient de...)", conclut Massimo Chiaradia.
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