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Jun 19, 2024

Imagerie de l'architecture souterraine des gisements de cuivre porphyrique à l'aide de la tomographie sismique locale

Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 6812 (2023) Citer cet article Accès 2003 13 Détails Altmetric Metrics Une partie essentielle des ressources minérales restantes de la planète devrait

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 6812 (2023) Citer cet article

Accès 2003

13 Altmétrique

Détails des métriques

Une partie essentielle des ressources minérales restantes de la planète devrait résider profondément dans la croûte ou sous une couverture post-minéralisation. Pour les gisements de cuivre porphyrique, la principale source mondiale de Cu, Mo et Re, l'identification des processus dynamiques qui contrôlent leur mise en place dans la croûte supérieure peut guider l'exploration future. La tomographie sismique peut limiter ces processus grâce à l'imagerie de structures profondes à l'échelle régionale. Nous construisons ici un modèle tridimensionnel du rapport Vp/Vs, basé sur les temps d'arrivée des ondes sismiques P et S, sous le gisement porphyrique Cu–(Mo) de Cerro Colorado, dans le nord du Chili. Nos images montrent que de faibles anomalies Vp/Vs (~ 1,55-1,65), s'étendant jusqu'à ~ 5-15 km de profondeur, coïncident avec l'expression en surface des gisements et des prospects de cuivre porphyrique connus, et délimitent les structures qui hébergent les gisements et l'altération hydrothermale associée. zones. Les corps à Vp/Vs moyen (~ 1,68–1,74) et à Vp/Vs élevé (Vp/Vs ~ 1,85) correspondent respectivement à des précurseurs plutoniques felsiques intermédiaires pour les intrusions de porphyre et les réservoirs de magma mafique qui se trouvent sous les gisements moins profonds. L’imagerie de ces plutons précurseurs et parents est cruciale pour l’identification des gisements, car ils agissent comme source de fluides pour la génération de cuivre porphyrique. Cette étude démontre le potentiel de la tomographie sismique locale comme outil pour identifier les futures ressources minérales profondes avec un impact environnemental minimal.

La transition vers un avenir à faibles émissions de carbone repose sur une série de métaux clés dont la demande devrait augmenter considérablement au cours des prochaines décennies1,2. Les gisements de type porphyre constituent la source la plus importante de Cu, Mo et Re dans le monde3, sont des sources importantes d'Au et d'Ag et pourraient fournir des quantités importantes d'autres métaux mineurs et critiques tels que les PGE, les ETR, In, Co, Re, Se. et Te (par exemple, Crespo et al.4). Malgré leur importance pour l'approvisionnement mondial d'une gamme de métaux, le taux de découverte de gisements de cuivre porphyrique a régulièrement diminué au cours des dernières décennies, puisque de grands gisements peu profonds et à haute teneur ont été pour la plupart découverts et exploités. Les découvertes de nouveaux gisements de friches industrielles et de nouvelles découvertes se déplacent donc vers une plus grande profondeur1. L’exploration de gisements plus profonds (> 2 km de profondeur) s’accompagne du défi d’identifier les faibles « empreintes » des gisements de cuivre porphyriques profonds et de la nécessité de nouvelles méthodes d’exploration géochimiques et géophysiques efficaces et non conventionnelles5.

Les gisements de cuivre porphyrique de classe mondiale se forment principalement le long des arcs magmatiques, au-dessus des zones de subduction active, où ils sont étroitement associés à des roches intrusives peu profondes3,6. Les systèmes porphyriques de cuivre proviennent de magmas d'arc basaltique hydratés et oxydés générés dans le coin du manteau suite à la libération de fluides et/ou de fonte hydratée de la dalle de subduction. Ces fontes basaltiques se différencient en réservoirs magmatiques à plusieurs profondeurs dans la croûte moyenne à inférieure et montent jusqu'à la croûte supérieure où elles évoluent ensuite dans de grandes chambres magmatiques, donnant finalement naissance à des fontes évoluées saturées de fluides qui pénètrent dans la croûte peu profonde sous forme de bouchon. -comme des intrusions3,7,8. Les fluides minéralisants riches en cuivre sont exsous de ces intrusions peu profondes et libérés dans la roche hôte environnante où le Cu précipite sous forme de sulfures de Cu.

Cependant, la plupart des intrusions crustales évoluées et peu profondes dans des contextes d'arc sont stériles, la minéralisation étant l'exception, et malgré une bonne compréhension générale des systèmes porphyriques de cuivre, les conditions critiques pour la formation de cuivre porphyrique économique restent mal comprises7. Cela est dû en grande partie au fait que les magmas parents des intrusions porphyriques, la source ultime des fluides minéralisateurs, s'accumulent dans les chambres magmatiques de la croûte supérieure à 5–15 km de profondeur, plusieurs kilomètres sous l'horizon de minéralisation, où ils restent largement inaccessibles pour un échantillonnage direct. Un moyen potentiel d'améliorer notre compréhension des contrôles à l'échelle régionale sur la formation et la mise en place de systèmes porphyriques minéralisés consiste à utiliser des méthodes d'imagerie géophysique souterraine telles que la tomographie sismique qui n'ont pas été traditionnellement mises en œuvre dans l'exploration minérale.