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Viaje en el tiempo profundo para encontrar cobre para un futuro de energía limpia

Más de 100 países, incluidos Estados Unidos y miembros de la Unión Europea, se han comprometido con las emisiones neutrales en carbono para el año 2050. El mundo necesitará muchos metales, especialmente cobre.

Recientemente, la Agencia Internacional de Energía Toca la campana de advertencia sobre el suministro mundial de cobre como el metal más utilizado en tecnologías de energía renovable. Con Goldman Sachs suponer La demanda de cobre crecerá hasta en un 600% para 2030, la oferta global se volverá cada vez más tensa y está claro que necesitamos encontrar rápidamente nuevos e importantes depósitos de cobre.

Obtener esa cantidad de cobre será imposible a menos que descubramos nuevos depósitos de cobre importantes. Pero ha habido poca prospección de cobre durante la última década, con precios relativamente bajos.

Hemos desarrollado un software de modelado de la Tierra en cuatro dimensiones para observar el interior del planeta y volver al pasado. explorar Donde se formaron depósitos de cobre a lo largo de antiguas cadenas montañosas. Este programa se llama GPlates, es un poderoso sistema de información de cuatro dimensiones para geólogos.

¿Cómo se forman los grandes depósitos de cobre?

Muchos de los depósitos de cobre más ricos del mundo se forman a lo largo de cadenas montañosas volcánicas como los Andes y las Montañas Rocosas. En estas regiones, la placa tectónica oceánica y el continente chocan, y la placa oceánica se hunde debajo del borde del continente en un proceso llamado subducción.

Las cadenas montañosas como los Andes se forman por subducción y pueden ser ricas en depósitos de cobre. Foto: Adèle Beausoleil / Unsplash

Este proceso crea una variedad de rocas ígneas y depósitos de cobre que se forman a lo largo del borde del continente, a profundidades de entre uno y cinco kilómetros en la corteza, donde los fluidos volcánicos calientes que contienen cobre (y otros elementos) se dispersan dentro de las redes de fallas. Después de millones de años de más movimiento de placas y erosión, estos tesoros se están acercando a la superficie, listos para ser descubiertos.

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Muestra de cobre colocada en una veta de cuarzo en forma de un mineral llamado calcopirita. Cuando se expone al aire, la superficie se oxida para crear un brillo metálico de “pavo real”. Foto: Marek Novotak / Wikimedia Commons

Buscando cobre

Los geólogos suelen utilizar un conjunto de herramientas bien establecidas para buscar cobre. Estos incluyen mapas geológicos, muestreo geoquímico, estudios geofísicos y teledetección. Sin embargo, este enfoque no considera el origen de los fluidos fundidos en el espacio y el tiempo como un factor determinante de la formación de Cu.

Sabemos que estos fluidos rocosos provienen de la “cuña del manto”, una pieza en forma de cuña del manto entre las dos placas alimentada por los fluidos oceánicos que se filtran desde la placa inferior. La placa oceánica se calienta en su camino hacia abajo, liberando fluidos que se elevan hacia la corteza continental superior, lo que a su vez impulsa la actividad volcánica en la superficie y la acumulación de minerales como el cobre.

Una sección transversal de la Tierra muestra una placa tectónica corriendo debajo de la otra, volcanes creativos y depósitos de cobre justo arriba.

Los depósitos de cobre tienden a formarse por encima de las zonas de subducción a lo largo de las cadenas volcánicas. Este esquema no está a escala. Foto: modificada de Shutterstock

Las diferencias en cómo se produce la subducción y las características de la placa oceánica pueden ser un secreto para comprender mejor dónde y cuándo se forman los depósitos de cobre. Sin embargo, esta información no se utiliza tradicionalmente en la prospección de cobre.

Construyendo una tierra virtual

En el EarthByte Grupo de investigación, estamos construyendo una tierra virtual impulsada por GPlates El programa de tectónica de placas, que nos permite mirar profundamente debajo de la superficie y retroceder en el tiempo. Una de sus muchas aplicaciones es comprender dónde se forman los depósitos de cobre a lo largo de los cinturones montañosos.

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a último artículo الورقةDefinimos cómo funciona. Nos centramos en los últimos 80 millones de años porque la mayoría de los depósitos económicos de cobre conocidos a lo largo de los cinturones montañosos se formaron durante este período. Este período también es el más preciso para Nuestros modelos.

Utilizamos el aprendizaje automático para encontrar vínculos entre los depósitos de cobre conocidos a lo largo de los cinturones montañosos y la evolución de la zona de subducción asociada. Nuestro modelo considera muchos parámetros diferentes de la zona de subducción y determina la importancia de cada uno en términos de asociación con depósitos de mineral conocidos.

Entonces, ¿qué resultó ser importante? Qué tan rápido se mueven las placas una hacia la otra, cuánto carbonato de calcio hay en la corteza fusionada y en los sedimentos de las profundidades marinas, qué edad y grosor tiene la placa de subducción y qué tan lejos está el borde más cercano de la zona de subducción.

Movimientos de placas y edad de la corteza oceánica, con superposición de depósitos de pórfido de oro y cobre codificados por edad. Animación: Michael Chen.

utilizando aprendizaje automático Aproximadamente, podemos mirar diferentes partes del mundo y ver si experimentarían condiciones propicias para la formación de depósitos de cobre en diferentes momentos. Identificamos varias regiones candidatas en los Estados Unidos, incluido el centro de Alaska, el sur de Nevada, el sur de California, Arizona y varias regiones de México, Chile, Perú y Ecuador.

Es importante saber dónde se encuentran los depósitos de mineral de cobre, ya que ayuda a los exploradores a enfocar sus esfuerzos en rocas de ciertas edades. Además, revela la cantidad de tiempo que pueden tardar los depósitos en acercarse a la superficie.

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Australia tiene depósitos similares, que incluyen Distrito de oro y cobre de Kadia en Nueva Gales del Sur. Sin embargo, estas rocas son mucho más antiguas (aproximadamente de 460 millones a 430 millones de años) y requieren modelos hipotéticos de la Tierra para mirar hacia atrás en el tiempo mucho más que los aplicados en las Américas.


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El futuro de la exploración minera

Hallazgo 10 millones de toneladas de cobre para 2030 Equivalente a ocho de los mayores depósitos de cobre que extraemos hoy, presenta un desafío formidable.

Respaldado por más de una década de oscop Estrategia nacional para la infraestructura de investigación colaborativa (crítico)Estamos en condiciones de imaginarnos afrontando este desafío. Por supercarga GPlates en Australia telescopio mirando hacia abajo, combinado con inteligencia artificial y supercomputación, podemos enfrentarlo de frente.

Estas tecnologías emergentes están siendo utilizadas cada vez más por startups australianas como Lithodat Y el DeeperX Las empresas mineras cooperan con las universidades para desarrollar el enorme potencial de la inteligencia artificial minerales críticos Descubrimiento.


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Dietmar Muller, profesor de geofísica, Universidad de Sydney; Joe Condonerudito honorario, Universidad de Melbourne; Julián Díazgeólogo de exploración Universidad de Sydney, Y el Rohitash ChandraProfesor titular, Universidad de Nueva Gales del Sur

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