Viajando en el tiempo 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 a lograr cero emisiones netas de carbono para 2050. El mundo va a necesitar mucho metal, especialmente cobre.
Recientemente, la Agencia Internacional de Energía sonaron las campanas de alarma sobre el suministro mundial de cobre como el metal más utilizado en tecnologías de energía renovable. Con Goldman Sachs predecir Con la demanda de cobre que se espera que alcance el 600% para 2030 y la oferta global cada vez más escasa, está claro que necesitamos encontrar nuevos y grandes depósitos de cobre rápidamente.
Obtener esa cantidad de cobre será imposible a menos que descubramos nuevos depósitos de cobre importantes. Pero ha habido poca exploración de cobre durante la última década, ya que los precios han sido relativamente bajos.
Hemos desarrollado software para modelar la Tierra en cuatro dimensiones para mirar profundamente en el planeta y en el pasado para descubrir donde se han formado depósitos de cobre a lo largo de antiguas cadenas montañosas. Este software, llamado Placas GP, 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 han formado a lo largo de cadenas montañosas volcánicas como los Andes y las Montañas Rocosas. En estas regiones, una placa tectónica oceánica y un 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 magmáticos calientes que contienen cobre (y otros elementos) circulan en redes de fallas. Después de millones de años de movimiento adicional de placas y erosión, estos tesoros se están acercando a la superficie, listos para ser descubiertos.
Muestra de cobre alojada en una veta de cuarzo en forma de un mineral llamado calcopirita. Cuando se expone al aire, la superficie se oxida para crear ese brillo metálico de «pavo real». Foto: Marek Novotňák / Wikimedia Commons
En busca de cobre
Los geólogos suelen utilizar un conjunto de herramientas bien establecido para buscar cobre. Estos incluyen mapeo geológico, muestreo geoquímico, estudios geofísicos y teledetección. Sin embargo, este enfoque no considera el origen de los fluidos magmáticos en el espacio y el tiempo como la fuerza impulsora detrás de la formación del cobre.
Sabemos que estos fluidos magmáticos se originan en la «cuña del manto», una pieza en forma de cuña del manto entre las dos placas que se alimenta de los fluidos oceánicos que escapan de la placa descendente. La placa oceánica se calienta a medida que desciende, liberando fluidos que se elevan hacia la corteza continental suprayacente, lo que a su vez produce actividad volcánica en la superficie y la acumulación de metales como el cobre.
Los depósitos de cobre tienden a formarse sobre zonas de subducción a lo largo de cadenas volcánicas. Este diagrama no está a escala. Imagen: modificada de Shutterstock
Las diferencias en cómo se produce la subducción y las características de la placa oceánica pueden contener el secreto para comprender mejor dónde y cuándo se forman los depósitos de cobre. Sin embargo, esta información no se utiliza tradicionalmente en la exploración de cobre.
Construyendo una Tierra virtual
A Earthbyte grupo de investigación, estamos construyendo una Tierra virtual impulsada por nuestro Placas GP software de tectónica de placas, que nos permite mirar profundamente por debajo de la superficie y viajar en el tiempo. Una de sus muchas aplicaciones es comprender dónde se formaron los depósitos de cobre a lo largo de los cinturones montañosos.
En un artículo reciente, describimos cómo funciona. Nos centramos en los últimos 80 millones de años, ya que 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 examina varios parámetros de la zona de subducción y determina la importancia de cada uno en términos de asociación con depósitos de mineral conocidos.
Entonces, ¿qué es importante? La velocidad a la que se acercan las placas, la cantidad de carbonato de calcio en la corteza de subducción y el sedimento de aguas profundas, la edad y el grosor de la placa de subducción y qué tan lejos está el borde más cercano a una zona de subducción.
Movimientos de placas y edad de la corteza oceánica, con depósitos de pórfido de cobre y oro codificados por edad superpuestos. Animación: Michael Chin.
Usando nuestro aprendizaje automático En este enfoque, podemos observar diferentes partes del mundo y ver si habrían experimentado las condiciones adecuadas para la formación de depósitos de cobre en diferentes momentos. Hemos identificado varias regiones candidatas en los Estados Unidos, incluido el centro de Alaska, el sur de Nevada, el sur de California y Arizona, así como muchas áreas en México, Chile, Perú y Ecuador.
Saber cuándo se formaron los depósitos de mineral de cobre es importante, ya que ayuda a los exploradores a enfocar sus esfuerzos en rocas de edades particulares. Además, revela cuánto tiempo podrían haber tardado los depósitos en acercarse a la superficie.
Australia tiene depósitos similares, incluido el Distrito Cadia Copper-Gold en Nueva Gales del Sur. Sin embargo, estas rocas son significativamente más antiguas (alrededor de 460-430 millones de años) y requieren que los modelos virtuales de la Tierra se remonten mucho más atrás en el tiempo que los aplicados a las Américas.
Lee mas: 5 rocas que toda gran colección de rocas australianas debería tener y dónde encontrarlas
El futuro de la exploración minera
Descubrimiento 10 millones de toneladas de cobre para 2030 – el equivalente a ocho de los depósitos de cobre más grandes que extraemos hoy – es un gran desafío.
Con el apoyo de más de una década de AuScope y la Estrategia Nacional de Infraestructura de Investigación Colaborativa (Ncri), podemos imaginarnos asumiendo este desafío. Sobrealimentando las Gplates en Australia Telescopio apuntando hacia abajo, con IA y supercomputación, podemos enfrentarlo de frente.
Estas tecnologías emergentes son cada vez más utilizadas por startups australianas como Lithodat y DeeperX y empresas mineras en colaboración con universidades para desarrollar el enorme potencial de la IA para minerales críticos Descubrimiento.
Dietmar Muller, profesor de geofísica, Universidad de Sydney; Jo condon, Investigador honorario, La Universidad de Melbourne; Julien diaz, Geólogo prospector, Universidad de Sydney, y Rohitash Chandra, Maestro de conferencias, UNSW
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