Nuovi strumenti e conoscenze per l’approvvigionamento europeo di materie prime (critiche) ortomagmatiche
La Terra ha una struttura stratificata ricca di metalli. In particolare, il mantello è il guscio più spesso sopra il nucleo. È costituito da roccia fusa o semi-fusa molto calda (magma) che crea «correnti» quando la roccia calda sale dalle profondità verso la sottile crosta più esterna e la roccia più fredda scende. Il magma (che prende il nome di lava quando raggiunge la superficie terrestre) forma rocce ignee ricche di minerali quando si raffredda e si cristallizza. I depositi di minerali solfuri e ossidi cosiddetti ortomagmatici sono stati al centro del progetto SEMACRET(si apre in una nuova finestra), finanziato dall’UE. Il progetto ha preso in esame i sistemi e i processi terrestri al di là dei depositi minerari convenzionali, nell’ottica della prospezione sostenibile di materie prime (critiche) per una transizione energetica verde. L’équipe ha studiato i magmi derivati dal mantello, colmando le lacune nella comprensione dei processi di formazione dei minerali, dalle fonti magmatiche di metalli in profondità nella Terra alla cristallizzazione e alla formazione di depositi minerali a bassa profondità.
Approccio ai sistemi minerali
«SEMACRET ha usato simulazioni avanzate per comprendere meglio la generazione del magma, il suo trasporto in profondità e le interazioni magma-crosta durante i processi di formazione dei minerali. Il lavoro di modellazione è stato integrato da studi sperimentali ad alta temperatura che hanno chiarito il ruolo delle rocce ospitanti favorevoli alla formazione dei minerali», spiega il coordinatore del progetto Shenghong Yang, dell’Università di Oulu(si apre in una nuova finestra). La ricerca del progetto si è concentrata su contesti sia di rifting che di orogenesi in cui, rispettivamente, le placche tettoniche si dividono e innescano eventi sismici e formazione di magma, oppure si scontrano e si deformano (creando montagne). Il progetto ha identificato la fonte principale di metalli nei contesti di rifting: le strutture dette pennacchi del mantello (grandi colonne di roccia calda che risalgono attraverso il mantello). L’équipe ha anche dimostrato che la struttura della litosfera (la crosta e il mantello superiore) può controllare la formazione di depositi specifici. SEMACRET ha concluso che, in contesti orogenici, il mantello litosferico subcontinentale e la maggiore volatilità dei magmi svolgono un ruolo importante nella generazione e nella risalita del magma. «SEMACRET ha anche migliorato vari indicatori utilizzati per prevedere le aree ad alto potenziale, usando geodati non convenzionali che riflettono la struttura litosferica profonda e i processi geologici», osserva Yang. Ad esempio, i dati sismici sono stati impiegati per prevedere la presenza di giacimenti magmatici profondi.
Metodi innovativi di inversione geofisica
Uno dei traguardi principali di SEMACRET è lo sviluppo di «metodi di inversione geofisica» innovativi, essenziali per la prospezione mineraria a basso impatto. Queste tecniche matematiche stimano le proprietà del sottosuolo a partire da misurazioni geofisiche effettuate in superficie o in prossimità di essa. Ad esempio, «l’imaging sismico passivo a basso impatto ambientale è comunemente utilizzato per realizzare immagini delle strutture terrestri profonde.» In SEMACRET abbiamo sviluppato un metodo di inversione innovativo che ha come obiettivo i corpi minerari nella crosta superficiale a pochi chilometri di profondità», spiega Yang. SEMACRET ha anche sviluppato metodi per l’inversione elettromagnetica 3D ottimizzata e la cosiddetta full tensor magnetic gradiometry (gradiometria magnetica a tensore pieno), un metodo relativamente recente nel campo della prospezione. La polarizzazione indotta è un’altra tecnica di inversione geofisica molto utile quando il segnale elettromagnetico non è prominente nei depositi a basso contenuto di solfuri. «Le indagini di polarizzazione indotta sono generalmente basate a terra. In SEMACRET, il segnale di polarizzazione indotta è stato estratto da dati elettromagnetici acquisiti in volo, un processo più efficiente e rapido», osserva Yang. L’équipe ha sviluppato un plugin, QGIS(si apre in una nuova finestra), che integra l’elaborazione dei dati, l’inversione e la visualizzazione di dati elettronici ed elettromagnetici per supportare altri professionisti ne campo della prospezione sostenibile.
Modellazione della prospettività mineraria in 3D tramite banche dati dei carotaggi
Inoltre, «SEMACRET ha sviluppato una modellazione della prospettività mineraria 3D basata sull’apprendimento automatico e la modellazione delle risorse per i depositi di solfuro di nichel-rame in base a banche dati di carotaggi», aggiunge Yang. Questa soluzione può ridurre nettamente le perforazioni di prospezione. SEMACRET ha anche sviluppato soluzioni sostenibili e a impatto basso o nullo per la prospezione mineraria su scala regionale e locale. Secondo le attese, tali soluzioni sosterranno le tabelle di marcia delle società di prospezione e dei responsabili delle politiche per garantire un approvvigionamento sostenibile di materie prime (critiche) ai fini della transizione energetica verde dell’Europa.
