局所地震トモグラフィーを使用した斑岩銅鉱床の地下構造の画像化

Scientific Reports volume 13、記事番号: 6812 (2023) この記事を引用

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13 オルトメトリック

メトリクスの詳細

世界に残っている鉱物資源の重要な部分は、地殻の深部または鉱化後の覆いの下に存在すると予想されています。 Cu、Mo、Re の世界の主要な供給源である斑岩銅鉱床については、地殻上部へのそれらの定置を制御する動的プロセスを特定することで、将来の探査の指針を得ることができます。 地震トモグラフィーは、深部構造を地域スケールで画像化することで、これらのプロセスを抑制できます。 今回我々は、チリ北部のセロコロラド斑岩Cu-(Mo)鉱床の下で、P地震波とS地震波の到達時間に基づいたVp/Vs比の3次元モデルを構築した。 私たちの画像は、深さ約 5 ～ 15 km まで広がる低 Vp/Vs (約 1.55 ～ 1.65) 異常が、既知の斑岩銅鉱床および鉱床の表面発現と一致し、鉱体および関連する熱水変質が存在する境界構造を示していることを示しています。ゾーン。 中程度の Vp/Vs (〜 1.68 ～ 1.74) および高 Vp/Vs (Vp/Vs 〜 1.85) の天体は、それぞれ斑岩貫入の中間 - 珪長質深成体前駆体と、より浅い鉱体の基礎となる苦鉄質マグマ溜まりに対応します。 これらの前駆体プルトンと親プルトンを画像化することは、鉱体が斑岩銅生成の流体源として機能するため、鉱体の同定に極めて重要です。 この研究は、環境への影響を最小限に抑えながら将来の深層鉱物資源を特定するツールとして、局所地震トモグラフィーの可能性を実証しています。

低炭素の未来への移行は、今後数十年間で需要が大幅に増加すると予想されるさまざまな主要金属に依存しています1、2。 斑岩タイプの鉱床は、世界中で Cu、Mo、Re の最も重要な供給源であり 3、Au と Ag の重要な供給源であり、PGE、REE、In、Co、Re、Se などの他の少量および重要な金属を大量に提供する可能性があります。および Te (例、Crespo et al.4)。 さまざまな金属の世界的な供給にとって重要であるにもかかわらず、斑岩銅鉱床の発見率は過去数十年で着実に減少しています。これは、大規模で浅い高品位の鉱床が主に発見され開発されてきたためです。 したがって、新しい鉱体のブラウンフィールドおよびグリーンフィールドの発見は、より深いものへと移行しています1。 より深い鉱体（深さ 2 km 以上）の探査には、深部斑岩銅鉱床の弱い「痕跡」を特定するという課題と、新しく効果的で型破りな地球化学的および地球物理学的探査方法の必要性が伴います5。

世界クラスの斑岩銅鉱床は、主に活動的な沈み込み帯の上のマグマアークに沿って形成され、浅層の貫入岩と密接に関連しています 3,6。 斑岩銅系は、沈み込むスラブからの流体および/または含水溶融物の放出後にマントルウェッジ内で生成される含水および酸化玄武岩質アークマグマから生じます。 これらの玄武岩質融液は、地殻中下部の複数の深さのマグマ溜まりで分化し、地殻上部に上昇し、そこで大きなマグマだまりでさらに進化し、最終的には進化した流体で飽和した融液が生じ、プラグとして浅い地殻に侵入します。 - のような侵入3、7、8。 銅を豊富に含む鉱化流体がこれらの浅い貫入から溶け出し、周囲の母岩に放出され、そこで銅が硫化銅として沈殿します。

しかし、アーク設定における進化した浅い地殻貫入のほとんどは不毛であり、鉱化作用は例外であり、斑岩銅系については一般的によく理解されているにもかかわらず、経済的な斑岩銅が形成される臨界条件は依然としてよく理解されていない7。 これは主に、鉱石形成流体の最終的な供給源である斑岩貫入の親マグマが、鉱化地層から数キロメートル下の深さ 5 ～ 15 キロメートルの地殻上部のマグマだまりに溜まっており、直接サンプリングがほとんどできないためです。 鉱化斑岩系の形成と定置に関する地域規模の制御についての理解を深めるための潜在的な手段は、鉱物探査では伝統的に実施されていなかった地震トモグラフィーなどの地球物理学的地下画像化手法を採用することです。