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Z'k.k t
t‘t tfrlr-
111N-.
uando si nomina questo metallonobile, si evocano immediata-mente
ricordi romantici, dram-
mi, avventure d'altri tempi e le follie col-lettive delle corse
all'oro in California,Alaska, Australia. Questi episodi hannoavuto
un'importanza storica considere-vole nell'ultima metà del secolo
scorso,non tanto per il rapido apporto di ne-
chezza, cosa che pure a volte si è verifica-ta, quanto per le
migrazioni di massa inpaesi praticamente deserti.
La corsa all'oro esemplare, e la piùnota, fu quella della
California, che co-minciò nel 1848 e raggiunse il massimovigore nei
due decenni che seguirono.Dapprima vi parteciparono i pochi
ame-ricani che vivevano nella regione, in con-
seguenza delle prime sensazionali sco-perte nelle valli del
fiume Sacramento edei suoi affluenti. Per qualche anno, qua-si
tutte le attività cessarono: i contadiniabbandonavano i campi già
pronti per ilraccolto, i soldati disertavano e perfino imarinai
lasciavano le navi da trasporto eda guerra per correre alla Sierra
Neva-da! Alla fine del 1848, circa diecimila
uomini stavano scavando con il picconee la pala i piacer e i
filoni quarziferi.Usavano la bateia, una specie di largascodella
dal margine svasato, e con que-sto primitivo strumento separavano
l'o-ro dalla sabbia o dal quarzo frantumato,mescolando il tutto con
acqua. Muoven-do opportunamente la bateia a circoli, ilmateriale
sterile esce con l'acqua daibordi, mentre l'oro, che è più
pesante,resta sul fondo.
Durante l'anno seguente, il 1849, lacorsa ai campi d'oro si
estese e gli Argo-nauti (come vennero chiamati) si muove-vano dalla
costa atlantica per raggiungerela costa pacifica attraversando
l'immensocontinente con i lenti carri, oppure si im-barcavano sulle
navi lungo la rotta diCapo Horn o quella dell'istmo dell'Ame-rica
Centrale. Dall'Europa, s'imbarcava-no ogni giorno per l'America un
migliaiodi emigranti; altre navi partivano dalleHawaii,
dall'America Latina, dalla Cina,dalla Russia e perfino dalle isole
Marche-si. Giunti in California, questi Argonautiincontravano altre
difficoltà prima di rag-giungere la regione aurifera, ma la
spe-ranza di una rapida ricchezza, unita alsenso di euforia
connesso con l'abbando-no della vecchia vita tediosa e le
fortiinibizioni delle loro comunità tradiziona-
li, generavano negli emigranti una ribaldaallegria.
Cantavano:
Oh, California,That's the land for me!I am going to
SacramentoWith a washbowl on my knee.
(Oh, California, questo è il paese per me!Io vado nella valle
del fiume Sacramento,con la bateia sulle mie ginocchia).
Tanto entusiasmo era giustificato?Almeno per i primi anni, la
risposta èaffermativa. Prima di iniziare la corsa al-l'oro, il
retaggio di questi uomini era lavita dura dell'agricoltore. Per chi
lavora-va sotto padrone, due o tre dollari al gior-no erano una
buona paga, mentre «tradiecimila uomini che lavoravano agli sca-vi,
nell'autunno del 1848, soltanto pochinon riuscivano a racimolare
almeno ventidollari al giorno, e centinaia potevanovantare scoperte
favolose. Jacob Leese equattro compagni fecero 75 000 dollari intre
mesi nella valle del fiume Yuba, usan-do il piccone e la pala.
William Daylorscavò 15 000 dollari in una settimana; alParks Bar il
ricavo medio per uomo era di100 dollari al giorno...» (F.
Riesemberg,Jr.); e non mancavano i ritrovamenti spet-tacolosi di
grosse pepite pesanti anchequalche chilogrammo; una famosa pepi-ta,
The Monumental, aveva un peso di
circa 7 chilogrammi; il suo valore, a queltempo (a 20 dollari
all'oncia troy) era di4500 dollari. Ma questa pepita appare unnano
rispetto alle molte, di oltre 70 chilo-grammi, trovate a fior di
terra in Austra-lia. Per quanto riguarda l'ammontarecomplessivo
dell'oro prodotto in Califor-nia prima del 1900, si fa la cifra di
unmiliardo di dollari di quel tempo, calco-lando 20 dollari
all'oncia. Ai prezzi deiprimi mesi del 1982 (circa 300
dollariall'oncia, ovvero 10 dollari al grammo) lastima sale a 15
miliardi di dollari.
L'oro prodotto dai giacimenti dellaCalifornia e da quelli simili
in altri paesiproduttori è visibile a occhio nudo e quin-di si può
separare dalle rocce sterili che locontengono con procedimenti
meccaniciabbastanza semplici; ma le cose si compli-cano quando le
pagliuzze d'oro sonotroppo piccole per essere visibili a
occhionudo. Bisogna allora ricorrere per l'estra-zione a sistemi
chimici, il più comune deiquali è il processo di cianurazione,
intro-dotto nel 1887 da Y. S. MacArthur e R.W. e W. Forest, nel
quale si usa una solu-zione debole (0,01 - 0,10 per cento)
dicianuro di potassio equivalente. Il cianurodi potassio è un
composto di formulaKCN estremamente velenoso anche inpiccole
quantità; al principio di questo
L'oro invisibileLa scoperta di giacimenti con corpuscoli d'oro
di dimensioni inferioria due micrometri e analizzabili solo al
microscopio elettronico o conmetodi chimici ha iniziato una nuova
fase dell'esplorazione aurifera
di Giancarlo Facca
Cercatori d'oro della California verso la fine del secolo
scorso. L'uomo inprimo piano usa il gold pan (la bateia), che è una
specie di scodella sva-sata: vi si mettono la sabbia o il quarzo
triturato e si colma d'acqua, me-scolando bene. Con un movimento
rotatorio o facendo oscillare lo stru-mento, si facilita la
sedimentazione dell'oro, che è più pesante, al fondodella scodella.
Poi, inclinando con cura lo strumento e facendolo oscilla.
re, si eliminano l'acqua e i granelli di roccia, si concentra e
si raccogliel'oro rimasto al fondo. In secondo piano, un pozzo
rudimentale e, a de-stra, il long tom: un canale di legno lungo da
2 a 4 metri e largo da 30 a 60centimetri, munito di traverse o di
scanalature. Il minerale è mosso lungoil piano inclinato da una
lenta corrente d'acqua e l'insieme viene rime-scolato di continuo.
L'oro viene trattenuto dalle scanalature del fondo.
Un dispositivo per la concentrazione dell'oro nei giacimenti
tipo pia-cer (giacimenti di età in genere recente, di natura
piuttosto semplice,che hanno un'origine alluvionale). Un canale
porta l'acqua, che muo-ve la grande ruota, da un livello più alto
del torrente. Un ingranaggiofa girare il primitivo agitatore della
vasca, nella quale un minatoregetta ciottoli e sabbia del
giacimento, provvedendo continuamente al
rimescolamento. Un secondo canale porta l'acqua necessaria
perasportare le parti più leggere della torbida, la quale viene a
sua voltaconcentrata nello sdrucciolo munito di scanalature
trasversali, che èpossibile vedere in primo piano. Il disegno,
realizzato da H. C.Smith, è tratto dal volume Geology of Northern
California, unapubblicazione curata dalla California Division of
Mines and Geology.
36
37
-
MOUNT DANABACINO
DELSAN JOAQUIN
MONOVALLEY
't
MOUNT WHITNEY
OWENSVALLEY
TONNELLATEMETRICHE
PAESE
SUDAFRICA
URSS
CANADA
703
325
54
USA 36,4
TOTALE PARZIALE 1118,4
ALTRI PAESI 426,6
TOTALE 1545,0
DICCO
SILT E DICCHI
DICCO
BATOLITE GRANITICO
1
ROCCIA INCASSANTE
GRANITO
I giacimenti d'oro sono correlati alle intrusioni granitiche
penetrate nei livelli relativamentesuperficiali della crosta
terrestre. Le dimensioni di un batolite granitico, cioè di una
grandemassa di magma, sono enormi: i batoliti si estendono su
migliaia, alcuni addirittura su milioni dichilometri quadrati. Il
batolite della Sierra Nevada, che è all'origine dei giacimenti del
MotherLode, è lungo circa 1000 chilometri da nord a sud e largo
circa 200 da ovest a est. Si è formatocon apporti di magma, che si
sono intrusi l'uno nell'altro, in fasi successive, durante circa
100milioni di anni, dal Giurassico superiore al Cretaceo superiore
(da 160 a 60 milioni di anni fa). Inuna fase geologica successiva,
l'erosione ha spianato parte della roccia incassante e parte
dellostesso batolite, ormai in superficie (si veda anche
l'illustrazione in alto nella pagina a fronte).
Nei primi anni della corsa all'oro in California, i piccoli
gruppi di minatori usavano utensili rudi-mentali: la bateia, la
pala, il piccone. Spesso scavavano pozzi e gallerie poco profondi:
è qui rappre-sentato un pozzo azionato a mano. Anche questo disegno
è tratto da Geology of Northern California.
ROCCE RIOLITICHE
secolo, però, fu scoperto in Germania unmetodo economico per
produrre il cianu-ro di sodio, che ora è generalmente usato.Anche
questo composto è molto velenosoe, come il cianuro di potassio,
rende solu-bili l'oro e l'argento. La chimica delle rea-zioni tra
il minerale e il cianuro è moltocomplessa, perché oltre all'oro e
all'ar-gento reagiscono altri elementi e compo-sti. Tenendo conto
soltanto della reazionecon l'oro, che trasforma il metallo nativoin
sale solubile, l'equazione chimica è:
VULCANO CON LA CAMERAMAGMATICA E IL CONDOTTOVULCANICO
4Au + 8NaCN + 0 2 + 2H204NaAu(CN) 2 + 4NaOH
La soluzione viene trattata con polveredi zinco, che fa
precipitare l'oro:
NaAu(CN) 2 + 2 NaCN + Zn + H20Na2Zn(CN) 4 + Au + H + NaOH.
Il minerale viene polverizzato e sele-zionato con macchine di
vario tipo; anchei processi meccanici, come quelli chimici,
vengono modificati continuamente, alfine di ottenere un alto
recupero del me-tallo, riducendo la mano d'opera; il trat-tamento
avviene senza soste.
To ro è molto diffuso in natura: l'acquaT 'oro del mare, per
esempio, ne contiene0,065 grammi per tonnellata (6 parti
permiliardo); poiché il volume dell'acqua deimari e degli oceani è
molto grande, anchela quantità totale dell'oro è enorme, ma
anessuno può venire in mente di estrarrel'oro dall'acqua
dell'oceano, per lo menonon con le tecniche attualmente in uso.Un
minerale d'oro, anche usando le tec-niche più recenti e tenendo
conto deglialti prezzi attuali, deve contenere in me-dia una decina
di parti per milione pertutto il giacimento e di 50-70 parti
permilione nelle zone più redditizie: questisono i dati per la
miniera di Carlin. Que-ste quantità segnano il limite inferiore
diun minerale d'oro, cioè di una roccia dallaquale l'oro può essere
estratto con profit-to. Il contrasto medio tra il contenuto
inmetallo di un giacimento marginale e laroccia non mineralizzata è
di 2500; peresempio, una normale roccia granitica haun contenuto
d'oro di 4 parti per miliar-do, mentre il limite inferiore di un
giaci-mento sfruttabile è un contenuto di metal-lo di 10 parti per
milione; il contrasto(cioè il rapporto tra giacimento e
roccianormale) è 10 parti per milione diviso 4parti per miliardo,
cioè 2500. In altreparole, la roccia di un giacimento sfrutta-bile
contiene in media 2500 volte più orodelle rocce non mineralizzate.
R. Kerriche B. Fryer hanno riportato recentementefattori di
concentrazione di circa 15 000in alcune miniere canadesi.
Si possono distinguere cinque tipi prin-cipali di giacimenti
auriferi (i nomi
dei tipi fanno riferimento in genere a unaminiera esemplare,
oppure alla prima incui è stato identificato quel tipo): il
tipoMother Lode (filoni di quarzo aurifero), iltipo Homestake Mine
(giacimenti di so-stituzione selettiva), il tipo Witwaters-rand
(oro in lamelle disperso in silice), iltipo piacer (giacimenti
alluvionali) e iltipo Carlin (oro in granuli o lamelle
sub-microscopici, invisibili).
Presenteremo qui una breve descrizio-ne di ciascun tipo di
giacimento, per avereuna visione d'insieme dei vari tipi di
mi-niere d'oro. Per evitare ambiguità, è op-portuno però chiarire
il significato di al-cuni termini. Prima di tutto, che cosa
siintende con il sostantivo «minerale». Isignificati possibili sono
due: il primo in-dica un elemento o un composto chimicodi
composizione definita, normalmentecon una sua tipica forma
cristallina. Peresempio, la pirite è un solfuro di ferro(FeS 2 ),
di colore metallico brillante, gial-lo sul tipo dell'ottone;
cristallizza in cubi,talvolta di notevoli dimensioni. La pirite
èdetta anche «l'oro degli sciocchi», perchégli inesperti la
confondono spesso con l'o-ro, a causa del suo colore. Del resto,
spes-so la pirite è associata all'oro.
In un secondo senso, la stessa parola èusata per indicare la
roccia, quasi sempre
eterogenea, che viene sfruttata in un gia-cimento minerario. I
francesi usano dueparole distinte: minerai nel primo signifi-cato,
minerai nel secondo. In italiano, siusa il termine «giacimento
minerario»,che indica l'insieme dei minerali dai qualiè possibile
estrarre con profitto una so-stanza utile. Il termine è quindi
legato nonsoltanto alla natura del minerale, ma an-che alla
quantità, al costo di estrazione ealle condizioni di mercato del
mineraleche si sfrutta.
Per quel che riguarda la forma in cuil'oro si presenta in un
giacimento, adotte-rò qui questi termini: «oro visibile»,quando
l'oro si presenta disseminato nel-la roccia sotto forma di pepite,
pagliuzze ogranuli visibili a occhio nudo: «oro fine»,quando l'oro
può essere visto con unalente o sotto il microscopio, cioè si
pre-senta in granuli o lamelle di dimensionimaggiori di due
micrometri; «oro invisibi-le», quando i corpuscoli d'oro
hannodimensioni inferiori a due micrometri epossono essere studiati
soltanto usando ilmicroscopio elettronico e, naturalmente,con le
indagini chimiche.
T a Sierra Nevada della California è costi-tuita da una serie di
plutoni granitici,
che si sono intrusi in rocce metamorfichepiù antiche nell'arco
di un lungo periododi tempo. Le più antiche intrusioni dellediverse
masse di rocce fuse o semiliquidesono state datate a circa 200
milioni dianni fa, e quindi appartengono al Triassi-co; le più
recenti sono datate a 80-90milioni di anni fa, cioè al
Cretaceo.
La Sierra Nevada è una grande catenamontuosa tra la California e
il Nevada,larga da 80 a 130 chilometri e lunga circa650. Culmina al
Mount Whitney (4650metri) che fa parte di uno spettacolarepanorama
montuoso, con cime oltre i4000 metri. Nella sua parte
settentriona-le, il batolite è fiancheggiato a ovest dauna fascia
metamorfica molto deformata,di età paleozoica e mesozoica. Il
MotherLode (che significa «filone madre») at-traversa il cuore di
questa fascia.
L'oro è contenuto in filoni di quarzo edè generalmente il solo
metallo che abbiatenori economici, ma è accompagnato dapiccole
quantità d'argento. I filoni diquarzo aurifero sono allineati in
manieradiscontinua su una lunghezza di quasi 200chilometri, mentre
le singole vene posso-no raggiungere una lunghezza di
qualchechilometro e una larghezza di qualchemetro; i filoni sono in
massima parte ver-ticali e sono stati lavorati in profonditàfino a
1500 metri.
Durante le ultime fasi della complessa elunga attività magmatica
che ha originatoil grande batolite, i fluidi idrotermali mi-grarono
verso la superficie lungo le fagliee le altre fessure della roccia
e raffred-dandosi depositarono il quarzo e variealtre specie
minerali, tra le quali anchel'oro e l'argento. Le vene e i filoni
diquarzo sono molto numerosi, ma soltantouna piccola parte di essi
contiene oro inquantità economica, con tenori superioria 20 grammi
per tonnellata.
Quasi tutte le miniere del Mother
Lode sono abbandonate da decenni, mail numero di quelle che
furono attive nelpassato è molto alto: molto spesso si tro-vano qua
e là nelle montagne cunicoli,pozzi, o semplici scavi; le gallerie
hannoperso la loro armatura di legno. Migliaiadi chilometri di
gallerie formano un intri-co sotterraneo e raggiungono
talvoltaprofondità superiori ai mille metri, comeper esempio la
Kennedy Mine (ora parconazionale), che penetrava fino a 1500metri e
aveva una rete di gallerie lunga200 chilometri.
T a Homestake Mine, nello stato ameri-cano del South Dakota, è
stata sco-
perta nel 1877 e venne acquistata e mes-sa in produzione da
George Hearst, ilcelebre magnate della prima
ferroviatranscontinentale americana. Modestidepositi auriferi tipo
piacer erano già sta-ti scoperti e sfruttati precedentemente acirca
90 chilometri dalla miniera diHomestake. L'oro veniva separato
dalminerale per amalgama con il mercurio,processo con il quale si
ricuperava sol-tanto una parte dell'oro; in seguito, siandò
sviluppando il processo al cianuro,con il quale oggi si estrae
normalmente il97 per cento dell'oro. Insieme all'oro siproduce
anche l'argento, che ammontain peso a circa un quinto dell'oro.
La formazione più produttiva è statachiamata formazione di
Homestake: unoscisto sideroplesitico-quarzitico (la side-roplesite
è un carbonato di ferro e di
ALABAMAHILLS OWENS
VALLEYti
\ il li\ i
magnesio di formula Fe CO 3 Mg CO 3 ). Loscisto è una roccia
metamorfica che si di-vide facilmente in lastre sottili, come
nelleardesie, che sono una forma differente discisti silicei. La
formazione di Home-stake, che è stata alterata dall'azione
idro-termale, è del Precambriano ed è stataintrusa da anfiboliti
(rocce a scarso con-tenuto di silice) alla fine del Precambria-no
(cioè oltre 570 milioni di anni fa) e darocce ricche in silice di
composizione gra-nitica e sienitica del Terziario, circa mez-zo
miliardo di anni più tardi.
Abbiamo visto che le zone mineralizza-te si trovano specialmente
nella forma-zione di Homestake, che è uno scisto asideroplesite e
quarzo. Le specie minerali
La tabella riporta le stime, per l'anno 1980.della produzione di
oro in tutto il mondo.
SAN JOAQUINVALLEY
t /
Il blocco granitico della Sierra Nevada. Il batolite si allunga
da sud a nord; ha pendenzerelativamente dolci verso la Great Valley
della California a ovest. A est precipita per faglia inuna profonda
fossa, il graben limitato dalla Sierra ValleN e dalla O» ens
Valley. Il graben ècostellato da bellissimi laghi. tra i quali il
più esteso, e per molti il più bello, è il lago Tahoe.Verso est il
graben è limitato da un'altra catena montuosa parallela, meno
elevata, ma con moltecime al di sopra dei 3000 metri. Le cime più
alte della Sierra Nevada superano i 4000 metri.
38
39
-
N
NEVADA
SACRAMENTO
BAKERSFIELD•
119°120° 118°
TRIASSICOGIURASSICOCRETACEO
80-90
100-120
130-150
160-180
195-210
Geologia della Sierra Nevada, in California, da Geology of
Northern California. Le diversecolorazioni indicano l'età delle
rocce in milioni di anni prima del presente, precisata nella
legenda.
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OP
ZONE AURIFERE
DISTRETTI CON MINIERETIPO MOTHER LODE
DISTRETTI CON MINIEREo TIPO PLACER
FASCIA DELLAMOTHER LODE
RICH BA
dello scisto sono state sostituite da quar-zo, clorite e
arsenopirite per l'azione idro-termale connessa alle intrusioni di
mag-ma ; nella aree più mineralizzate, lo scistoè stato
completamente trasformato in unaroccia densa di colore verde scuro
o nero,costituita essenzialmente da clorite o dabiotite (una mica)
ricristallizzata; l'arse-nopirite è disseminata nella roccia inmodo
non uniforme.
Questo primo stadio di sostituzione deiminerali e i due
successivi sono caratteriz-zati dal fatto che i nuovi minerali
nonhanno riempito fessure o fratture preesi-stenti, nelle quali i
fluidi idrotermali pos-sono depositare le sostanze in soluzione.Le
vene di alterazione sono dovute alrimpiazzamento delle specie
minerali esi-stenti prima delle intrusioni magmatiche;ripetiamo che
queste vene non sonoriempimenti di spazi aperti, sebbene sitrovino
in zone di dilatazione delle rocce.
Il quarto e ultimo stadio di mineralizza-zione è connesso alle
intrusioni magmati-che di età terziaria che hanno mineraliz-zato
specialmente la formazione Dead-wood, del Paleozoico più
antico.
Ognuno di questi processi geochimicipuò aver messo in posto
l'oro nelle zo-ne adatte.
Riassumendo, la miniera di Homestakeha due formazioni aurifere
principali: laformazione Homestake e la formazioneDeadwood. La
prima è costituita da roccesedimentarie metamorfiche del
Precam-briano, datate 2,5 miliardi di anni fa. Essasi è
mineralizzata nel Cambriano, il pe-riodo più antico del Paleozoico,
per sosti-tuzione selettiva.
La formazione Deadwood è del Cam-briano ed è stata
mineralizzata, anch'essaper sostituzione selettiva dei
minerali,dall'attività idrotermale connessa a intru-sioni
magmatiche del Terziario: le duemineralizzazioni sono separate nel
tempoda circa 500 milioni di anni!
Nella miniera di Homestake, l'oro èvisibile a occhio nudo
soltanto in casieccezionali; come norma, le particelled'oro si
vedono bene al microscopio; igeologi di lingua inglese parlano in
que-sto caso di fine gold, che si può tradurrein italiano con «oro
microscopico». Il let-tore si domanderà come mai la minierasia
stata scoperta da quei rozzi cercatori,che certamente non andavano
sul terre-no con il microscopio. La risposta è sem-plice: il
minerale veniva trattato conmercurio per ottenere l'amalgama d'oroe
mercurio. L'amalgama veniva riscalda-to in apposite storte, dove il
mercuriovolatilizzava, per essere poi ricuperatosotto forma liquida
per raffreddamento.Nell'antichità, l'amalgama veniva filtratoin una
sacca di pelle di camoscio, sepa-rando così i due metalli.
Le formazioni aurifere della miniera diHomestake contengono
circa 100 partiper milione d'oro.
Nel tipo Witwatersrand, il minerale ècostituito da un
conglomerato di
ciottoli di quarzo, ognuno dei quali ha undiametro di qualche
centimetro. Questiciottoli sono saldati insieme da un cemen-
to siliceo. L'oro è mescolato a pirite ed èdisperso nel cemento
siliceo. Le lamelled'oro sono molto piccole: hanno appenaqualche
micrometro di lunghezza e quindisono invisibili a occhio nudo. Per
fare unesempio, hanno dimensioni dell'ordine diquelle dei batteri e
quindi, come i batteri.sono visibili al microscopio normale, il
cuilimite di visibilità è di due micrometri.
Il giacimento principale è quello diWitwatersrand. I tenori medi
sono bassi(da 7 a 12 parti per milione), ma aumen-tano
considerevolmente in un conglome-rato a ciottoli più grossi, il
Main Reef. Inrealtà non si tratta di reef nel significatoproprio
del termine, che si usa per indica-re la scogliera corallina: il
vocabolo vieneusato nel Witwatersrand per i conglome-rati auriferi.
perché questi, estremamenteduri, sono stati erosi dagli agenti
atmosfe-rici molto meno degli strati che li accom-pagnano. e quindi
sporgono al di sopradel terreno circostante. I
conglomeratigrossolani comprendono molti strati,ognuno dello
spessore di parecchi metri(pay streak). Il reef di Witwatersrand
siallunga per 180 chilometri; altri reef sitrovano nel Transvaal e
nell'Orange.
L'origine del giacimento è oscura. In unprimo tempo, si è
pensato che si trattassedi un piacer fossile, e si avevano
buoniargomenti a favore di questa ipotesi. In-fatti, il
conglomerato aurifero è chiara-mente un deposito alluvionale ;
inoltre, laserie stratigrafica si mantiene costanteanche su lunghe
distanze, indipendente-mente dai filoni di diabase o da faglie
chel'attraversano. D'altra parte, l'oro si trovaentro i cristalli
di pirite, o sulla loro super-ficie; per di più, è associato a
molti altriminerali, come pirrotite, cobaltite e mi-che,
generalmente di altra origine. Inol-tre, l'oro penetra talvolta
anche nelleminutissime fessure dei ciottoli del con-glomerato. Si
pensa ora che Witwaters-rand sia un antico giacimento d'oro
allu-vionale, che in un'epoca geologica piùrecente subì l'azione di
soluzioni idroter-mali. In altre parole, i conglomerati sa-rebbero
stati mineralizzati una prima vol-ta nel Paleozoico e una seconda
volta nelTerziario, durante i periodi di raffredda-mento di due
diverse intrusioni graniti-che. Secondo l'espressione di Raguin,
«ilgiacimento è un piacer metamorfizzatonel corso dei tempi».
I giacimenti del Rand sono sfruttati conmacchinari e tecniche
molto moderni.Varie centinaia di migliaia di lavoratorinegri
lavorano nel sottosuolo (fino a 2500metri di profondità) e in
superficie. Fino ache il prezzo dell'oro è stato fermo a 35dollari
all'oncia, le miniere erano redditi-zie soltanto perché le paghe
dei minatorierano basse; oggi, con il prezzo oscillanteintorno ai
300 dollari l'oncia troy (circa10 dollari al grammo). l'Unione
Sudafri-cana. che è il maggior produttore d'orodel mondo, ha
entrate molto cospicue.
T giacimenti tipo piacer sono molto-i- comuni; in linea
generale, la quantitàd'oro di una singola area non è grande,anche
se la produzione complessiva puòraggiungere cifre degne di nota.
Tanto
Zone aurifere della Sierra Nevada. Nell'area occidentale della
fascia aurifera venne scopertoper caso il primo giacimento da
alcuni operai che scavavano un canale di alimentazione perun mulino
ad acqua. Cominciò così, nel 1848, la corsa all'oro della
California. Per circa tren-t'anni si ottennero produzioni ingenti,
poi. a poco a poco, i giacimenti redditizi si esaurirono ela
ricerca dell'oro si spostò quasi completamente in altri stati. Ora
l'esplorazione ha assuntouna forma diversa: nel Nevada e in
California si sono scoperte diverse miniere di oro invisibile.Il
singolo gruppetto di pochi uomini ha ceduto il passo alle grandi
compagnie minerarie, cheimpiegano ingenti capitali
nell'esplorazione e nello sfruttamento meccanico delle miniere.
40
41
-
0 CHILOMETRI
Struttura delle rocce precambriane nella zona della miniera di
Homestake. La formazioneHomestake è indicata in colore. Le altre
formazioni sono indicate dalle sigle: Poorman, PMF;Ellison, EF;
Northwestern, NWF; Flagrock, FRF; Grizzly, GF. I grandi ammassi
intrusivi delTerziario sono in grigio scuro. I grandi ammassi
anfibolitici sono in grigio chiaro. Le faglie sonoindicate da linee
tratteggiate. Non sono indicati invece gli strati del Cambriano, i
piccoli corpiintrusivi del Terziario, i piccoli corpi anfibolitici
e i conglomerati del Terziario. La colonnastratigrafica è formata
dall'alto, come segue: conglomerati terziari, quaternari e recenti
(almeno30 metri); discordanza; rocce intrusive terziarie;
formazione Deadwood del Cambriano (100-160metri); discordanza;
rocce intrusive precambriane; rocce sedimentarie precambriane:
formazioniGrizzly (1000 metri o più), Flagrock (1500 metri);
discordanza; Northwestern (1300 metri),Ellison (1000-1500 metri),
Homestake (70-100 metri), Poorman (700 metri o più).
L'illustrazio-ne è rielaborata a partire da un originale di A. L.
Slaughter della Homestake Mining Company.
BENHAH
OOD BEABU
RAGGED TOPMOUNTAIN
BALDMOUNTAIN
FOURCO NERS
CH EC OSSING
BEAR .MOUNTAIN A
HILL CITYROCKERVILLE
YSTONE
HAYWARD
ERMO
MTRUSHMORE
WYOMING
SPEARFISH
ASTLE
SOUTHDAKOTA
0 5 10 15 20
CHILOMETRI
GRANITO DIHARNEY PEAK
-7 ROCCE METAMORFICI-IE,
IN PREVALENZA DIORIGINESEDIMENTARIA
GRANITO DILITTLE ELK
CONTATTOGEOLOGICO
per citare un esempio, i placer dell'Ore-gon hanno contribuito
alla produzionetotale dello stato per più della metà.
L'origine di questi depositi è semplice:le acque dei torrenti e
dei fiumi che attra-versano un'area tipo Mother Lode (oqualsiasi
altra area dove il minerale auri-fero affiora in superficie)
erodono il mi-nerale e lo trasportano a valle. In moltipunti
l'acqua rallenta la sua corsa verso ilpiano e deposita i sedimenti
che ha tra-sportato a valle: ciottoli, sabbie e argilla.L'oro, che
è più pesante (peso specifico di19,33, mentre il peso specifico del
quarzoe del granito è di circa 2,3 -3,5), deposita
per primo, e si forma così un giacimentosecondario. In linea
generale, quindi, iplacer sono di età recente, perché altri-menti
sarebbero stati erosi. In certi casi,però, il placer originario è
stato protettodall'erosione da altre rocce, che si sonodepositate
al di sopra dei ciottoli o dellesabbie del giacimento fluviale.
Tanto perdare un esempio di questo tipo di giaci-menti «salvati
dalle acque», citiamo an-cora le pendici occidentali della
SierraNevada: più in alto nella Sierra, vi è lalunga fascia del
Mother Lode, che affio-rava già nel periodo Terziario e venivaerosa
dai numerosi torrenti che scorreva-
no a ovest, verso il mare che allora occu-pava la Great Valley
della California.Durante l'Eocene (circa 50 milioni di annifa),
grandi eruzioni vulcaniche copersero dilava una vasta regione; gli
antichi fiumicambiarono il loro corso e i sedimenti flu-viali non
subirono più l'erosione, che ripre-se soltanto in un tempo prossimo
al nostro.Dove i torrenti sono riusciti a incidere unavalle,
erodendo la lava, i vecchi ciottoliauriferi rividero la luce, dopo
tanti milionidi anni. Questi giacimenti vennero lavoraticon nuove
tecniche. I minatori disgregava-no il conglomerato di ciottoli e le
altre roccecon potenti getti d'acqua, che veniva inca-nalata in
manufatti, talvolta molto grandi,atti a separare l'oro. Più comuni
di questipiacer fossili sono quelli recenti, formatisidurante
l'attuale ciclo erosivo.
Molti dei fiumi che erodono i massiccigranitici trasportano
piccole quantità d'o-ro. In Italia, sono aurifere le sabbie dimolti
fiumi piemontesi, specialmentequelli che scendono dalla catena del
Mon-te Rosa. Sono invece filoniani (del tipoMother Lode) i
giacimenti delle minieredi Pestarena, presso Macugnaga, e
diFeuillaz in Val d'Aosta. Queste miniere,di modestissima
importanza, sono stateabbandonate molti anni fa. Ricordiamociperò
che i fenici e gli antichi greci conside-ravano l'Italia una
regione aurifera altempo di Omero (700-800 anni a.C.).Plinio, poi,
riporta che nel primo secolod.C. era proibito impiegare nel
Vercellesepiù di 5000 uomini nel lavaggio delle sab-bie
aurifere.
a miniera di Carlin, nello stato del Ne-vada, fu la prima
miniera sfruttante
un giacimento aurifero contenente sol-tanto oro invisibile. Nel
distretto auriferodi Lynn, al quale appartiene Carlin, l'orofu
scoperto per la prima volta nel 1907. Inseguito, per molti anni, si
ebbe una pro-duzione sporadica da numerosi piccoligiacimenti tipo
placer e da scisti silicei delPaleozoico (formazione Vinini
dell'Or-doviciano). Il minerale aurifero venivascavato in
superficie o a profondità mode-sta, con scarso successo. L'oro era
visibilee quindi facilmente recuperabile anchecon la bateia. I
lavori successivi dimostra-rono che anche a piccola profondità
nonesiste oro invisibile. Nel 1960 venne pub-blicato un rapporto di
un geologo dell'USGeological Survey, R. J. Roberts, chedescriveva
gli allineamenti di rocce osser-vabili nel distretto di Lynn. La
compagniamineraria Newmont prese nota del rap-porto é già l'anno
seguente mandò i suoigeologi a rilevare la zona. Questo lavorodi
terreno portò all'individuazione di unazona ritenuta favorevole. I
diritti minerariappartenevano a un vecchio minatore,che per anni
aveva cercato l'oro con imetodi tradizionali, ma non era mai
riu-scito a vedere «colori», cioè, nel gergominerario, non aveva
mai potuto vedereal fondo della sua bateia la minima pa-gliuzza del
metallo in quell'area. Egli fuben contento di vendere i suoi
diritti perduemila dollari a «un tizio di passaggio»,che era,
naturalmente, un agente dellaNewmont.
I lavori di esplorazione procedetterovelocemente: la Newmont
perforò ungrande numero di pozzi carotati: già ilterzo pozzo
mostrava all'analisi l'oro invi-sibile con tenori industriali a
piccola pro-fondità. In totale furono perforati, carota-ti e
analizzati complessivamente circa200 000 metri di roccia. I pozzi
dimostra-rono che lo strato mineralizzato avevauno spessore
variabile da qualche metro atrenta metri. La profondità del
giacimen-to si aggirava sui 130 metri con un volumecomplessivo di
11 milioni di tonnellate econ un tenore medio di 0,32 once troy
pertonnellata, il che equivale nel sistemametrico a 10 parti per
milione. Poichénell'industria mineraria e nel commerciodell'oro si
continua a usare il sistema in-glese di misure, diamo i valori
equivalentinel sistema metrico. Una oncia troy (danon confondere
con l'oncia avoirdupois)corrisponde a 31,1 grammi. Una tonnel-
, lata avoirdupois equivale a 1016 chilo-grammi. Quindi 0,32
once troy -per ton-nellata sono 9,95 grammi d'oro per1 016 000
grammi, cioè, arrotondando,10 grammi d'oro ogni milione di
grammi(una tonnellata) di minerale, quindi circa10 parti per
milione. In conseguenza, laprima valutazione della quantità
totaled'oro indicava la cifra di 3,52 milioni dionce troy, cioè,
arrotondando, 110 ton-nellate metriche di metallo. Al
prezzod'allora (35 dollari all'oncia, cioè 1,10dollari al grammo),
il valore complessivodell'oro era dunque stimato a 120 milionidi
dollari.
La Newmont decise di esplorare lazona di Carlin nel 1961; appena
quattroanni dopo, nel maggio 1965, la prima ca-rica d'oro della
fornace di fusione versavaun ruscello rutilante d'oro puro.
Per giungere a questo risultato, lacompagnia aveva speso dieci
milioni didollari; ma già alla fine del primo annodi operazioni
regolari Robert Fulton,che aveva diretto la difficile e
complessarealizzazione, comunicò che la produ-zione dell'anno
ammontava a sette mi-lioni di dollari.
A cinque anni dall'inizio. Carlin lavo-rava 2500 tonnellate di
minerale al giornoe ricavava annualmente una quantità d'o-ro che,
al prezzo attuale oscillante attornoai 300 dollari l'oncia,
corrisponde a circa90 milioni di dollari.
La scoperta dell'oro invisibile a Carlinindusse altre compagnie
a intraprenderel'esplorazione sistematica di una vastazona lungo lo
stesso allineamento geolo-gico. Furono così scoperte le miniere
diGold Acres, Cortez, Bootstrap e Get-chell, tutte nelle Roberts
Mountains,come Carlin. L'esplorazione continua nelNevada e in altri
stati americani. Le com-pagnie tengono naturalmente segreti
irisultati, ma talvolta filtra qualche notizianon ufficiale. Si
dice che una compagniaabbia individuato nel Nevada un giaci-mento
dieci volte più importante del gia-cimento di Carlin. Inoltre, la
Homestakeha comunicato ufficialmente la scopertadi un giacimento in
California, a una di-stanza di circa cento chilometri a nord diSan
Francisco.
Abiamo già parlato dell'abbondanzadell'oro in natura, ma a
questo punto
della discussione è utile fornire qualchecifra supplementare. In
media, le roccedella crosta terrestre contengono 0,004parti per
milione di oro; le differenze traquesta cifra media e quella dei
vari tipi dirocce (naturalmente senza considerare igiacimenti
sfruttabili) sorprendono per laloro piccola entità: 0,005 parti per
milio-ne per le rocce ultramafiche e i calcari;0,004 per i basalti,
le granodioriti, i grani-ti e le argille; le acque dei fiumi
contengo-no soltanto 0,002 parti per milione di oro,cioè la metà
della media della crosta ter-restre.
Il problema geochimico dell'origine deigiacimenti auriferi
consiste quindi nel-
ROCCE IGNEEINTRUSIVE DI ETÀTERZIARIA
ROCCESEDIMENTARIEDEL PALEOZOICO,DEL MESOZOICO EDEL TERZIARIO
l'individuare i processi naturali atti a tra-sportare e a
concentrare l'oro, da rocceche ne contengono quantità
insufficienti,ad altri ambienti geologici.
Nei giacimenti secondari tipo placer ilproblema è semplice, come
si è visto, per-ché si parte da rocce già ricche in oro; isemplici
processi dell'erosione e dellaconcentrazione per gravità, dovuti
all'a-zione delle acque superficiali, spieganol'origine di questo
tipo di giacimenti.
Per i giacimenti primari, le cose sonomolto più complicate; la
comprensione dialcuni processi geologici e geochimici le-gati alla
formazione dei giacimenti aurife-ri è dovuta a ricerche iniziate e
perseguitedurante gli ultimi 25 anni; questo intensolavoro
scientifico ha portato a nuove teo-
• CIMA DI MONTE
STRADA
La miniera di Homestake fa parte dell'importante distretto
minerario dei Black Hills; si ritieneche nel distretto, di cui è
data qui la struttura geologica, si possano trovare nuovi
giacimenti.
42
43
-
Nella miniera di Homestake, la roccia veniva perforata a mano
fino al 1900; attualmente si usano120 milioni di chilowattora per
anno per azionare le innumerevoli macchine della miniera.
Nellafotografia, è visibile una trivella ad aria compressa. Nel
foro ottenuto, si fa poi brillare l'esplosivo.
Le pareti delle gallerie nella miniera di Homestake sono
rinforzate, ma l'armatura di legno ha deipassaggi per l'acqua che
penetra nel terreno. Essa viene quindi sollevata fino alla
superficie.
Il lavoro della miniera richiede un continuo rifornimento di
aria fresca anche nei livelli più pro-fondi. Inoltre, occorre
pompare fino alla superficie le grandi quantità di acqua che
percolano at-traverso la roccia. Si vedono in fotografia
installazioni di pompaggio della miniera di Homestake.
Una gabbia degli ascensori che trasportano uomini e minerali a
Homestake. Le quattro fotografiedi queste pagine sono riprodotte
per gentile concessione della Homestake Mining Company.
rie sulle intrusioni magmatiche, sul tra-sporto e la
concentrazione dei minerali esoprattutto sui movimenti e le
caratteri-stiche geochimiche delle soluzioni acquo-se calde.
Malgrado tanti progressi, moltidubbi e molti punti oscuri offuscano
an-
cora la visione d'insieme; come conse-guenza, il progresso nei
metodi di esplo-razione non è ancora neanche lontana-mente
paragonabile a quello raggiuntonella ricerca del petrolio, che è
alla vettadella sofisticazione scientifica e tecnica;
anche altri settori minerari sono ben piùavanzati, come
dimostrano molte scoper-te spettacolari di nuovi giganteschi
giaci-menti di altri metalli. Bisogna però ag-giungere subito che
la scoperta e lo svi-luppo industriale dei giacimenti d'oro
in-visibile ha trasformato quest'industria inmodo profondo.
L'esplorazione aurifera non è più li-mitata al colpo di fortuna
del ricercatoreprimitivo, talvolta un po' aiutato dall'in-tuizione
dei geologi. La scoperta di Car-lin ha iniziato una nuova fase:
l'esplora-zione con metodi scientifici, al di là delpotere dei
sensi.
I fatti principali che conosciamo sonogià stati esposti in parte
nelle pagine pre-cedenti; cercherò ora di riassumerli inmodo più
sistematico, anche se lo spaziomi obbliga ad accennare soltanto in
modomolto sommario ad alcune importantiricerche teoriche di
geochimica, in parti-colare a quella di Helgeson e dei suoiallievi,
che lavorano all'Università dellaCalifornia a Berkeley.
Cominciamo dalle più ovvie osserva-zioni geologiche, già intuite
o conosciuteda molto tempo.
T giacimenti auriferi possono trovarsi in-11- ogni tipo di
roccia, come già apparedalla descrizione precedente dei tipi
digiacimenti. Si conoscono giacimenti in-cassati in rocce
plutoniche, altri entrorocce vulcaniche, o sedimentarie, o
me-tamorfiche, appartenenti a età diversis-sime. L'età e la
petrologia delle rocce in-cassanti sono di interesse locale, ma
nonci possono dire molto sull'origine deigiacimenti.
Ciò che sappiamo di sicuro è che l'oroproviene in ultima analisi
da rocce mag-matiche. Infatti, essendo un elementopesante, ben
difficilmente poteva far par-te della crosta terrestre durante i
primistadi della sua formazione. L'oro dovevaessere più abbondante
nel mantello, cioèla parte della Terra che sta tra il suo
densonucleo di ferro e la crosta, dalla quale èseparato dalla
discontinuità sismica diMohorovièiè. Il mantello è composto
damateriali simili a quelli delle meteoritiferrose e quindi la sua
composizione èeterogenea. Fino a circa trent'anni fa, leconoscenze
sul mantello erano moltoscarse: si credeva allora che la sua
compo-sizione fosse uniforme e omogenea e chela sua partecipazione
ai grandi processigeologici della crosta fosse trascurabile:
ilmantello era considerato inerte e pocointeressante. Ma gli studi
recenti hannofatto piazza pulita di quelle vedute. I pro-gressi
relativi agli strumenti e ai metodigeofisici, lo studio geologico
sistematicodegli oceani e la nuova visione dell'asset-to generale
dei continenti, progressi chetutti insieme hanno portato alla
rivolu-zione scientifica della tettonica a zolle,hanno rivelato che
il mantello è eteroge-neo e che si muove, lentamente, ma
con-tinuamente. Il mantello forma nuova cro-sta terrestre nelle
grandi rughe da cuisgorga la lava nel fondo degli oceani,mentre
riassorbe al margine dei continen-ti pezzi della «vecchia» crosta,
trasportati
al di sotto della discontinuità di Mohoro-vièiè. I grandi fatti
geologici a scala plane-taria, come il vagabondare delle zolle
con-tinentali, i movimenti delle rocce fusenella crosta terrestre e
l'incessante for-mazione e distruzione delle montagnesono dovuti in
ultima analisi all'attivitàdel mantello.
Il fenomeno geologico che spiega lamigrazione degli elementi
pesanti dalmantello alla crosta terrestre è indicatodal termine
generale «attività ignea», chedesigna tutti i processi inerenti
alla fusio-ne delle rocce, cioè la trasformazione daroccia a magma.
L'attività ignea determi-na due specie di processi: il
vulcanismo,che consiste nell'eruzione in superficie dimagma, e il
plutonismo. cioè l'intrusionedi magma profondo nelle rocce
sovrastan-ti, dove si raffredda e si solidifica. Lacomposizione
chimica delle rocce deriva-te dal raffreddarsi delle lave
vulcaniche equella delle rocce plutoniche raffreddate-si in
profondità è molto simile, mentremolto diverso è il loro aspetto;
il magmache le origina è costituito da silicati fusi,nei quali la
silice ha in generale valoricompresi tra il 45 e il 70 per cento in
peso.I magmi e le rocce che ne derivano sidicono «acidi» quando
hanno un alto con-tenuto di silice e «basici» quando il con-tenuto
in silice è basso. Una classificazio-ne molto semplificata delle
rocce igneecomprende tre tipi principali di magma edi rocce
vulcaniche e plutoniche che nederivano: «magma acidi» (per esempio
lerocce granitoidi e i graniti nella serie in-trusiva, rocce
riolitiche in quelle effusi-ve); «magma intermedi», con contenutoin
silice attorno al 60 per cento, dai qualiderivano per esempio le
andesiti e le daci-ti nella serie effusiva, le dioriti e le
sienitiin quella intrusiva; «magma basici» (silice45-60 per cento
circa) da cui derivano lerocce effusive basaltiche e le rocce
intru-sive ultrafemiche, le peridotiti e i gabbri.
Le rocce plutoniche provenienti dalmantello hanno trasportato
l'oro nellacrosta terrestre e devono quindi essereconsiderate
l'origine prima e lontana deigiacimenti auriferi. L'oro è diffuso
nelmagma; esso deve uscirne per essere con-centrato e questo
avviene per azione dellesoluzioni acquose calde. Poiché la
quanti-tà media dell'oro è circa la stessa tantonelle rocce
magmatiche quanto in quellesedimentarie, i giacimenti possono
esseredovuti alla concentrazione dell'oro con-tenuto in qualsiasi
tipo di roccia, anche intenori inferiori alla media (4 parti
permiliardo). Nei giacimenti idrotermali l'o-ro non è mobilizzato
dall'acqua, ma dasoluzioni acquose calde. E poiché il con-tenuto in
acqua del magma è molto basso,attorno al 5 per cento, le rocce fuse
ten-dono ad assorbire l'acqua piuttosto che alasciarla sfuggire
verso le rocce incassanti.Ciò è stato definitivamente provato
negliultimi 25 anni mediante lo studio degliisotopi dell'idrogeno e
dell'ossigeno e pervia sperimentale ed è ormai un puntofermo della
geochimica. Ma queste solu-zioni devono essere calde e per questo
siparla di fenomeni idrotermali, usandouna parola composta dal
greco.
T a temperatura dell'acqua circolante nel-' le rocce è dunque il
fattore più impor-tante nell'origine dei giacimenti auriferi
eargentiferi, come di altri, specialmente disolfuri (rame, piombo,
zinco, uranio, fer-ro ecc.). Perché calde? La risposta a que-
sta domanda, formulata in termini cosìgenerali, è molto
complicata; ma, perquanto ci interessa, è sufficiente esporrealcuni
fatti generali ormai ben noti, alme-no nelle linee generali e in
modo semi-quantitativo.
44
45
-
v vv v v
v v vv v i
v v
v v
v vv v v
v vv v
-f- +
+ -h+ +
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
ARBONIFERO
LACK REEF
ORFIDI
QUARZITI
ELSBURG REEF
QUARZITI
KIMBERLEYREEF
QUARZITI
BIRD REEF
QUARZITI
MAIN REEF
ARENARIEROSSE
QUARZITI
BASAMENTOGRANITICO
PALEOZOICO PALEOZOICOSILICEO DI TRANSIZIONE
PALEOZOICO CONROCCE CARBONATICHE
N
MINIERADI GETCHELL
ELKO•
FINESTRA_DI BOOTS1AP
MINIER' DI CARLIN
(-s) INESTRA"\./ IF;II CARLIN
•
GOLCOND
•
CARLIN
•
•
FIN ETRADI PINYON
FINESTRA DIGOLE ACRES
FINESTRA DICORTEZ
,_1) FINESTRAJ. D.
FINESTRAELLE
ROBERTSMOUNTAINS
Oo
oo
o
o3
o2
O CHILOMETRI 30
La miniera di Carlin e le altre miniere vicine. Le «finestre» di
Paleozoico carbonatico sonoindicate dalle zone in colore. La figura
è stata rielaborata da un lavoro di D. M. Hansen e Kerr.
In generale, la temperatura della crostaterrestre cresce con la
profondità. Fino apoche decine di anni fa, si disponeva diben poche
misure utilizzabili della tempe-ratura in profondità, dove le
variazioniannue della temperatura del suolo nondisturbano più,
almeno nelle aree dove leacque superficiali si muovono molto
len-tamente. Oggi le cose sono cambiate, per-ché la quantità di
dati va aumentandorapidamente. Possiamo ormai utilizzaredecine di
migliaia di misure tanto del gra-diente di temperatura quanto del
flusso dicalore. Limitiamoci a parlare in modosommario del
gradiente: la media di tuttele misure indica un gradiente di 3
gradicentigradi per cento metri. Vi sono peròaree fredde, dove il
gradiente è minore epuò essere perfino negativo (e altre doveil
gradiente supera 1 grado centigrado permetro), almeno per alcune
centinaia dimetri di profondità. Il calore dei fluidiprodotti da
pozzi perforati nelle aree cal-de può essere ed è sfruttato per
produrreelettricità e per molti altri usi; questa spe-ciale
attività mineraria è l'oggetto dell'in-dustria geotermica, che ha
rivelato moltifatti importanti per la comprensione dellagenesi dei
giacimenti idrotermali.
Due sono le sorgenti principali che for-niscono calore alla
crosta terrestre. La piùimportante è la conduzione di calore
dalmantello di rocce sottostanti alla discon-tinuità di
Mohoroviéié, dove la tempera-tura è di circa 1000 gradi centigradi
a 200chilometri di profondità nelle zone cen-trali dei continenti e
a 900 chilometri nel-le corrispondenti zone degli oceani. Ilcalore
del mantello è fornito dall'attivitàradioattiva del mantello
superiore solidoe degli altri involucri dell'interno dellaTerra,
ivi compreso il nucleo, per il qualesi valuta una temperatura di
6000 gradicentigradi al centro della Terra.
Poiché le rocce del mantello superiorehanno una temperatura
vicina al punto difusione, una diminuzione della pressionepermette
il passaggio dallo stato solido aquello liquido, con la conseguente
mobi-lizzazione del magma verso gli strati supe-riori della crosta
terrestre. A loro volta, ifluidi contenuti in quest'ultima si
riscal-dano ulteriormente, aumentando così laloro capacità di
dissolvere le sostanze del-le rocce attraverso le quali circolano,
e nerisultano le soluzioni idrotermali. Queste,circolando nelle
rocce incassanti, finisco-no con il raffreddarsi; una parte delle
so-stanze disciolte si cristallizza e si deposita,generando
talvolta i giacimenti minerari,quando questi processi geochimici
avven-gono nell'ambiente geologico adatto: illoro volume è piccolo,
poiché anche i piùgrandi occupano meno di 4 chilometricubi. Come
abbiamo già visto, anche igiacimenti auriferi primari
appartengonoalla grande famiglia dei giacimenti idro-termali.
Serie stratigrafica del giacimento di Witwaters-rand, Sudafrica.
I reef sporgono dal terrenocircostante perché sono molto duri e
quindimeno soggetti all'erosione. Questi conglome-rati
costituiscono gli strati più mineralizzati.
L'oro è poco solubile e forma moltodifficilmente composti.
Spesso si trovaallo stato nativo o sotto forma di lega conaltri
metalli, specialmente l'argento. Èspesso associato a giacimenti di
altri mi-nerali, specialmente quelli di solfuri diferro e di rame,
sotto forma di oro nativo.Un'altra parte notevole di tutto
l'oroestratto è un sottoprodotto dei giacimentidi solfuri.
Malgrado quest'associazione dell'oroai giacimenti di solfuri,
l'oro non è statomai trovato in natura come solfuro, anchese i suoi
cristalli sono cresciuti insiemecon quelli di piriti e di altri
solfuri, chehanno sostituito i cristalli di quarzo nellesue vene.
In questo caso, l'oro e i solfuri sisono depositati dopo il quarzo;
ma in altrevene le tre specie minerali (oro, solfuri equarzo) si
sono cristallizzati nello stessotempo. Questi e altri fatti
dimostrano chel'oro è giunto al suo luogo di deposizionein
soluzioni acquose calde ed è precipitatoin particolare a seguito
del loro raffred-damento. In certi casi, però, e in modoparticolare
quando la roccia incassante èstata molto alterata, un aumento
dell'aci-dità delle soluzioni (cioè una diminuzionedel pH) può
essere un fattore altrettanto opiù importante.
Helgeson ha calcolato l'ordine di gran-dezza della massa
trasportata nella for-mazione di un giacimento d'oro di dimen-sioni
rispettabili. Come esempio, per pre-cipitare una vena di quarzo
alta 300 me-tri, lunga 300 e spessa 30 centimetri, con-siderando
che la soluzione idrotermale da300 gradi centigradi si raffreddi a
200gradi centigradi, occorrono 2,3 x 108tonnellate di soluzione.
Assumendo chela soluzione sia satura in oro, si deposita-no circa
4,3 tonnellate d'oro e 13 000tonnellate di pirite insieme al
quarzo.Assumendo inoltre un flusso di 280 metricubi al giorno,
basterebbero 2000 anniper formare il giacimento e la velocità
diflusso della soluzione nella vena sarebbedi 0,2 centimetri al
minuto.
Nelle soluzioni idrotermali, con tempe-rature da 200 a 300 gradi
centigradi, l'oroesiste sotto forma di complessi - princi-palmente
di oro e tellurio, come calave-rite (Au2Te4), silvanite
(Ag2Au2Te8),krennerite (AusTe 16) ecc. - e di colloidi,cioè
sospensioni di particelle molto picco-le, al di sotto di 2
micrometri, che possonoessere rivestite da una pellicola di
mate-riale organico.
Lo studio dei fenomeni geotermici hafatto progredire
notevolmente le nostreconoscenze su tutti i giacimenti
idroter-mali, compresi quelli d'oro. Alcuni depo-siti silicei o
travertinosi formatisi attornoalle sorgenti calde contengono oro in
con-centrazioni notevoli; a Steamboat Springs(Nevada) D. White ha
trovato 10 partiper milione di oro e 400 parti per milionedi
argento e A. Grange riporta 2 parti permilione di oro e 120 di
argento in undeposito della Nuova Zelanda. Weiss-berg, effettuando
un riassunto di tutti idati relativi alle zone termali della
NuovaZelanda, è giunto a conclusioni che siaccordano con i
raffinati studi teorici diHelgeson.
Cerchiamo ora di riassumere i fattiprincipali sulla genesi dei
giacimenti
d'oro invisibile. Il susseguirsi dei processiè schematizzato dal
seguente modellogeologico-geochimico, che appare chiaronelle grandi
linee, mentre comprendemolti punti poco noti nei particolari.
Una massa magmatica, presumibil-mente granitica, si intrude
nella crostaterrestre a una profondità di 8-15 chilo-metri. Le
rocce nelle quali si intrudevengono alterate e diventano più o
menoimpermeabili, sia per la deposizione diminerali (specialmente
silice) nelle fessu-re e fratture, sia per la trasformazionedelle
specie chimiche esistenti in altre.Contrariamente a ciò che si
pensava finoa poche decine di anni fa, il magma nonfornisce
soluzioni acquose alla rocciaincassante, ma avviene piuttosto il
con-trario: la roccia fusa assorbe fluidi dall'e-sterno.
Il magma però ha temperature di 500--800 gradi centigradi e
quindi riscalda laroccia circostante e i fluidi in essa conte-nuti.
Se la roccia è sufficientemente per-meabile, i fluidi caldi, che
sono meno den-si, si muovono verso l'alto o lateralmente,seguendo
le vie di maggiore permeabilità.Si forma così un sistema
convettivo, concorrenti che si muovono verso l'alto,compensate
dalla discesa di fluidi piùfreddi. Il processo convettivo
continuafino a che il magma fornisce calore inquantità sufficiente.
I fluidi continuano asciogliere le sostanze minerali, fino a
di-venire sature entro i limiti della tempera-tura, della pressione
e delle quantità equalità delle specie chimiche presenti nel-le
soluzioni. Infine, dove le correnti con-vettive incontrano una
barriera imper-meabile, la pressione e la temperaturasono inferiori
e le soluzioni idrotermalidepositano una parte delle sostanze
solu-bili, riempiendo a mano a mano le fessuree gli altri spazi
dove circolano.
Questo modello spiega a grandi linee ifatti essenziali relativi
all'origine dei gia-cimenti idrotermali: il passaggio in solu-zione
delle specie chimiche che nelle roc-ce incassanti erano allo stato
cristallino oamorfo; il loro trasporto verso l'alto; infi-ne, la
cristallizzazione e la concentrazionedelle specie chimiche contro
una barrieradi impermeabilità o in superficie.
Oltre a questi processi di natura fisico--chimica, il modello
spiega anche i piùimportanti fatti geologici legati ai giaci-menti
idrotermali: l'evidente vicinanza dimasse magmatiche intruse; la
loro errati-ca geometria; l'insediarsi della maggio-ranza di essi
in profondità. che l'erosionepuò progressivamente diminuire,
anchefino a riportarli alla luce.
JG. Wargo, vicepresidente della San
• Francisco Mining Associates, ha for-nito nuovi particolari
interessanti sullastoria della scoperta della miniera di Car-lin in
un articolo pubblicato nel 1979 sullarivista «Mining Engineering».
Nello stes-so articolo. Wargo anticipa l'evoluzionedella ricerca di
nuovi giacimenti dellostesso tipo. Per quanto si riferisce
allascoperta di Carlin, mi sembra opportuno
citare direttamente dal suo testo: «Nel1961 - scrive Wargo -
Robert B. Fulton eJohn Livermore, della Newmont, se-guendo un'idea
ispirata da una pubblica-zione dell'US Geological Survey,
scelseroun'area dove affioravano strati geologicipiù antichi dei
circostanti (finestra geolo-gica), per nuovi lavori di ricerca. La
sceltasembra essere stata fatta pensando che lafinestra fosse
dovuta a un sollevamentodovuto all'intrusione di rocce plutonichein
profondità». Le rocce intruse potevanoaver originato la
mineralizzazione.
«Dopo un periodo di rilevamento e diraccolta di campioni, si
passò a un pro-gramma di perforazione e il terzo pozzopenetrò uno
strato dello spessore di 20metri, che all'analisi dava 34 grammi
pertonnellata (1,0 once per short ton). Que-sto risultato segnò
l'inizio della miniera diCarlin e di una corsa all'oro con lo
scopodi ritrovare depositi dello stesso tipo.
«La scoperta di Carlin, e, pochi anni
dopo, di Cortei, indussero a mettere l'ac-cento sulla relazione
spaziale, se non ge-netica, dell'oro con la faglia di
sovrascor-rimento delle Roberts Mountains, faglialegata a una delle
più importanti strutturedel Nevada centrale. L'erosione selettivaha
rimosso una parte delle rocce dellafalda superiore, mettendo in
luce gli straticarbonatici della falda inferiore. Questaformazione
era la roccia entro la quale sitrovavano i minerali d'oro delle
minieredi Carlin e di Cortei. Il primo modellogrezzo, non
raffinato, era perciò basatosu: (1) la presenza della faglia di
sovra-scorrimento delle Roberts Mountains, e(2) la presenza di una
finestra che esponein superficie rocce carbonatiche della fal-da
inferiore.»
Questo rozzo modello guidò un certonumero di compagnie minerarie
nellascelta di nuove aree di ricerca e quasi tuttele finestre
furono esplorate perforandopozzi di ricerca. Alcune finestre
risulta-
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47
-
ZONA SILICIZZATA
Schizzo di Hansen e Kerr (modificato) di parte del grande scavo
che permette di utilizzare ilminerale d'oro della miniera di Carlin
a cielo aperto. Lo scavo raggiunge una profondità di circa
180metri. Sulla parete, si vede la faglia di sovrascorrimento delle
Roberts Mountains (linea tratteg-giata con triangolini in colore).
Si noti la ripetizione delle serie sopra e sotto la figlia. I
triangoliindicano la direzione della faglia, che ha portato il
Siluriano (sr) al di sotto delle rocce più antichedell'Ordoviciano
(0v: formazione Vinini). La doppia linea tratteggiata indica la
faglia di nord-est.
LOCALITÀ ORO ARGENTO
CHAMPAGNE POOL, WAIOTAPI 8 175
BOTOKAWA (POZZO) 70 30
OHAKI POOL, BROADLANDS 85 500
BROADLANDS (POZZO) 55 200
Concentrazioni di oro e argento in alcuni sinter della Nuova
Zelanda, in parti per milione.
50
FORMAZIONEPOPOVICH
DELDEVONIANO
FORMAZIONEDELLE
ROBERTSMOUNTAINS
DELSILURIANO
ROCCESILICIZZATE
ALLABASE
130
rono essere blocchi slittati per gravità,«una sorpresa per i
geologi, cui parevache i loro pozzi passassero dalle roccedella
falda inferiore a quelle della faldasuperiore».
La scoperta di Carlin diede l'avvio a unprogramma federale di
incentivi per laricerca di metalli scarsi negli Stati Uniti,come
l'oro, l'argento, il platino, lo stagno,l'antimonio, il bismuto, il
nichel e il tanta-fio. In un primo tempo, si diede prioritàalla
ricerca dell'oro. Il Geological Surveye l'Ufficio Minerario
pubblicarono nume-rosi studi, che misero in luce gli
aspettigeologici e geochimici più importanti deigiacimenti tipo
Carlin. Le analisi di cam-pioni di rocce raccolti nel corso di
studiprecedenti indicarono un'importanteanomalia d'oro e questi
dati portaronosubito alla scoperta del giacimento diCortez, ora
esaurito, che produsse 26 400chilogrammi d'oro.
Un nuovo programma per i metalli«strategici», che naturalmente
compren-de anche l'oro, è ora in corso di approva-zione da parte
del Congresso degli StatiUniti e costituisce un punto importantedel
programma governativo.
Le nuove informazioni sull'oro invisibi-le hanno permesso di
formulare un mo-dello genetico più raffinato, che è statogià
esposto con alcune modificazioni nellepagine precedenti. Wargo lo
espone sin-teticamente in questo modo: la mineraliz-zazione è
dovuta a processi idrotermaliguidati da strutture geologiche
anteriori ela precipitazione dell'oro avvenne perebollizione della
soluzione idrotermale eper le reazioni della roccia ospite in
pre-senza di minerali carbonatici e sulfurei.L'oro in granuli
estremamente minuti sitrova nei cristalli di pirite e di altri
solfurie con il carbone.
Il lettore osserverà che il modello dame adottato accentua
l'importanza delraffreddamento delle soluzioni, mentrenella rapida
sintesi di Wargo si dà mag-giore importanza all'ebollizione, cioè
al-l'effetto del diminuire della pressionenegli strati più alti. È
ovvio che ambedue iprocessi possono entrare in gioco; non
mimeraviglierei se in futuro si dimostrasseche in alcuni giacimenti
prevale l'ebolli-zione e in altri il raffreddamento.
Dal punto di vista della ricerca, gli studisvolti specialmente a
Carlin hanno mo-strato la cruciale importanza delle asso-ciazioni
geochimiche. Disgraziatamente,composti di mercurio e d'arsenico
nonformano un alone regolare attorno al gia-cimento e si trovano in
quantità moltovariabili. Bisogna ricordare a questo pro-posito che
le dimensioni spaziali dei gia-
Stratigrafia della miniera di Carlin, nel Neva-da. La
successione stratigrafica, dall'alto albasso, comprende la
formazione Popovich delDevoniano, con calcari stratificati,
dolomitici,fossiliferi, con qualche strato di dolomite;
unadiscordanza a silt e argille silicizzate, con bari-te; la
formazione delle Roberts Mountains, consilt argillosi o dolomitici,
talvolta mineralizza-ti, alterati e silicizzati. Lo strato
mineralizzato(in grigio scuro) fa parte di questa formazione.
cimenti scoperti sono piccole: Carlin co-pre un'area inferiore a
1,5 chilometriquadrati; anche se si scoprissero in futurogiacimenti
di maggiore estensione, peresempio di 10 chilometri quadrati, a
scalageologica, l'obiettivo sarebbe sempre dif-ficile per la sola
esplorazione geochimica.
Tentiamo ora di indicare i metodi dik ricerca che saranno
adottati nel pros-
simo futuro. Per un lungo periodo, le ri-cerche verranno
continuate nei distrettiminerari che già hanno avuto
produzioned'oro anche da piccoli giacimenti; in que-ste aree, le
probabilità di scoprire nuovigiacimenti di tipo tradizionale
(piacer,Mother Lode, Homestake, Witwaters-rand) sono minime, almeno
nei paesi piùpopolati. La ricerca, quindi, punterà ver-so i
possibili giacimenti di oro invisibile,simili, anche se non uguali,
a quelli diCarlin, ma con caratteristiche geologichedifferenti. Il
primo passo nell'esplorazio-ne continuerà a essere quello
geologico,che può indicare le aree dove possonoessere avvenute
intrusioni magmatichenel passato prossimo o remoto, o anche intempi
recenti. La geologia può indicare lanatura geologica delle rocce
nelle quali lemasse plutoniche si sono intruse.
Le informazioni geologiche di maggiorinteresse comprendono:
l'età e la petro-grafia della massa intrusa; l'età e la
petro-grafia delle rocce entro cui le rocce pluto-niche si sono
intruse; le caratteristichetettoniche contemporanee
all'intrusione;le caratteristiche tettoniche attuali;
lapermeabilità delle rocce ospiti, tanto nelpassato quanto
attualmente; la profondi-tà del giacimento che si spera di
trovare;infine lo studio sistematico delle manife-stazioni
geotermiche, attive e fossili.
È chiaro che la geologia non può rag-giungere i suoi obiettivi
con la sola os-servazione delle rocce affioranti in su-perficie,
estrapolando poi in profondità.Anche nell'esplorazione aurifera,
comein quasi tutti i settori dell'esplorazionemineraria moderna, il
geologo e il geofi-sico devono procedere nella più
strettacollaborazione, tanto che non è possibiledelimitare i
confini tra i due metodi diindagine. È vero che per il momento
imetodi geofisici sono poco o punto uti-lizzati nell'esplorazione
aurifera; ma nel-la nuova fase di ricerca, che ha perobiettivo
principale la scoperta di giaci-menti d'oro invisibile, la
geofisica assu-merà importanza determinante. Già iraffinati metodi
geofisici di uso correntepossono essere utilizzati per
ottenereinformazioni preziose sulle intrusioniantiche, recenti e in
atto. Le indaginigeochimiche già forniscono un validis-simo aiuto
nella comprensione dei fe-nomeni geotermici, che sono
certamentelegati alla genesi dei giacimenti tipo Car-lin. Il campo
d'azione delle tecnichegeofisiche attuali risulta invece
limitatodalla piccola dimensione dei giacimentiauriferi, che sono
anomali a scala geolo-gica. Bisognerà quindi stimolare
l'im-maginazione dei geofisici, così flessibilee feconda, verso lo
sviluppo di nuovetecnologie strumentali e teoriche.
Da pochi decenni, tutti i settori dell'e-splorazione mineraria
vanno trasfor-mandosi rapidamente sotto l'impulsodella rivoluzione
geochimica. che in uncerto senso ricorda la rivoluzione geofi-sica
iniziata subito dopo la prima guerramondiale.
I giacimenti d'oro, come abbiamo giàdetto, sono anomalie
geochimiche moltopiccole; anche le sostanze che accompa-gnano
l'oro, come l'arsenico e il mercurio.già comunemente utilizzate
nella prospe-zione e nella valutazione dell'oro, forma-no attorno
ai giacimenti aloni mal definitie possono servire soltanto nella
fase pre-liminare della ricerca. La pirite, specieminerale
associata all'oro nei giacimentitipo Carlin, è troppo comune e
diffusa edà soltanto indicazioni molto generiche.Si sente il
bisogno di nuovi concetti; Hel-geson pensa che vi si possa giungere
pervia teorica, specialmente studiando gliaspetti termodinamici che
guidano la so-luzione, la mobilizzazione e la precipita-zione
dell'oro e dei minerali che l'accom-pagnano nei giacimenti di oro
invisibile.Wargo pensa che la comprensione dellastoria termale dei
giacimenti progrediràspecialmente grazie allo studio geochimi-co
delle miniere; da un punto di vista piùpragmatico, richiama
l'attenzione suglialoni di calcite e di silice. Come si
vede.Helgeson e Wargo tendono agli stessiscopi lungo vie
confluenti.
poiché sono giunto alla fine di questoarticolo, mi sembra
doveroso aggiun-
gere qualche ovvia osservazione sulle pos-sibilità di ricerca
d'oro invisibile in Italia.Faccio questo con estrema riluttanza,
per-ché non sono aggiornato sulla situazionedella ricerca in Italia
e quindi corro il ri-schio di portare nottole ad Atene. Inoltre,non
conosco di prima mano la situazionegeologica delle vecchie miniere
e ben pocosono riuscito a racimolare dalla letteratu-ra. Invito
quindi il lettore a leggere conestremo senso critico quel poco che
dirò. Ilmio unico scopo è quello di stimolarel'immaginazione
esplorativa dei colleghimeglio informati di me. Malgrado le
mieinformazioni limitate, ricorderò alcuni fat-ti che mi lasciano
perplesso.
Sappiamo che nell'antichità l'Italia eraconsiderata un paese con
alta produzioned'oro: per molti secoli - probabilmentedall'VIII
secolo avanti Cristo fino al mas-simo splendore dell'Impero Romano
- glischiavi estrassero l'oro dalle sabbie deifiumi alpini e da
qualche filone di quarzo.Abbiamo già ricordato la miniera di
Pe-starena, dalla quale si estraevano piccolequantità d'oro fino
alla fine della secondaguerra mondiale. Anche ora, del resto.
siestraggono ridotte quantità d'oro dallesabbie del Ticino.
Queste attività non hanno più alcunaimportanza industriale;
dimostrano peròche l'oro ha potuto sciogliersi, muoversi
econcentrarsi in filoni; anche le piccoleminiere d'oro della zona
di Carlin eranoesaurite da vari decenni, prima della sco-perta
dell'oro invisibile.
Un altro punto che merita attenzione èl'esistenza delle
intrusioni granitiche
mioceniche della Toscana; secondo Gior-gio Marinelli
dell'Università di Pisa, esi-stono altre intrusioni simili della
stessaetà o più recenti. Alcune di esse hannodato origine alle
mineralizzazioni di sol-furi (mercurio del Monte Amiata, piritedi
Boccheggiano). Alcuni dei grandicampi geotermici della Toscana e
del La-zio hanno con ogni probabilità un'originesimile. Non so se
siano stati fatti gli studigeochimici atti a rivelare l'esistenza
del-l'oro invisibile nelle rocce incassanti e nel-lo stesso
minerale sfruttato. Queste inda-gini vanno certamente consigliate e
sideve ricordare che nella pratica oggicomunemente seguita si
analizzano mi-gliaia di campioni prima di giungere a unadecisione
negativa; le analisi, natural-mente. non devono essere limitate
all'oroe ogni area richiede un programma geo-chimico ad hoc.
Consiglierei anche lo studio geochimi-co e petrografico delle
carote e dei fluidiprovenienti dai pozzi geotermici già per-
forati o in perforazione, comprendendoanche i campioni dei pozzi
spia per lamisura della temperatura. I programmi diquesto tipo
richiedono tempo, pazienza elaboratori convenientemente
attrezzati.
Dal lato positivo, bisogna notare il no-tevole sviluppo delle
ricerche geologicheverificatosi specialmente negli ultimi ven-ti
anni; l'alto livello raggiunto nel campodella petrografia e della
vulcanologia,specialmente per merito della scuola fon-data da G.
Marinelli dell'Università diPisa; il fiorire della geochimica,
tanto teo-rica quanto applicata all'esplorazionemineraria, che si
può dire introdotta esviluppata in Italia per merito di
FrancoTonani, dell'Università di Palermo. Inconclusione. l'Italia
ha geologi. petrogra-fi, geochimici e geofisici di alto livello
edessi hanno a disposizione le attrezzaturepiù moderne. La fase
preliminare dell'e-splorazione aurifera richiede soltantomodesti
capitali, che presumo si possanofacilmente reperire.
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