Le cuivre secondaire se dépose-t-il lorsque les montagnes sont en construction ou dans un paysage déjà aplani, dans un milieu aride ?

Le cuivre secondaire se dépose-t-il lorsque les montagnes sont en construction ou dans un paysage déjà aplani, dans un milieu aride ?

Les dépôts de cuivre supergène résultent de l’interaction entre la tectonique, l’érosion et le climat. Ces dépôts dits secondaires se produisent lorsque des fluides météoritiques altèrent des porphyres cuprifères (gisements primaires) pendant leur lente remontée vers la surface de la terre depuis leur lieu d’emplacement à quelques kilomètres de profondeur. Au fur et à mesure que le sommet du porphyre est érodé, l’eau de pluie redissout puis reprécipite plus bas le cuivre sous la forme de sulfures enrichis en cuivre. Si l’érosion est trop rapide car il pleut trop ou que la remontée est trop rapide, cette couche enrichie est définitivement détruite, tandis que si l’érosion est trop lente parce qu’il ne pleut pas assez ou que la topographie est trop plate, le processus de concentration est inefficace. La formation et conservation de ces dépôts de cuivre sont ainsi dépendantes des processus géomorphologiques et climatiques. L’étape du cycle géomorphologique pendant laquelle l’enrichissement en cuivre secondaire a lieu est encore débattue. Certains proposent que les dépôts aient lieu lors de l’exhumation des porphyres lorsque les taux d’érosion sont élevés alors que d’autres proposent que ces dépôts n’aient lieu qu’une fois le relief aplani quand les taux d’érosion sont faibles.

Pour élucider cette question, nous avons étudié la relation entre exhumation des reliefs et dépôt de cuivre secondaire grâce à l’application de la géochronologie et la thermochronologie basse température à l’échelle du district Centinela dans la Précordillère du Nord Chili, siège des plus grandes mines de cuivre du monde, dans le désert d’Atacama. En effet ce district minier, où le paysage est actuellement plat, présente à la fois l’avantage d’exposer des dépôts supergènes majoritairement miocènes, accessibles grâces aux mines en activité, et des porphyres cuprifères éocènes actuellement à la surface. De plus, l’évolution climatique cénozoïque est bien contrainte ainsi que la géologie dans ce district. Cette étude a été menée dans le cadre du Laboratoire Mixte Internationale COPEDIM entre les chercheurs chiliens de l’Université Catholique du Nord (Antofagasta) et les chercheurs de l’IRD et de l’Université de Toulouse du laboratoire GET à Toulouse.

Les nouvelles données thermochronologiques obtenues sur les porphyres cuprifères ainsi que leur modélisation nous ont permis de retracer leur histoire thermique ainsi que leur vitesse d’exhumation. En les comparant aux datations antérieures réalisées sur les minéraux supergènes dans le même district on a pu démontrer que les dépôts secondaires de cuivre ont lieu plusieurs millions d’années après que les porphyres cuprifères soient exhumés et que les reliefs soient déjà aplanis. C’est donc la deuxième hypothèse que valide cette étude.

Contacts : Caroline Sanchez & Stéphanie Brichau

Référence :

Sanchez, C; Brichau, S.; Riquelme, R.; Carretier, S.; Lopez, C.; Mpodozis, C.; Campos, E., Bissig, T.; Regard, V.; Hérail, G.; Marquardt, C. 2018. Exhumation history and timing of the supergene copper mineralization in the Atacama Desert: new thermochronological data from the Centinela District, Chile. Terra Nova, 30, 1, p. 78–85.

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