Sotto un vulcano non si nascondono soltanto magma, gas e rocce incandescenti. Nelle profondità della crosta può essere in funzione una gigantesca macchina geochimica capace di trasportare e concentrare metalli come rame, oro, argento, zinco e piombo. È quanto mostrano gli studi condotti sui sistemi vulcanici attivi, che permettono ai geologi di osservare quasi “in diretta” processi che, nel corso di migliaia o milioni di anni, possono generare importanti giacimenti minerari. Vulcani come La Fossa, sull’isola di Vulcano in Italia, rappresentano per questo veri laboratori naturali per capire come si formano alcuni dei depositi metallici più preziosi del pianeta.
Il magma trasporta molto più della roccia fusa
Il magma contiene piccole quantità di numerosi elementi metallici dispersi nella massa silicatica. Finché rimangono diluiti, le loro concentrazioni sono troppo basse per creare un giacimento economicamente interessante. Durante il raffreddamento e l’evoluzione del magma, però, la situazione cambia. Cristalli, fasi solforate e fluidi ricchi di acqua, cloro e zolfo separano progressivamente alcuni elementi dagli altri. A La Fossa, per esempio, i ricercatori hanno trovato concentrazioni di rame fino a circa 250 parti per milione nei magmi di composizione intermedia, mentre i solfuri formatisi durante l’evoluzione magmatica potevano contenere quantità enormemente superiori di rame.
Acqua e gas diventano trasportatori di metalli
Quando il magma risale e la pressione diminuisce, libera acqua e gas, un processo paragonabile – con enormi differenze fisiche – all’anidride carbonica che abbandona una bevanda quando viene aperta. I fluidi magmatici caldi possono contenere cloro e zolfo, capaci di legarsi a diversi metalli e facilitarne il trasporto attraverso fratture e rocce. Studi sui gas vulcanici di Vulcano mostrano che numerosi elementi possono essere trasportati sotto forma di specie chimiche contenenti cloro, mentre per altri sono importanti composti dello zolfo. Quando temperatura, pressione e composizione dei fluidi cambiano, i metalli possono precipitare e accumularsi.
È così che possono nascere enormi giacimenti
Molti grandi depositi di rame porfirico sono interpretati proprio come il risultato di antichi sistemi magmatico-idrotermali. Per formarli non basta che il magma contenga metalli: questi devono essere estratti, trasportati e successivamente concentrati in zone relativamente limitate della crosta. Fluidi bollenti possono infiltrarsi attraverso reti di fratture e depositare progressivamente minerali quando si raffreddano o reagiscono con le rocce circostanti. È un processo estremamente lento che può richiedere numerosi episodi magmatici. I vulcani attivi consentono quindi di studiare l’equivalente moderno di sistemi mineralizzati che oggi osserviamo soltanto dopo che erosione e sollevamento ne hanno esposto le parti profonde.
Sotto La Fossa ci sono indizi particolarmente interessanti
Le rocce eruttate dal vulcano La Fossa hanno permesso agli studiosi di ricostruire il comportamento dei metalli durante l’evoluzione del magma. Minuscole inclusioni intrappolate nei minerali funzionano come capsule del tempo e conservano informazioni sulle condizioni presenti in profondità. Le concentrazioni assolute e relative di alcuni metalli nei solfuri analizzati risultano simili a quelle osservate in sistemi magmatici associati a depositi di rame porfirico di livello mondiale. Già precedenti ricerche avevano inoltre identificato particelle microscopiche di oro nativo e tellurio nell’area fumarolica di La Fossa, rafforzando il legame tra vulcanismo attivo e mineralizzazione.
Anche i vulcani sottomarini costruiscono depositi metallici
Il fenomeno è particolarmente spettacolare sul fondo degli oceani. Al Brothers submarine volcano, nell’arco vulcanico delle Kermadec, i ricercatori hanno studiato un sistema idrotermale capace di concentrare rame, oro, zinco e altri elementi. I dati indicano che i metalli possono provenire dal magma, dalla dissoluzione di solfuri già presenti e dall’interazione dei fluidi caldi con rocce ricche di elementi metallici. Quando questi fluidi raggiungono il fondale e incontrano l’acqua marina fredda, parte del materiale precipita, formando depositi di solfuri e strutture simili a camini. È una dimostrazione moderna di una fabbrica naturale di minerali ancora in funzione.
Questo non significa che sotto ogni vulcano ci sia una fortuna
La presenza di un vulcano attivo non garantisce affatto l’esistenza di un giacimento economicamente sfruttabile. Sono necessarie condizioni molto specifiche: quantità adeguate di metalli, disponibilità di fluidi, temperatura e pressione favorevoli, fratture attraverso cui possano circolare e un meccanismo capace di far precipitare e preservare i minerali. In alcuni sistemi, inoltre, i metalli possono rimanere intrappolati nei solfuri profondi invece di essere trasferiti verso zone dove potrebbero concentrarsi. Studi sul vulcano attivo di Nisyros mostrano proprio come formazione e successiva dissoluzione dei solfuri possano controllare la disponibilità di rame e altri metalli durante la risalita del magma.
Osservare oggi le miniere del futuro
Studiare questi sistemi non significa prepararsi a scavare sotto un vulcano attivo, operazione che sarebbe tecnicamente complessa e potenzialmente pericolosa. Il valore scientifico è soprattutto un altro: comprendere quali segnali distinguano un sistema magmatico capace di generare grandi concentrazioni metalliche da uno sterile. Queste informazioni possono migliorare i modelli utilizzati nell’esplorazione delle risorse minerarie e chiarire l’origine dei depositi già esistenti. In un momento in cui rame e altri metalli sono fondamentali per reti elettriche, batterie e tecnologie energetiche, capire come la Terra li concentra assume un’importanza crescente. Nel sottosuolo di alcuni vulcani, dunque, potrebbe essere in corso proprio adesso la lenta costruzione geologica di quelli che, in un lontano futuro, diventeranno giacimenti minerari.