Почти три четверти мирового производства меди приходится на крупные месторождения, которые образуются на глубине около 2 километров (1,2 мили) под поверхностью Земли и известны как медно-порфировые месторождения. В течение от миллионов до десятков миллионов лет они подвергаются эрозии и затем могут быть добыты.
Брайан Янитес из Университета Айдахо и Стивен Кеслер из Университета Мичигана изучили данные о возрасте и количестве обнаженных месторождений меди по всему миру. Когда они сравнили эти данные с климатом в каждом регионе, они заметили закономерность: самые молодые отложения находятся в областях с большим количеством осадков, таких как тропики, где эрозия была быстрой. Отложения старше в засушливых районах с низким уровнем эрозии.
Затем они посчитали количество месторождений в разных регионах и обнаружили нечто поразительное. Там, где эрозия быстрая, отложений было относительно мало, но в местах с низкой скоростью эрозии содержится много отложений. К таким регионам относятся пустыня Атакама в Андах и юго-запад Америки — оба места, где добыча меди-порфира важна для экономики.
Используя медно-порфировые месторождения в качестве маркера определенной глубины (2 км) под поверхностью Земли, Янитес и Кеслер смогли определить, насколько быстро вышележащая кора была размыта. Результаты показали, что вызванная климатом эрозия повлияла на возраст и численность обнаженных медно-порфировых отложений по всему миру.Их результаты запланированы для онлайн-публикации 11 мая в журнале Nature Geoscience.
«Важным выводом этой статьи является то, что климат оказывает сильное влияние на скорость эрозии гор и на распределение глобальных ресурсов меди. Этот эффект сохраняется на протяжении очень долгих периодов истории Земли», — сказал Кеслер, почетный профессор кафедры.
Департамент наук о Земле и окружающей среде UM.«Продолжительность времени удивительна. Большинство людей сказали бы, что осадки и климат важны для эрозии, но обычно только в течение коротких периодов времени — возможно, до миллиона лет.
Это исследование показывает, что эффекты распространяются на десятки миллионов лет. . "Янитес — доцент кафедры геологических наук UI и бывший научный сотрудник U-M. Он геоморфолог, изучающий топографию Земли. Кеслер — экономический геолог, изучающий формирование месторождений, на которых можно добывать сырье.
«Мы впервые обнаружили связь между геоморфологией и экономической геологией», — сказал Янитес. «Приятно думать, что эрозия и застройка наших горных ландшафтов влияют на то, откуда общество получает свои ресурсы, и это еще одна линия доказательств, показывающих важность климата в формировании ландшафта».Исследование показывает, что количество месторождений медно-порфировых пород в регионе отражает совокупную историю эрозии, испытанной горными породами в этом регионе.
По мере того как эрозия удаляет вышележащий материал, нижележащая порода поднимается к поверхности. Таким образом, количество времени, которое горная порода проводит на определенной глубине земной коры, зависит от истории эрозии над этой зоной.
Быстро эксгумируемые породы проводят меньше времени на глубинах около 2 км, которые наиболее благоприятны для процессов, образующих медно-порфировые месторождения. Таким образом, при обнажении этого уровня на поверхности будет наблюдаться меньше отложений.
Янитес сравнил взаимосвязь между скоростью эрозии и количеством месторождений меди в регионе с игрой в телешоу «Американские гладиаторы», где участникам приходилось пробегать мимо пушек для запуска теннисных мячей, чтобы достичь своей цели.«Чем быстрее бегут участники, тем меньше вероятность того, что они попадут под удар, потому что они проводят меньше времени в« опасной зоне », — сказал Янитес. «Точно так же слои горных пород, которые проводят меньше времени в зоне производства порфира — из-за быстро разрушающихся ландшафтов выше — имеют меньше шансов получить одно из этих ценных месторождений».Кеслер сказал, что новая статья является результатом удачного сотрудничества, которое сложилось несколько лет назад после того, как Янитес посетил доклад Кеслера о математической модели, описывающей, как месторождения меди движутся через земную кору после образования на глубине 2 км.
Янитес в то время был постдоком UM.«Поскольку мы знаем, сколько отложений находится на поверхности, и мы знаем возраст этих отложений, расчет модели показал нам, сколько отложений было в недрах», — сказал Кеслер. «И поскольку мы знаем скорость, с которой мы добываем медь, мы можем показать, что месторождений достаточно, чтобы обеспечить горнодобывающую промышленность всего на несколько тысяч лет. планеты, даже с хорошей переработкой ".
Янитес заимствовал данные из исследования Кеслера и бывшего профессора Университета Массачусетса Брюса Уилкинсона и использовал их, чтобы сделать новые выводы о климатическом сигнале в моделях эксгумации, обнаруженных медно-порфировыми месторождениями. Работа Янитеса и Кеслера была частично поддержана Национальным научным фондом.